影响石灰土质量的因素分析及其对策

张　悦　印志斌

摘 要：近年来，随着我省高速公路的迅速发展，石灰稳定土结构得到广泛的应用。就如何控制石灰土施工质量，从形成石灰土强度的内因和外因条件论述对石灰土质量的影响及其对策。

关键词：影响；石灰土；质量；分析；对策

中图分类号：TU文献标识码：A文章编号：1672-3198（2009）01-0387-02お

1 组成材料对石灰土质量的影响及对策

1.1 土质

（1）土的塑性指数。

部颁《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）中规定：塑性指数15～20的粘性土以及含有一定数量的粘性土的中粒土和粗粒土均适宜于用石灰稳定。这种稳定土易于粉碎，便于碾压成型，施工和使用效果都很好。我省分布着粘性土、亚粘土、砂性土、亚砂土和砂土等多种不同类型的土质。为了保证工程质量，对所采用的土源既要考虑到符合规范指标和强度要求，又要考虑到施工时易于粉碎，便于碾压成型，还要考虑到因地制宜、就地取材。对不同的区域、不同的土质，通过技术处理的手段，使其满足灰土层施工的指标要求。

（2）土的颗粒。

在施工中，土粒应尽可能粉碎，越细越好，土块最大尺寸不应大于15mm。有资料显示，在相同条件下，灰土颗粒粒径0.5mm，无侧限抗压强度为4.3Mpa，灰土颗粒粒径1.0mm，无侧限抗压强度为1.0Mpa。不难看出，灰土强度与土颗粒的大小有直接关系。

（3）土中杂质。

土中硫酸盐含量不应大于0.8%，腐植质含量不应大于10%，且不得有杂草、树根等异物。因为有机质一般呈酸性，使土的PH值降低。另外，有机质本身水稳性较差，遇水剧烈膨胀，致使土体强度降低。

1.2 石灰质量与品种

（1）石灰质量对石灰土强度影响很大。石灰应符合《公路路面基层施工技术规范》中Ⅲ级以上石灰的技术指标。在施工中应尽量选用等级高的石灰。

（2）石灰的存放时间对石灰的质量有极大的影响。石灰随着存放时间的增加，特别是在没有覆盖的情况下，有效钙和氧化镁的含量会大幅度下降。有资料表明，石灰放置三个月，其活性含量可从原来的80%以上降低到40%左右，放置半年可降低到30%左右。原先质量好的石灰长期无覆盖堆放，其质量会降低到等外石灰。石灰土强度的形成主要是石灰与细粒土的相互作用。而在这种相互作用中，离子交换是石灰土初期强度形成的主要原因，碳酸化反应是石灰土后期强度增长的主要原因。众所周知，活性含量低的石灰是不可能做出高强度的石灰土的。

（3）消解石灰的质量对石灰土强度有着直接的影响。有些路段使用了未充分消解的消石灰，灰土层碾压成型后在养生过程中，未充分消解的石灰块遇水继续消解，引起局部爆裂崩解，造成灰土层裂缝、松散而破坏，影响灰土层的强度和平整度。

2 配合比对石灰土质量的影响及对策

（1）石灰剂量。

石灰剂量对石灰土强度的影响较为显著。石灰剂量较低时（3～4%），石灰主要起稳定作用。随着石灰剂量的增加石灰土的强度和水稳性也显著提高，石灰主要起加固作用。但当剂量超过一定范围时，过多的石灰在土的空隙中以自由灰的状态存在，将导致石灰土的强度下降。目前在生产实践中常用的石灰剂量不低于5%，最高为12%，7～8%为经济实用。

（2）最佳含水量。

水分是石灰土的一个重要组成部分。在施工中，土中水分使石灰与土发生物理化学作用，以满足石灰土形成强度的需要；使石灰土在压实时具有一定的塑性，以便于碾压到所要求的压实度；使石灰土养生时具有一定的湿度。所以最佳含水量亦是控制石灰土施工质量的一个关键指标。从理论上讲，石灰土的最佳含水量为素土的最佳含水量、拌和过程中蒸发所需的水量与石灰反应过程所需的水量三者之和。不同土质和不同石灰剂量的石灰土各有其不同的最佳含水量，这些都需要通过试验才能得到。当灰土在最佳含水量时进行碾压才能得到最大的密实度，含水量在拌和过程中、开始碾压时及碾压过程中进行检验。碾压时混合料的含水量可略大于最佳含水量0.5～1%，这是为了弥补碾压过程中水分的损失。含水量过大，既会影响石灰土可能达到的密度和强度，又会明显增大石灰土的干缩性，使结构层产生干缩裂缝。含水量过小，也会影响石灰土可能达到的密度和强度。

3 施工过程对石灰土质量的影响及对策

石灰土施工的主要工序为灰土拌和、整形和碾压。因各施工单位的技术力量、施工工艺、机械设备以及管理水平不一致，其施工过程对石灰土质量的影响较大。

（1）石灰土的拌和。

目前我省各施工单位的石灰土拌和均为路拌法。路拌法施工石灰土很关键的一点是拌和层底部不能留有素土夹层，特别在两层灰土之间不能有素土夹层。素土夹层不单使上下层间没有粘结，明显减弱路面整体抵抗行车荷载的能力，素土夹层还会由于含水量增大而改变成软夹层，导致沥青面层的过早破坏。

（2）石灰土的摊铺整型。

石灰土一般采用平地机进行摊铺和整形。此时平地机操作手的经验和技术水平对平整度至关重要。如果操作手技术不熟练，平地机反复刮平和碾压，摊铺层形成光面后又覆盖刮平的薄层混合料，在压实过程中会产生“起皮”现象，引起表层松散，这是石灰土施工中影响质量的棘手问题。

（3）石灰土的碾压。

整型后，当混合料处于最佳含水量±1%时，可进行碾压。若表面水分不足，应适当洒水后再碾压。碾压时，按先轻后重的原则，直线段由两侧向中间压，曲线段由内侧向外侧压。横向碾压后轮应重叠1/2轮宽，纵向后轮必须超过两段的接缝。碾压一直进行到表面无明显轮迹、压实度达到规范要求为止。

碾压是保证灰土密实度的根本措施，而提高灰土的密实度又有显著的技术经济效果。实践证明，灰土密实度每增减1%，石灰土强度可增减5～8%左右，而且密实的灰土抗冻性、水稳性较好，缩裂现象也叫少。

4 养生过程对石灰土质量的影响及对策

石灰土是一种水硬性材料，其强度形成需要一定的湿度。在一定的湿度生时，能加速石灰土的钙化硬结，使其尽早成型。石灰至少要有7d以上的养生期，并保持一定湿度。但石灰土表层不应过湿或忽干忽湿。若表面缺水干燥，会引起表面松散而不能成型 。若表面过湿，又会泡软灰土层，使其变形损坏。养生方法可视具体情况采用洒水、覆盖潮湿的砂或土以及用薄膜和沥青封闭。实践证明，覆盖潮砂或土养生效果较好且又经济，同时又能起到封闭交通的作用。

养生期间封闭交通，防止行车破坏表层外形和整体性能。但养生后期，一定而不过量的行车碾压对于石灰的强度形成是有利的，一方面，碾压可使石灰土的密度进一步提高，从而提高强度，另一方面，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，从而加速化学反应的进行。石灰土养生期结束以后，应及时进行上一层次的施工，不能长期暴晒，否则会产生表面开裂，影响层次的板体性和强度。

5 石灰土的主要外观质量问题及处理措施

石灰土的主要外观质量问题有三点：一是“起皮”现象，二是“裂缝”现象，三是“弹簧”现象。

（1）灰土表面“起皮”主要有下面几个原因：①土的塑性指数偏低，不易碾压成型；②整平时有“薄层贴补”现象；③碾压时混合料的含水量不均匀；④碾压时压路机的行走方向、行走速度控制不好。针对上述原因，采取下列措施：①加强土的塑性指数测试，不符合要求的土可进行掺配，使其塑性指数不低于10；②整形时，无论是挂线还是埋砖，一次定位；③控制混合料含水量略大于最佳含水量0.5～1%；④调换技术熟练的驾驶员操作。

（2）灰土“裂缝”主要有以下几个原因：①碾压或混合料含水量偏大；②土的粘性较大；③石灰剂量偏高或使用了消解不充分的石灰。对于上述问题，可采取下列措施解决：①控制压实含水量；②改善土质，降低土的塑性指数至20以内，可采用粘性较小的土，或在粘性土中掺配砂性土或粉煤灰；③提高石灰质量，减少石灰用量，使用完全消解的石灰。

（3）灰土产生“弹簧”现象，主要有两方面原因：一是下承层不合要求，强度不足；二是灰土混合料含水量过大。对于“弹簧”现象一经出现，立即处理。有些路基验收后有较长时间的暴露，遭受雨水侵蚀破坏造成下承层质量不合格，要求在灰土施工前，先处理此段路基。对于因灰土混合料中含水量不均匀而出现的“弹簧”现象，应立即挖除、换填、重新压实。