基本介紹
- 中文名：石灰穩定土
- 外文名：Lime stabilized soil
- 構成：石灰土、石灰砂礫土、石灰碎石土
- 套用範圍：建築；路橋工程
- 注意事項：不應作高等級路面的基層
- 技術要求：拌合均勻；交接養護；充分消解
分類,原理,特性,注意事項,製備方法,石灰穩定土常見病害及防治,
分類
它包括石灰土、石灰穩定砂礫土、石灰碎石土等。石灰穩定土具有一定的強度和耐水性。廣泛用作建築物的基礎、地面的墊層及道路的路面基層。石灰穩定類材料適用於各級公路的底基層，也可用作二級和二級以下公路的基層，但石灰土不得用作二級的基層和二級以上公路高級路面的基層。
原理
石灰穩定土中的火山灰反應是土中活性矽、鋁物質與石灰提供的游離鈣之間的化學反應。石灰與土的離子交換作用、絮凝團聚作用，加上石灰本身的剝離、結晶和碳化作用，使穩定土在結構上發生了明顯的變化，土顆粒“叢生”在一起，成為顆粒較大的“聚集體”穩定土的密度也隨之發生了變化。
石灰（岩）土是熱帶亞熱帶地區在碳酸岩類風化物上發育的土壤。多為粘質，土壤交換量和鹽基飽和度均高，土體與基岩面過渡清晰。石灰（岩）土土類劃分4個亞類，本區均有分布。紅色石灰土亞類多發育於厚層石灰岩古老風化殼，是風化淋溶最強、脫鈣作用最深的石灰（岩）土，土體無石灰反應，酸鹼度中性；黑色石灰土亞類是零星分布於岩溶區的岩隙與峰叢間的A-R型土壤，黑色腐殖質層厚20-40cm，有機質含量5-7%，脫鈣程度低，土體有石灰反應，微鹼性；棕色石灰土亞類性狀介於前二者之間，無或弱石灰反應；黃色石灰土亞類分布於海拔800m以上山區，常與黃棕壤或黃壤交錯分布，土體有黃化特徵，中性反應。
特性
石灰土又稱石灰穩定土，即在土中摻入一定量的石灰（一般為土質量的3%~5.5%）和水均勻攪拌而成，該穩定土有良好的板體性，但其水穩性、抗凍性及早期強度較其他無機結合料低。石灰土還有個最明顯的劣勢：即乾縮及溫縮特性十分明顯，容易導致道路基層開裂。故現階段，石灰土已嚴禁用於高等級道路基層，如高速公路、一級公路、二級公路及城市快速路、主幹路。但可以用於各級道路的底基層。其適用性不如水泥穩定土。
注意事項
石灰穩定土類材料宜在冬期開始前30-45天完成施工。石灰土成型後常見病害與防治 石灰土碾壓成型時常會出現局部彈簧、鬆散並有大面積起皮及擁包現象。為防止上述這些病害出現，在施工過程中應注意以下幾點：
（1）土塊要充分粉碎，其最大粒徑不應超過15mm。
（2）控制好原材料（土、石灰）及混合料含水量，拌和好的混合料含水量應控制在最佳含水量的±1%範圍之內，且要拌和均勻。
（3）碾壓過程中，石灰土表面應始終保持濕潤狀態，但不得粘輪。
（4）嚴禁薄層貼補，特別是50mm以下的灰土貼補不牢。這種薄層貼補現象在灰土驗收時比較多見，主要是施工單位對標高控制不嚴所致。為此要做到攤鋪時“寧高勿低，寧刨勿補”，平地機最後整平時“下刀不宜過深”，測量人員始終跟蹤監控。
（5）碾壓時，壓路機手應遵循“先輕後重”，“先邊後中”，“先慢後快”。
一般規定：1.灰土墊層應採用熟化石灰與黏土或粉質黏土、粉土的拌和料鋪設其厚度不應小於100mm。2.熟化石灰可採用磨細生石灰亦可用粉煤灰或電石渣代替。3.灰土墊層應鋪設在不受地下水浸泡的基土上施工後應有防止水浸泡的措施。4.灰土墊層應分層夯實，經濕潤養護、晾乾後方可進行下一道工序。5.有運輸車輛和機械設備的車間地面灰土墊層工程應符合本規程地基基礎施工工藝規程地基處理灰土墊層工程。6.石灰穩定土用做高速公路和一級公路和底基層時，顆粒的最大粒徑不應超過37.5mm，用做其他等級公路的底基層時，顆粒的最大粒徑不應超過53mm。級配碎石、未篩分碎石、砂礫、碎石土、砂礫土、煤矸石和各種粒狀礦渣等均適宜用做石灰穩定土的材料。石灰穩定土中碎石、砂礫或其他粒狀材料的含量應在80%以上，並應具有良好的級配。7.硫酸鹽含量超過0.8%的土和有機質含量超過10%的土，不宜用石灰穩定。
另外石灰穩定土對原材料的要求也要符合相關規定：
（1）土應採用塑性指數10-15的粉質黏土、黏土；
（2）使用舊路的級配碎石或雜填土的最大粒徑不宜超過分層厚度的60%，且不應大於10cm；
（3）石灰可採用磨細的生石灰，不經消解直接使用；也可以使用塊灰，在使用前2-3天完成消解；
（4）實際採用的石灰劑量應比實驗室確定的劑量增加0.5%-1.0%，採用集中廠拌時可增加0.5%.
製備方法
1、石灰：石灰土選用Ⅲ級以上的鈣質生石灰，其有效鈣加氧化鎂含量不得低於70%，在用於工程施工之前7天，充分進行消解，未消殘渣含量5mm圓孔篩的篩餘量不大於17%，穩定土選用塑性指數為10~15的黏性土，土粒的最大粒徑不小於10mm，硫酸鹽含量小於0.8%，有機質含量小於10%。水選用純淨的飲用水。石灰土混合料壓實後7天浸水無側限抗壓強度應不小於設計值，壓實度大於設計值。通過試驗選取最適宜的穩定土，確定必須的石灰劑量和混合料的最佳含水量。
2、穩定土：採用固定取土場土質，用作高速公路和一級公路的底基層時，顆粒最大粒徑不超過37.5mm。土以塑性指數10~20的黏性土為宜；用石灰穩定無塑性指數的級配砂礫、級配碎石、未篩分碎石時，應添加15%左右的黏性土；試驗塑性指數偏大的黏性土時，應進行粉碎，粉碎后土塊的最大尺寸不應大於15mm。土的有機質含量不超過10%，硫酸鹽含量超過0.8%時不宜用石灰穩定。使用特殊類型的土壤如級配礫石、砂石、雜填土等應經試驗決定。碎石或礫石的壓碎值應符合以下要求：用於高速公路和一級公路底基層應不大於35%，用於二級和二級以下公路底基層應不大於40%；用於二級公路基層應不大於30%，用於二級以下公路基層應不大於35%
石灰穩定土常見病害及防治
石灰穩定土成型常見病害及防治如下。
1．石灰穩定土成型時，彈簧、起皮、擁包及其防治
石灰穩定土碾壓成型時，常會出現局部彈簧、鬆散並有大面積起皮現象，局部含水量過大易產生彈簧現象；拌合不均或局部粗細顆粒離析現象易導致鬆散；表面過乾，平地機薄層找平易造成大面積起皮；壓路機碾壓方式不當易產生擁包。為防止上述病害出現，在施工過程中應注意以下幾點因素：
(1)土塊要粉碎，最大尺寸不應大於15 mm，且拌合要充分均勻。
(2)控制好原材料(土、石灰)及混合料含水量，拌合好的混合料含水量宜大於最佳含水量1%左右，且要拌合均勻。
(3)碾壓過程中，石灰穩定土表面應始終保持濕潤。
(4)嚴禁薄層貼補，攤鋪時“寧高勿低”，平地機最後整平時“寧漏勿補”。
(5)碾壓時，壓路機應遵從“先輕後重”“先邊後中”“先慢後快”的原則連續不斷地碾壓至規定壓實度。
2．石灰穩定土成型初期，隆起、開裂及其防治
生石灰中常含有過火石灰。在石灰穩定土成型後，過火顆粒才逐漸消解，體積膨脹，引起成型後的石灰土層隆起，為消除這種病害，通常將生石灰提前10～12 d運進施工現場，並進行充分消解；對於鎂質石灰，由於難消解，則需提前12～15 d進行消解，且加速度不宜過快、過急，以便於鎂質石灰充分得以消解。
目前，我國很多廠家開始生產袋裝生石灰粉。生石灰粉使用時可不需消解，但拌人土中後，悶料3～8 h後成型效果最佳。因為生石灰粉在土中消解過程中會放出大量水化熱，如碾壓成型過早，會由於生成的水化熱過多而使土體積膨脹，產生隆起現象；成型過晚，則石灰與土之間各種有利反應作用不能夠充分得以利用，且難以壓實。
實際施工過程中，經常會發現石灰穩定土成型1～2 d後出現大量裂縫的現象，高溫季節尤為明顯。這主要有兩方面原因：一是石灰穩定土自身含水量過大；二是保濕養護不及時，水化反應後，石灰穩定土含水量減少，產生乾縮裂縫。為了減輕或消除這種病害，石灰穩定土宜在接近最佳含水量時成型，成型後必須採取有效措施保濕養護，養護期一般為7d左右，養護期間應封閉交通。
3．石灰穩定土縮裂及其防治
石灰穩定土縮裂類型主要有以下三種：第一種為乾縮，即蒸發和混合料內部發生水化作用，混合料水分不斷減少，導致毛細管作用，材料礦物晶體間水化作用和碳酸化收縮作用等，引起材料產生體積收縮；第二種為溫縮，即不同礦物顆粒組成的固相、液相(水)和氣相在降溫過程中相互作用，使半剛性材料產生體積收縮；第三種為反射裂縫，即路基因某一種因素產生的裂縫反射至石灰穩定土上層而造成裂縫。石灰穩定土縮裂不但會降低石灰土自身強度，破壞板體結構，且會反射到基層、面層，影響工程整體質量，從而大大降低公路工程整體使用年限。因此，必須採取切實可行的防裂措施：
(1)改善土質。石灰穩定土的縮裂性質與土的黏性有關，黏性越大，則縮裂越嚴重，最適宜用石灰穩定的土塑性指數為12～20。對於塑性指數大於20的土，適量摻入砂性土以降低塑性指數或改用其他形式穩定的結合料。
(2)儘量避免在不利季節施工，最好在第一次冰凍期來臨一個半月前結束施工。
(3)控制含水量。碾壓時控制含水量宜大於最佳含水量1%，這樣能較好地改善石灰穩定土乾縮性質。
(4)摻入適量粗粒料，如碎石、石屑等，不但可以減少裂縫，而且可以提高石灰穩定土強度，改善碾壓時擁包、推擠現象。
(5)施工前，對出現裂縫的路基進行返工處理，以便減少反射裂縫的出現。
目前，我國很多地方都缺乏天然砂石材料，鋪築路面基層(非高等級公路)、底基層完全外運石料，工程造價太高，客觀上難以實現。石灰穩定土在對其常見病害進行有效防治後，其剛性和分布荷載能力較傳統的級配碎石高得多。因此，可以廣泛推廣石灰穩定土作為路面基層(非高等級公路)、底基層材料，以節約工程造價。
