浅谈粉土做道路底基层材料

顾志飞　栗小虎

摘要：石灰稳定粉土用做道路底基层，在阜阳北部老泉河流经路段，场地宏观地貌单元为淮河冲积平原区是比较常见的。文章针对阜阳市北京西路石灰稳定粉土施工中出现的问题从理论上予以剖析讨论，并简要分析了施工过程中遇到的问题以及采取的处理措施。

关键词：道路路基；石灰稳定粉土；施工工艺；道路底基层；石灰土强度

中图分类号：U414文献标识码：A文章编号：1009－2374(2009)12－0170－02

石灰稳定土中的“土”是一个广义名称，原则上讲，粘土、粉质粘土、粉土均可以用石灰进行稳定。由于粘土颗粒的活性较强、比表面积大、表面能量较大，与石灰作用后，随着龄期增长强度增加很快。对于粉土，由于其颗粒及塑性指数较小(一般小于10)，粘结力较差，干时虽稍具粘结性，但易被压碎、扬尘大、浸水时很快被湿透，易成流体状态(稀泥)，因此，在路面施工中被列为“不受欢迎的土”。在阜阳北部老泉河流经路段淮河冲积平原区，土质以粉土较为普遍，为提高工效，降低成本，仍以就地取材为主，对石灰稳定土可采取路拌法施工，后期强度可满足设计要求，同时表面裂缝较少；但该结构抗剪能力差，在外力强作用下，粉土极易形成扰动破坏；碾压时易起皮，成型困难，施工难度较大。本文针对北京西路石灰稳定粉土底基层施工中遇到的一些问题以及所采取的措施进行分析论述。

一、石灰土强度形成原理

土中掺入适量石灰，并在最佳含水量下达到规范规定的压实度后，石灰与土则发生了一系列物理力学作用，也发生了一系列的化学与物理化学作用，如：(1)离子交换作用；(2)碳酸化作用；(3)结晶作用；(4)火山灰作用等，这一系列作用发生的同时，形成了石灰稳定土的强度。强度形成初期主要表现为土的结团、塑性降低、最佳含水量的增大和最大干密度的减小等；后期主要表现为结晶结构的形成，从而提高其板体性、强度和稳定性。

二、影响石灰土强度的因素及施工中采取的措施

(一)土质

北京西路沿线少部分路段土质含有粘性；大部分路段土的物理指标为：液限W1=23.1％，塑限Wp=17.4％，塑性指数IP=6.07，最大干密度Y=1.69g／cm³，通过颗粒分析试验，小于0.074mm颗粒含量为59.3％，综合判定土类为低液限粉土。由于粉土活性较差，离子交换能力较弱，土颗粒与石灰很难较快地产生硅酸盐、铝酸盐，呈胶结作用，形成的晶体及晶体相互结合的程度较差，难以形成整体性及表面的硬壳。因此，该土与石灰结合初期抗剪力低，碾压时易起皮、松散、成型困难，施工时应综合各种因素，采取特殊的施工措施。

(二)石灰

1消石灰与生石灰粉对石灰土强度的影响。通过北京西路石灰土施工及强度试验，生石灰粉与消石灰相比较，钙、镁含量高、细度大，与土稳定的效果较好，详见表1

2灰剂量对石灰土强度的影响。石灰剂量较低时(3％～5％)，石灰仅起改善稳定作用，土的塑性、吸水量、聚水量、密度、强度得到稳定，随着石灰剂量的增加，石灰土的强度和稳定性显著提高，但超过一定范围，过量的石灰则不能与土很好地结合，导致石灰土强度降低，详见表2：

(三)含水量

水是石灰土强度形成的重要组成部分。石灰土的最佳含水量一般为素土的最佳含水量、施工中蒸发所需的水量及土与石灰发生化学反应过程所需的水量之和。对于粉土，由于活性较弱，颗粒表面化学反应产生的能量较小，施工中根据气候适当增加含水量(一般比最佳含水量大2％～3％)，使石灰充分离解与土发生化学反应，以弥补粉土由于活性不足而使石灰土的初期强度形成缓慢的状况。为使石灰与土充分发生反应，石灰土初拌后闷料。根据气温变化，一般闷料时间为3d,通过现场取料，通过室内试验结果可知，延长闷料时间可使石灰土强度有明显的提高。然而，如果闷料时间过长，石灰土的结晶和胶结作用已形成，土颗粒表面活性已降低，则不利于石灰土的后期强度形成。

(四)压实度及压实

1压实度。压实度对石灰土强度形成有重大影响。石灰土压实度越大，其空隙率愈小、板体性愈强、整体强度愈高。实践证明，压实度每增减1％，强度约增减4％，密度大的石灰土其抗冻性、水稳性、板体性均较好，缩裂现象亦少。

2压实。由于粉土塑性指数较低，初期与石灰土反应较缓慢，结晶及碳化产生的胶结作用较弱，未完全形成板体。如果采用振动压路机振动碾压，会对其形成整体强度造成不利影响，施工过程中取消了振动碾压，增加重型(静压)碾压遍数，通过压实度检测及取芯观察，其效果优于振动碾压情况。为解决石灰(粉)土表层层皮现象，整平后先用胶轮压路机(或振动压路机但小振动)碾压一遍，形成光滑的表面，然后均匀覆盖一层4cm厚的土或覆盖塑料布(土工布)用重型压路机碾压。在北京西路控制重型压路机碾压6遍，如含水量适中，压实度均可达到95％以上。在K0+840～K0+960段检测其压实度为91.2％～92.5％，未达到设计要求，增加2遍碾压后，检测压实度为96.3％～97.2％。因此，石灰土压实遍数应由检测的压实度来确定。

(五)养生

石灰土是一种水硬性材料，施工成型后应有足够的水分，使石灰与土尽快发生反应，形成强度。北京西路在养生期间保持一定的湿度，养生期为7d。在养生期间采用覆盖措施进行保护，同时封闭交通。

(六)交通管制

在石灰土强度形成过程中，车辆碾压对石灰土强度形成是有利的。原因是通过碾压可使其密实度进一步提高，从而提高其强度。随着密实度的增加及行车荷载压力作用，将促进石灰与土颗粒间的接触及水分的均匀再分布，从而加速其各类反应的进行。但是，如果过多、过重车辆荷载的作用，由于粉土粘性较小，抗剪能力差，在外力强作用下，极易松散、扰动，将导致整体结构破坏，对于石灰土强度的形成则是不利的。因此，北京西路石灰土养生期间除洒水车辆外，禁止一切车辆通行，在施工期间，车辆通过非机动车道绕行。

(七)其它方面

除此之外，温度对石灰土强度形成亦有很大影响。春、夏季施工的石灰土，由于温度高，强度形成较快；深秋、冬季施工的石灰土，由于温度较低，强度增长缓慢。施工过程中石灰与土的粉碎程度、拌和的均匀性均对石灰土强度形成有一定的影响。

三、结语

粉土用作石灰土底基层施工较粘土存在许多困难，应针对工程的实际情况采取切实可行的措施，确保施工质量。结合北京西路道路施工，总结如下两点经验：

1石灰稳定无塑性指数的粉土时，建议添加30％～40％左右的粘性土。

2石灰稳定无塑性指数的粉土时，为提高石灰土材料的初期强度，可掺入2％～3％的水泥(按质量计)。

参考文献

[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

作者简介：顾志飞(1981－)，男，江苏海门人，阜阳市城乡规划设计研究院助理工程师，研究方向：道路桥梁设计。