淺談粉土做道路底基層材料

顧志飛　栗小虎

摘要：石灰穩(wěn)定粉土用做道路底基層，在阜陽北部老泉河流經(jīng)路段，場(chǎng)地宏觀地貌單元為淮河沖積平原區(qū)是比較常見的。文章針對(duì)阜陽市北京西路石灰穩(wěn)定粉土施工中出現(xiàn)的問題從理論上予以剖析討論，并簡(jiǎn)要分析了施工過程中遇到的問題以及采取的處理措施。

關(guān)鍵詞：道路路基；石灰穩(wěn)定粉土；施工工藝；道路底基層；石灰土強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：U414文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009－2374(2009)12－0170－02

石灰穩(wěn)定土中的“土”是一個(gè)廣義名稱，原則上講，粘土、粉質(zhì)粘土、粉土均可以用石灰進(jìn)行穩(wěn)定。由于粘土顆粒的活性較強(qiáng)、比表面積大、表面能量較大，與石灰作用后，隨著齡期增長(zhǎng)強(qiáng)度增加很快。對(duì)于粉土，由于其顆粒及塑性指數(shù)較小(一般小于10)，粘結(jié)力較差，干時(shí)雖稍具粘結(jié)性，但易被壓碎、揚(yáng)塵大、浸水時(shí)很快被濕透，易成流體狀態(tài)(稀泥)，因此，在路面施工中被列為“不受歡迎的土”。在阜陽北部老泉河流經(jīng)路段淮河沖積平原區(qū)，土質(zhì)以粉土較為普遍，為提高工效，降低成本，仍以就地取材為主，對(duì)石灰穩(wěn)定土可采取路拌法施工，后期強(qiáng)度可滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)表面裂縫較少；但該結(jié)構(gòu)抗剪能力差，在外力強(qiáng)作用下，粉土極易形成擾動(dòng)破壞；碾壓時(shí)易起皮，成型困難，施工難度較大。本文針對(duì)北京西路石灰穩(wěn)定粉土底基層施工中遇到的一些問題以及所采取的措施進(jìn)行分析論述。

一、石灰土強(qiáng)度形成原理

土中摻入適量石灰，并在最佳含水量下達(dá)到規(guī)范規(guī)定的壓實(shí)度后，石灰與土則發(fā)生了一系列物理力學(xué)作用，也發(fā)生了一系列的化學(xué)與物理化學(xué)作用，如：(1)離子交換作用；(2)碳酸化作用；(3)結(jié)晶作用；(4)火山灰作用等，這一系列作用發(fā)生的同時(shí)，形成了石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度。強(qiáng)度形成初期主要表現(xiàn)為土的結(jié)團(tuán)、塑性降低、最佳含水量的增大和最大干密度的減小等；后期主要表現(xiàn)為結(jié)晶結(jié)構(gòu)的形成，從而提高其板體性、強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

二、影響石灰土強(qiáng)度的因素及施工中采取的措施

(一)土質(zhì)

北京西路沿線少部分路段土質(zhì)含有粘性；大部分路段土的物理指標(biāo)為：液限W1=23.1％，塑限Wp=17.4％，塑性指數(shù)IP=6.07，最大干密度Y=1.69g／cm³，通過顆粒分析試驗(yàn)，小于0.074mm顆粒含量為59.3％，綜合判定土類為低液限粉土。由于粉土活性較差，離子交換能力較弱，土顆粒與石灰很難較快地產(chǎn)生硅酸鹽、鋁酸鹽，呈膠結(jié)作用，形成的晶體及晶體相互結(jié)合的程度較差，難以形成整體性及表面的硬殼。因此，該土與石灰結(jié)合初期抗剪力低，碾壓時(shí)易起皮、松散、成型困難，施工時(shí)應(yīng)綜合各種因素，采取特殊的施工措施。

(二)石灰

1消石灰與生石灰粉對(duì)石灰土強(qiáng)度的影響。通過北京西路石灰土施工及強(qiáng)度試驗(yàn)，生石灰粉與消石灰相比較，鈣、鎂含量高、細(xì)度大，與土穩(wěn)定的效果較好，詳見表1

2灰劑量對(duì)石灰土強(qiáng)度的影響。石灰劑量較低時(shí)(3％～5％)，石灰僅起改善穩(wěn)定作用，土的塑性、吸水量、聚水量、密度、強(qiáng)度得到穩(wěn)定，隨著石灰劑量的增加，石灰土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性顯著提高，但超過一定范圍，過量的石灰則不能與土很好地結(jié)合，導(dǎo)致石灰土強(qiáng)度降低，詳見表2：

(三)含水量

水是石灰土強(qiáng)度形成的重要組成部分。石灰土的最佳含水量一般為素土的最佳含水量、施工中蒸發(fā)所需的水量及土與石灰發(fā)生化學(xué)反應(yīng)過程所需的水量之和。對(duì)于粉土，由于活性較弱，顆粒表面化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量較小，施工中根據(jù)氣候適當(dāng)增加含水量(一般比最佳含水量大2％～3％)，使石灰充分離解與土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以彌補(bǔ)粉土由于活性不足而使石灰土的初期強(qiáng)度形成緩慢的狀況。為使石灰與土充分發(fā)生反應(yīng)，石灰土初拌后悶料。根據(jù)氣溫變化，一般悶料時(shí)間為3d,通過現(xiàn)場(chǎng)取料，通過室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果可知，延長(zhǎng)悶料時(shí)間可使石灰土強(qiáng)度有明顯的提高。然而，如果悶料時(shí)間過長(zhǎng)，石灰土的結(jié)晶和膠結(jié)作用已形成，土顆粒表面活性已降低，則不利于石灰土的后期強(qiáng)度形成。

(四)壓實(shí)度及壓實(shí)

1壓實(shí)度。壓實(shí)度對(duì)石灰土強(qiáng)度形成有重大影響。石灰土壓實(shí)度越大，其空隙率愈小、板體性愈強(qiáng)、整體強(qiáng)度愈高。實(shí)踐證明，壓實(shí)度每增減1％，強(qiáng)度約增減4％，密度大的石灰土其抗凍性、水穩(wěn)性、板體性均較好，縮裂現(xiàn)象亦少。

2壓實(shí)。由于粉土塑性指數(shù)較低，初期與石灰土反應(yīng)較緩慢，結(jié)晶及碳化產(chǎn)生的膠結(jié)作用較弱，未完全形成板體。如果采用振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)碾壓，會(huì)對(duì)其形成整體強(qiáng)度造成不利影響，施工過程中取消了振動(dòng)碾壓，增加重型(靜壓)碾壓遍數(shù)，通過壓實(shí)度檢測(cè)及取芯觀察，其效果優(yōu)于振動(dòng)碾壓情況。為解決石灰(粉)土表層層皮現(xiàn)象，整平后先用膠輪壓路機(jī)(或振動(dòng)壓路機(jī)但小振動(dòng))碾壓一遍，形成光滑的表面，然后均勻覆蓋一層4cm厚的土或覆蓋塑料布(土工布)用重型壓路機(jī)碾壓。在北京西路控制重型壓路機(jī)碾壓6遍，如含水量適中，壓實(shí)度均可達(dá)到95％以上。在K0+840～K0+960段檢測(cè)其壓實(shí)度為91.2％～92.5％，未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，增加2遍碾壓后，檢測(cè)壓實(shí)度為96.3％～97.2％。因此，石灰土壓實(shí)遍數(shù)應(yīng)由檢測(cè)的壓實(shí)度來確定。

(五)養(yǎng)生

石灰土是一種水硬性材料，施工成型后應(yīng)有足夠的水分，使石灰與土盡快發(fā)生反應(yīng)，形成強(qiáng)度。北京西路在養(yǎng)生期間保持一定的濕度，養(yǎng)生期為7d。在養(yǎng)生期間采用覆蓋措施進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)封閉交通。

(六)交通管制

在石灰土強(qiáng)度形成過程中，車輛碾壓對(duì)石灰土強(qiáng)度形成是有利的。原因是通過碾壓可使其密實(shí)度進(jìn)一步提高，從而提高其強(qiáng)度。隨著密實(shí)度的增加及行車荷載壓力作用，將促進(jìn)石灰與土顆粒間的接觸及水分的均勻再分布，從而加速其各類反應(yīng)的進(jìn)行。但是，如果過多、過重車輛荷載的作用，由于粉土粘性較小，抗剪能力差，在外力強(qiáng)作用下，極易松散、擾動(dòng)，將導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)破壞，對(duì)于石灰土強(qiáng)度的形成則是不利的。因此，北京西路石灰土養(yǎng)生期間除灑水車輛外，禁止一切車輛通行，在施工期間，車輛通過非機(jī)動(dòng)車道繞行。

(七)其它方面

除此之外，溫度對(duì)石灰土強(qiáng)度形成亦有很大影響。春、夏季施工的石灰土，由于溫度高，強(qiáng)度形成較快；深秋、冬季施工的石灰土，由于溫度較低，強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢。施工過程中石灰與土的粉碎程度、拌和的均勻性均對(duì)石灰土強(qiáng)度形成有一定的影響。

三、結(jié)語

粉土用作石灰土底基層施工較粘土存在許多困難，應(yīng)針對(duì)工程的實(shí)際情況采取切實(shí)可行的措施，確保施工質(zhì)量。結(jié)合北京西路道路施工，總結(jié)如下兩點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：

1石灰穩(wěn)定無塑性指數(shù)的粉土?xí)r，建議添加30％～40％左右的粘性土。

2石灰穩(wěn)定無塑性指數(shù)的粉土?xí)r，為提高石灰土材料的初期強(qiáng)度，可摻入2％～3％的水泥(按質(zhì)量計(jì))。

參考文獻(xiàn)

[1]方左英，路基工程[M]，人民交通出版社，2002

[2]方福森，路面工程[M]人民交通出版社，2000

作者簡(jiǎn)介：顧志飛(1981－)，男，江蘇海門人，阜陽市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院助理工程師，研究方向：道路橋梁設(shè)計(jì)。