关于路用石灰土和二灰碎石.docx

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关于路用石灰土和二灰碎石

关于路用石灰土和二灰碎石

施工图设计审查中心  吴祖德 

提要：

2010年前我市道路的基层、底基层材料主要采用二灰碎石和石灰土，是一种强度高、耐久性好、造价低、便于施工、质量易保证，可以就地取材，一方面具有良好的路用性能,另一方面可以充分利用工业废料,减少环境污染,具有重要的经济意义和很大的社会和环保效益。

近年来高等级公路、城市道路建设中，得到了越来越广泛的应用。

本文主要收集这两种材料的路用性能作分析介绍，供交流参考。

2010年后，所用粉煤灰的三氧化硫含量大于3%，所做基层产生膨胀、开裂，不能满足路用要求，已改用水泥稳定碎石基层。

但只要控制粉煤灰的三氧化硫含量小于3%，二灰碎石还是可以满足路用要求的。

关键词：

二灰碎石  石灰土  路用性能 防止半刚性基层收缩裂缝措施

1前言  

由于石灰、水泥在土中的水化、水解和结晶作用，使混合料产生强度和板体性，这类材料完工初期，具有柔性材料的工作特性，随着时间的推移，强度逐渐提高，板体性增加，刚度增大。

它的最终强度、弹性模量比不掺石灰或水泥的柔性基层要大几倍，但比水泥混凝土要小得多，二灰碎石和石灰土故称为半刚性基层。

半刚性基层具有一定的强度和水稳性，适宜用作高等级路面的基层或底基层。

但应注意其干缩和温度收缩的特性，表面出现的裂纹容易反射到路面上来，工程中特别要注意防治。

2 石灰土

2.1石灰土概况

 石灰土是属于石灰稳定土类，用石灰稳定细粒土（颗粒的最大粒径小于10mm，且其中小于2mm的额粒含量不少于90%）得到混合料简称石灰土。

其特点是，具有扳体性．强度比砂石路面要高。

有一定的水稳性和抗冻性，初期强度低，但其强度随龄期较长时间增长。

其收缩性大，容易开裂。

适宜于作二级和二级以下公路与城市道路的基层，也可作各级路面的底基层。

石灰土不宜用于潮湿路段。

石灰土的7d浸水抗压强度标准（表 1）：

      表 1    石灰稳定土的抗压强度标准（《公路路面基层施工技术规》（JTJ034-2000）） 

                 公路等级

层位

二级和二级以下公路

高速公路和一级公路

基层（MPa）

≥0.8①

—

底基层（MPa）

0.5～0.7②

≥0.8

注：

①在低塑性土（塑性指数小于7）地区，石灰稳定砂砾土和碎石土的7d浸水抗压强度应大于0.5 MPa（100g平衡锥测液限）。

　②低液限于塑性指数小于7的粘性土，且低限值仅用于二级以下公路。

高限用于塑性指数大于7的粘性土。

2.2 石灰对土的改善 主要是提高强度，而强度的形成与很多因素有关，如土质、灰质、石灰剂量、含水量和密实度。

2.2.1 土质要求

《城镇道路工程施工与质量验收规》（CJJ1-2008）规定土应符合下列要求：

1）     宜采用塑性指数10～15的粉质土、黏土。

2）     土中的有机物含量宜小于10%。

3）     使用旧路的级配砾石、砂石或杂填土等应先进行试验。

级配砾石、砂石等材料的最大粒径不宜超过分层厚度的60%，且不应大于250px。

土中掺入碎砖等粒料时，粒料掺入含量应经试验确定。

《粉煤灰石灰类道路基层施工及验收规程》（CJJ4-97）规定土应符合下列要求：

1）土的塑性指数（用100g平衡锥测定）宜为11～25，并不得小于6或大于30。

当土的塑性指数小于6或大于30时，应采取压实混合料或粉碎土团粒的措施。

2）当温度为700℃时，土中有机质含量应小于8%。

硫酸盐含量宜小于0.8％。

塑性指数偏大的重粘土，不易粉碎、拌和，石灰难以与其充分反应，对强度形成不利，这种情况

下，可采用两次拌和工艺，即：

第一次加部分石灰拌和后，闷放1～2d，再加入其余石灰进行第二次拌和。

塑性指数10以下的亚砂土和砂土，使用石灰较多，难以碾压成型，施工时应采取适当的措施，或采用水泥稳定。

塑性指数为15以上的粘性土更适宜于用石灰和水泥综合稳定。

2.2.2 石灰质量 

石灰中氧化钙加氧化镁的含量直接决定了石灰对土的稳定效果，石灰等级愈高，在掺加相同合灰量的情况下，有更多的CaO和MgO起作用，因而稳定效果愈好。

《城镇道路工程施工与质量验收规》（CJJ1-2008）规定石灰应符合下列要求：

1）宜用1～3级的新石灰，石灰的技术指标应符合表2的规定。

                             表2   石灰技术指标

类别

项目

钙质生石灰

镁质生石灰

钙质消石灰

镁质消石灰

等级

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

有效钙加氧化镁含量（%）

≥85

≥80

≥70

≥80

≥75

≥65

≥65

≥60

≥55

≥60

≥55

≥50

未消化残渣含量5mm圆孔筛的筛余（%）

≤7

≤11

≤17

≤10

≤14

≤20

—

—

—

—

—

—

含水量（%）

—

—

—

—

—

—

≤4

≤4

≤4

≤4

≤4

≤4

细度

0.71mm方孔筛的筛余（%）

—

—

—

—

—

—

0

≤1

≤1

0

≤1

≤1

0.125mm方孔筛的筛余（%）

—

—

—

—

—

—

≤13

≤20

—

≤13

≤20

—

钙镁石灰的分类界限，氧化镁含量（%）

≤5

＞5

≤4

＞4

注：

硅、铝、镁氧化物含量之和大于5%的生石灰，有效钙加氧化镁含量指标，Ⅰ等≥75%，Ⅱ等≥70%，Ⅲ等≥60%；未消化残渣含量指标均与镁质生石灰指标相同。

2）磨细生石灰，可不经消解直接使用；块灰应在使用前2～3d完成消解，未能消解的生石灰块应筛除，消解石灰的粒径不得大于10mm。

3）对储存较久或经过雨期的消解石灰应先经过试验，根据活性氧化物的含量决定能否使用和使用方法。

一般情况下，石灰质量按原标准应达到Ⅲ级以上（《建筑石灰》（GB1594-1979）已废止）（表3）（同表2），按新标准达到合格品以上（《建筑生石灰》（JC/T479-92））的生石灰的技术指标（表4）。

表3          生石灰的技术指标（《建筑石灰》（GB1594-1979）已废止）

类别

钙质石灰

镁质石灰

等级

一等

二等

三等

一等

二等

三等

有效钙加氧化镁含量不小于（%）

85

80

70

80

75

65

未消化残渣含量（5mm圆孔筛余）不大于（%）

7

11

17

10

14

20

表4        建筑生石灰技术指标（《建筑生石灰》（JC/T479-92））

类别

钙质石灰

镁质石灰

等级

优等品

一等品

合格品

优等品

一等品

合格品

有效钙加氧化镁含量不小于（%）

90

85

80

85

80

75

未消化残渣含量（5mm圆孔筛余）不大于（%）

5

10

15

5

10

15

原设计所规定的石灰等级宜高于Ⅲ级，应注意按建筑生石灰技术指标《建筑生石灰》（JC/T479-92）为合格品时，CaO+MgO含量比原标准高出10%。

石灰中CaO+MgO含量随堆放时间（特别是野外的堆放时间）而减少，因此最好能在生产后不迟于三个月使用完毕。

活性CaO+MgO含量如经试验略低于原Ⅲ级标准，可根据活性氧化物的实际含量，适当提高石灰剂量。

对于高速公路和一级公路，宜采用磨细生石灰粉。

生石灰在土中消解，可放出大量热能，加速灰土的硬化。

另外，刚消解的石灰其活性和溶解度均较高，能保证石灰与土中胶粒更好地作用。

因此，采用生石灰稳定土的效果优于熟石灰，但施工成本要高些。

2.2.3 水质量

《城镇道路工程施工与质量验收规》（CJJ1-2008）规定水符合下列要求：

水应符合国家现行标准《混凝土用水标准》JGJ63的规定。

宜使用饮用水及不含油类等杂质的清洁中性水，PH值宜为6～8。

总之，遇有可疑水源时，应进行试验鉴定。

2.2.4 石灰剂量（石灰质量／土质量）

    石灰剂量对石灰土强度影响显著，石灰剂量较低（3％～4％）时，石灰对土主要起稳定作用，土的塑件、膨胀性、吸水量、聚水量减少，土的密度、强度得到提高。

随着剂量的增加，石灰土的强度、水稳性、耐冻性显著提高，但超过一定剂量（＞17％），过多的石灰在土中以自由灰存在，这时石灰土的强度反而有下降的趋势。

这表明石灰稳定土存在最佳石灰剂量。

《城镇道路工程施工与质量验收规》（CJJ1-2008）规定石灰土配合比设计应符合下列规定：

1）每种土应按5种石灰掺量进行试配，试配石灰含量宜按表5选取：

                           表5     石灰土试配石灰用量

土壤类别

结构部位

石灰掺量（%）

1

2

3

4

5

塑性指数≤12的黏性土

基层

10

12

13

14

16

底基层

8

10

11

12

14

塑性指数＞12的黏性土

基层

5

7

9

11

13

底基层

5

7

8

9

11

砂砾土、碎石土

基层

3

4

5

6

7

2）确定混合料的最佳含水量和最大干密度，应做最小、中间和最大3个石灰剂量混合料的击实试验，其余两个石灰剂量混合料的最佳含水量和最大干密度用插法确定。

3）按规定的压实度，分别计算不同石灰剂量的试块应有的干密度。

4）强度试验的平行试验最少试件数量，不应小于表6的规定。

如试验结果的偏差系数大于表中规定值，应重做试验。

如不能降低偏差系数，则应增加试件数量。

                       表 6     最少试件数量（件）

                   偏差系数

土壤类别

＜10%

10%～15%

15%～20%

细粒土

6

9

—

中粒土

6

9

13

粗粒土

—

9

13

   5）试件应在规定温度下制作和养护，进行无侧限抗压强度试验，应符合国家现行标准《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTJ057有关要求。

6）石灰剂量应根据设计要求强度值选定。

试件试验结果的平均抗压强度 应符合下式要求：

         ≥Rd/（1－ZaCV）

试中 Rd——设计抗压强度                     CV——试验结果的偏差系数（以小数计）

     Za——标准正态分布表中随保证率（试置信度α）而改变的系数，城市快速路和城市主干路应取保证率95%，即Za=1.645；其他道路应取保证率90%，即Za=1.282。

7）实际采用的石灰剂量应比室试验确定的剂增加0.5%～1.0%。

采用集中厂拌时可增加0.5%。

擦参见表5石灰土试配石灰用量。

再由混合料组成设计最终确定。

2.2.5  含水量和密实度

石灰稳定土混合料要有足够的水分，以满足土与石灰反应的需要和压实的需要，对于一定剂量的混合料，存在一个能达到最大干容重的最佳含水量，可以通过重型击实试验确定。

见2.2.4  2）确定混合料的最佳含水量和最大干密度，应做最小、中间和最大3个石灰剂量混合料的击实试验，其余两个石灰剂量混合料的最佳含水量和最大干密度用插法确定。

3）按规定的压实度，分别计算不同石灰剂量的试块应有的干密度。

实际工作中，混合料碾压时的含水量应较最佳含水量大1％～2％，以弥补碾压过程中水分的蒸发和保证石灰继续水化的需要。

提高石灰土的密实度，有其显著的技术经济效果。

研究表明，密实的灰土，不但强度得到提高，而且抗冻性、水稳性变好，缩裂现象可减轻。

规规定，石灰稳定土压实度（工