关于路用二灰碎石和石灰土

关于路用二灰碎石和石灰土吴祖德（常州市规划设计院，江苏213003）摘要：江苏省道路的基层、底基层材料主要采用二灰碎石和石灰土，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。

关键词：二灰碎石；石灰土；路用性能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）：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0.5MPa （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范》（CJJ 1-2008）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10cm。

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》（CJJ 4-97）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范》（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。

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。

《粉煤灰石灰类道路基层施工及验收规程》（CJJ 4-97）规定石灰应符合下列要求： 1） 钙石灰和镁石灰均可使用。

在有条件时 可优先采用磨细的生石灰。

2） 生石灰的CaO+MgO 含量宜大于60%， 消石灰的CaO+MgO 含量宜大于50%。

当石灰的 CaO+MgO 含量在30%～50%时，应通过试验选用较高石灰剂量，但剂量不宜超过30%。

石灰的CaO+MgO 含量小于30%时，不得采用。

石灰的CaO 含量或CaO+MgO 含量测定，应符合本规程附录A 或附录B 的规定。

3） 消石灰应充分消解，不得含有未消解颗粒。

磨细生石灰应完全粉磨，不得含有杂质。

4） 当采用石灰类工业废料（如电石渣等） 和石灰下脚料时，其适用条件可按本规程第2.2.2条执行（以上的第2条）。

严禁采用含有有害物质的石灰下脚料。

一般情况下，石灰质量按原标准应达到Ⅲ级以上（《建筑石灰》(GB 1594-1979)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/T 479-92)）的生石灰的技术指标(表4)。

建筑生石灰技术指标(《建筑生石灰》（JC/T 479-92）) 表4意按建筑生石灰技术指标《建筑生石灰》（JC/T 479-92）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内使用完毕。

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范》（CJJ 1-2008）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范》（CJJ 1-2008）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：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内插法确定。

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。

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》JTJ 057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R 应符合下式要求：R ≥R d /（1－Z a C V ） 式中： R d ——设计抗压强度；C V——试验结果的偏差系数(以小数计)；Z a——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Z a=1.645；其他道路应取保证率90%，即Z a=1.282。

7）实际采用的石灰剂量应比室内试验确定的剂增加0.5%～1.0%。

采用集中厂拌时可增加0.5%。

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内插法确定。

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。

规范规定，石灰稳定土压实度(工地实测干容重/重型击实试验的最大干容重)应达到表7的要求。

注：①由于当前有多种能量大的压路机,宜提高压实度1%～2%。

2.2.6 其他石灰稳定土属于缓凝慢硬性材料，初期强度低，随着时间的增长，强度逐步提高，其强度增长速率及后期强度与环境因素、湿度条件等关系密切。

研究表明，在密封的湿气中养生时，石灰稳定土的强度高于在空气中养生的强度，这说明石灰土强度增长需要一定的水分，具有水硬性、在湿度适宜的情况下、温度愈高，强度形成愈快。

温度在0°C以下，强度基本停止发展。

某一级公路底基层石灰土的配合比的设计示例。

已知：土为黏性土，塑性指数Ip=11.5；石灰属3级钙石灰；压实度要求96%。

采用集中厂拌法施工。

试求：石灰土的设计抗压强度R c,d=1.2MP 时，石灰剂量？最大干密度？最佳含水率？过程：因为土Ip=11.5（接近12），选定石灰剂量范围6%～14%。

然后，通过试验确定石灰土的最佳含水量和最大干密度，各种含灰量下的抗压强度（其中石灰剂量8%、12%为通过内插方法得到）。

图1 石灰剂量与石灰土的强度关系图强度试验结果的偏差系数C V=12.2%，一级公路应取保证率95%，此时Z a=1.645，计算出石灰土的平均抗压强度值应满足：R c≥R c,d/（1-C V Z a）=1.20/（1-0.122×1.645）=1.50 MPa有表6第5列内插，确定相应的石灰剂量为11.2%。

根据施工条件，工地上实际采用的石灰剂量为11.7%。

再根据表6第2列和第3列的数据内插，该石灰土的最大干密度为1.62 g/cm3，最佳含水量为20.9%。

3 二灰碎石3.1 二灰碎石概况二灰碎石（石灰粉煤灰稳定碎石）属于石灰工业废渣稳定土类的二灰粒料，用石灰、粉煤灰稳定粗粒土和中粒土得到的混合料，视所用材科情况分别简称二灰砂砾或二灰碎石。