论石灰土稳定天然砂砾路面基层的应用

论石灰土稳定天然砂砾路面基层的应用

梁国焕

安徽省路兴建设项目管理有限公司  236000

摘要：石灰土稳定技术是一种利用石灰改善土体工程特性的方法，通过与天然砂砾材料混合，可显著提高路面基层的强度、稳定性和水稳定性，具有造价低、工艺简单、效果好等优点。本文概述了石灰土的类型、特点和作用机理，阐述了石灰土稳定天然砂砾路面基层的重要意义，综述了其在配合比设计、施工工艺、质量控制等方面的应用实践，展望了推广应用该技术的前景和挑战。

关键词：石灰土；砂砾路面；稳定基层；公路工程

1.引言

我国农村公路总里程占公路网的70%以上，其中大部分为砂砾路面，存在承载力不足、稳定性差、易起尘等问题，亟需改善和提升。选择合适的基层稳定技术是保证路面使用性能的关键。石灰土稳定是一种利用石灰与土体发生一系列物理化学反应，提高土体强度和耐久性的技术，具有原料广泛、工艺简单、效果显著等特点，在道路工程中得到广泛应用。将其与天然砂砾材料相结合，形成石灰土稳定砂砾基层，可充分利用当地资源，降低工程造价，提高路面承载力和使用寿命，是解决农村道路发展瓶颈的有效途径之一。本文将综述石灰土稳定天然砂砾路面基层的应用研究进展。首先概述石灰土的种类、特点和稳定机理，然后分析其在砂砾路面基层稳定中的优势和重要意义，接着总结其在材料选择、配合比设计、施工工艺、质量控制等方面的应用实践，最后讨论目前存在的问题和今后的发展方向。

2.石灰土概述

2.1石灰土的种类与特点

石灰土是由土体与适量石灰，经过拌和、压实、养生形成的人工混合料。根据石灰品种可分为生石灰土、熟石灰土和石灰粉土三类。生石灰通过煅烧石灰石、白云石等含钙矿物制得，主要成分为氧化钙。加水后发生剧烈放热反应，生成熟石灰。生石灰土具有消石灰旺盛、土体干燥迅速等特点。熟石灰是生石灰与水反应形成的氢氧化钙，潮解后呈粉状。熟石灰土可避免消石灰过程的体积膨胀，土体干燥速度较慢。石灰粉是将生石灰磨细制成，颗粒小于0.5mm，与生石灰性质相似。

石灰土不同于水泥土、沥青土等刚性混合料，其强度主要来自胶结和粘附作用，属于柔性路面材料。石灰土具有如下特点：(1)强度较低，稳定性依赖含水量和压实度；(2)水稳定性差，遇水易软化；(3)干缩性大，易开裂；(4)温度稳定性差，高温易老化。因此在实际应用中，需要采取相应的措施改善石灰土性能。

2.2石灰土的作用机理

石灰与土体混合后，发生一系列物理化学反应，主要包括离子交换、絮凝胶结、碳酸化和火山灰反应。

(1)离子交换：石灰中的Ca2+与土体胶粒表面的Na+、K+等发生交换，使胶粒絮凝，土体颗粒变粗，塑性下降。

(2)絮凝胶结：石灰与土体中的Al2O3、SiO2发生水化反应，生成具有胶结作用的水化铝酸钙凝胶和水化硅酸钙凝胶，使土颗粒粘结成团聚体。

(3)碳酸化：石灰在空气中吸收CO2发生碳酸化，生成碳酸钙晶体，填充土颗粒间隙，增强胶结。

(4)火山灰反应：石灰与土中的火山灰等活性物质发生火山灰反应，生成水化硅酸钙等胶凝产物。

通过这些作用，石灰可显著改善土体的颗粒级配、塑性指数、CBR值等工程特性，提高土体的干密度、抗剪强度、弹性模量和耐久性。改善效果与土质、石灰品种和掺量、养生条件等因素有关。

3.石灰土稳定天然砂砾路面基层的重要价值

3.1节约工程造价

天然砂砾是分布广泛的当地材料，取材方便，运输半径短，价格低廉。以其为主要原料，掺加少量石灰，制备路面基层，可大幅降低工程用料和运输成本。据统计，石灰土稳定砂砾基层每立方米造价仅为100-200元，而同等强度的水泥稳定碎石或级配碎石基层达到300-500元，节约效益明显。以某省农村公路为例，采用石灰土基层后每公里可节约造价20-30万元，大大缓解了建设资金压力。因此，推广石灰土稳定技术，能够以较低投入改善农村道路条件，加快公路建设进程。

3.2提高路面使用性能

天然砂砾路面存在颗粒级配不良、含泥量高、密实度差等问题，导致承载力低，稳定性差，汛期易泥泞，旱季易起尘，严重影响行车安全和通行能力。添加石灰对砂砾进行稳定处理后，可改善颗粒组成，降低含水量，增大密实度，提高CBR值和弹性模量，使路面的强度和稳定性显著增强。据试验，加入5%的生石灰，7d龄期砂砾的CBR值可从18%提高到57%，耐久系数从23提高到88，路用性能大幅改善。因此应用石灰土稳定，可延长砂砾路面使用寿命，减少病害发生，提高路况质量和通行能力。

3.3改善路面环境效应

砂砾路面在车辆荷载和自然风化作用下，表面颗粒易松散脱落，形成扬尘，污染环境。据测算，我国废弃砂石路每年产生扬尘约1.8亿吨，危害群众身体健康。石灰具有粘附胶结作用，可将砂砾颗粒粘结成整体，减少散落和起尘。加入5%石灰的砂砾，起尘量可降低70%以上。此外，石灰的碱性可中和酸性土壤，抑制有害物质释放，改良路域生态。因此，石灰土稳定有利于控制扬尘污染，保护周围环境，改善道路景观，是兼顾经济效益和生态效益的理想措施。

4.石灰土稳定天然砂砾路面基层的具体应用

4.1材料选择

(1)土质：适宜稳定的土质主要有低液限粘土、粉土、砂性土等。应控制细粒含量，粒径小于0.075mm的颗粒最好不超过25%。土的塑性指数以10-20为宜。对于粗粒土，可掺加细粒土改善级配。

(2)砂砾料：应优先利用公路沿线3-5km范围内的砂砾料，如河床、山坡等处开采。砂砾料应级配良好，最大粒径不大于2/3基层厚度，细度模数2.3-3.0。含泥量不宜超过10%，有机质含量应低于2%。

(3)石灰：宜选用新鲜的生石灰或熟石灰，氧化钙和氢氧化钙含量大于70%，粉末度不低于300m2/kg。石灰用量一般为土干质量的3-8%，过少稳定效果差，过多则强度反降。通过室内配合比试验和CBR试验优化石灰掺量。

4.2施工工艺

石灰土稳定砂砾基层施工主要有摊铺法和拌和法两种：

(1)摊铺法：适用于就地利用的砂砾料。将砂砾摊铺整平，洒水湿润，撒布石灰粉，用推土机反复搅拌，达到均匀无结团。然后压路碾压，洒水养生。

(2)拌和法：适用于外购砂砾料。使用专门拌和设备如稳定土拌和机，将砂砾、石灰、水按配合比投料，充分拌和均匀。再运至现场，摊铺、碾压、养生。该法施工质量更有保证。

施工时应控制含水量，使closeto最佳含水量。碾压遍数和时间根据试验段情况确定。为防止开裂，基层顶面宜酒布0.3-0.5%石灰粉封闭养生。养生期一般14d以上。

4.3质量控制

影响石灰土稳定质量的主要因素有：石灰品质、掺量、拌和均匀性、含水量、压实度和养生时间等。应加强这些环节的质量控制：

(1)原材料质量：石灰应新鲜无潮，含CaO+MgO≥70%，细度合格。砂砾级配良好，含泥量和有机质量满足要求。

(2)配合比：通过Marshall试验和CBR试验，优化石灰掺量和最佳含水量。一般石灰掺量控制在5%左右，含水量略高于最佳含水量2%。

(3)施工质量：拌和应均匀，无结团。摊铺厚度符合要求，一般15-20cm。碾压密实度达到最大干密度的96%以上。表面平整，无离析、裂缝等病害。

(4)养生：洒水封闭养生，保持适宜湿度。控制养生时间，视强度发展情况，一般超过14d。及时开放交通，以利硬化。

(5)质检：及时取样，检测含水量、压实度、平整度等指标。7d龄期抗压强度应达1.5MPa以上，CBR值应超过40%。

5.结束语

石灰土稳定天然砂砾路面基层技术，凭借其材料易得、工艺简单、效果显著、造价低廉等优势，在我国农村公路建设中得到推广应用，取得了良好的经济效益、路用性能和环境效应，为改善农村交通条件提供了有力支持。但目前仍存在一些问题，如石灰品质不稳定、混合均匀性难保证、湿陷性有待改善等，需要在材料选择、配合比设计、施工工艺等方面进一步优化。未来，可研究石灰土与其他材料(如粉煤灰、矿渣等)的复合改性，开发专用设备，建立质量评价体系，健全技术规范，促进石灰土稳定技术的规范化应用。随着“四好农村路”建设的深入推进，石灰土稳定天然砂砾路面基层必将迎来更广阔的应用前景，在助力农村公路高质量发展、服务农村经济社会建设中发挥更大作用。

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