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石灰改良土填料的试验研究石灰改良土填料的试验研究石灰改良土填料是一种常用的土工材料，其主要作用是改善土壤的物理和化学性质，提高土壤的强度和稳定性。
本文将介绍石灰改良土填料的试验研究，包括石灰改良土填料的制备方法、试验方法和试验结果。
一、石灰改良土填料的制备方法石灰改良土填料的制备方法主要包括以下几个步骤：1. 选择适宜的土壤：选择适宜的土壤是制备石灰改良土填料的第一步。
一般来说，选择黏性土、粘性土或者粉土作为原料比较合适。
2. 石灰的选择：石灰的选择也很重要，一般来说，选择活性石灰或者熟石灰比较合适。
活性石灰的反应速度比较快，但是价格比较高；熟石灰的反应速度比较慢，但是价格比较便宜。
3. 石灰的混合：将石灰和土壤按照一定比例混合，一般来说，石灰的用量为土壤重量的2%~10%。
4. 水的加入：将适量的水加入到混合好的土壤和石灰中，使其充分混合。
5. 搅拌：将混合好的土壤和石灰进行搅拌，使其充分混合。
二、石灰改良土填料的试验方法石灰改良土填料的试验方法主要包括以下几个方面：1. 压缩试验：压缩试验是评价石灰改良土填料强度的重要方法之一。
在压缩试验中，需要测量土壤的压缩性、弹性模量和泊松比等指标。
2. 剪切试验：剪切试验是评价石灰改良土填料剪切强度的重要方法之一。
在剪切试验中，需要测量土壤的剪切强度、剪切模量和剪切应变等指标。
3. 稳定性试验：稳定性试验是评价石灰改良土填料稳定性的重要方法之一。
在稳定性试验中，需要测量土壤的最大稳定性角、最大稳定性力和最大稳定性应变等指标。
三、石灰改良土填料的试验结果石灰改良土填料的试验结果表明，石灰改良土填料可以显著提高土壤的强度和稳定性。
在压缩试验中，石灰改良土填料的弹性模量和泊松比均有所提高；在剪切试验中，石灰改良土填料的剪切强度和剪切模量均有所提高；在稳定性试验中，石灰改良土填料的最大稳定性角、最大稳定性力和最大稳定性应变均有所提高。
总之，石灰改良土填料是一种有效的土工材料，可以显著提高土壤的强度和稳定性。
桂北地区掺石灰改良“两高土”试验研究摘要：本文结合广西灌凤高速公路，较为详尽地介绍了掺石灰改良“两高土”的试验研究方法，并得出“两高土”最佳含水量、最大干密度及最佳灰剂量范围，可作为桂北地区同类施工参考与借鉴。
关键词：掺石灰改良两高土桂北试验研究1 工程概况广西灌凤项目K38+000～K47+977.265段处于灰岩区，由于高温、湿热的历史气候环境，岩石经风化而形成粘土，大多呈红色，其上有植被；少量呈黄白色，养分较差，多为裸露地貌。
其中红粘土液限高、塑性指数大、含水量高；粒料含量少等特征，俗称“两高土”，该类土暴晒时易开裂，雨后强度持续偏低，道路泥泞难行，属于不良土填料。
原设计该挖方段为利用方，若灰土处理后填挖基本平衡，如废弃挖方填料换用其他材料，则需要弃方近50万方，以致弃方难以处置，征地、防护等各项费用巨大。
通过对灌凤项目挖方段CBR小于3%的的素土进行掺石灰改良，改良土避免外借土造成的水土流失，减少对林地和耕地的占用，节约资源，利于保护耕地；采用灰土改良可以有效缩短工期，更利于路基压实，保证施工质量。
2 改良机理利用石灰改良”两高土”主要是利用以下四个作用：①离子交换作用：石灰与水反应能带来大量的Ca2+ 与Mg2+ 等, 置换了粘土颗粒表面的N a+ 、K+ 离子, 可有效降低膨胀土的胀缩性, 并提高土体强度。
②絮凝作用：生石灰吸水放热, 使土中含水量迅速降低, 减薄了胶体颗粒的水膜厚度, 同时土颗粒表面的双电层中的阳离子浓度也相应增加, 会导致双电层变薄。
最终结果是土颗粒间距缩小, 产生絮凝作用, 使土体中粗粒( 与粘粒相比) 成分增加。
③碳化作用：石灰与空气中的CO2反应, 形成一种较弱的钙- 碳或镁- 碳粘结物质, 使土碳化。
④胶结作用：石灰与土中大量存在的硅、铝或两者同时作用, 形成新的具有较强粘结性的胶结物质。
胶结作用对膨胀土强度的提高起决定性作用。
灰土试验3 试验研究3.1 原样土分析通过对灌凤高速公路K41+597～K41+820挖方段取土分析可知，小于0.075mm的颗粒占83.1%，塑性指数36.0%，液限为68.7%，根据细粒土的分类，属于高液限黏土。
石灰改良土报告山西中南部铁路通道是一级重载铁路，所承建区域段位于太行山脉上，该地区含有大量粘性土，其中软土地基较广。
铁路沿线土资源较为丰富，但要作为路基填料，其力学性质较差。
因此，必须对路基填料进行改良。
而无侧限抗压强度是改良土最重要的强度指标之一，通常用来作为评价改良土性能的关键性指标。
测定改良土的无侧限强度时参照（JTG E51-2009）来进行，在标准养护条件下进行养生，养生期是7d，最后一天浸水。
经浸水后测定其无侧限抗压强度。
粘性土掺石灰属于稳定性材料，其结果较准确的反映了研究对象的强度特性。
石灰改良土的基础性能，是通过界限含水率试验、重型击实试验，研究了在相同养护条件，对不同石灰掺入量的改良土的最大干密度、最优含水率的影响。
1、试验目的及方案对石灰改良土进行了大量的室内试验研究，包括物理性质试验、湿限性试验、强度试验，其中物理试验是为了确定出石灰改良土的基本物理指标，分析其物理特性，为强度试验提供一定的设计参数；湿限性试验是为了分析其湿限程度，是否具有湿限性；强度试验是为了研究影响石灰改良土强度的敏感因素，并确定出合理的石灰掺合比。
物理性质试验和强度试验是对掺5%~8%的石灰改良土来进行，试样的石灰掺合比a w=5%，6%，7%，8%；其压实系数为0.93，地基系数为100MPa/m；2、结果与分析粘性土的物理性质由距离铁路沿线最近取土场取土样，经细筛分析为细粒土，天然含水率为18.7%，液限为38.9%，塑限为20.9%，定名为低液限黏土，最大干密度为1.81g/cm3,最优含水率为14.8%。
石灰改良土的物理性质由重型击实试验得出不同石灰剂量的试验结果如下表：根据压实系数0.93，设计强度0.35MPa,由不同石灰剂量，经试验得出的无侧限抗压强度如下表：由上表所得，在石灰剂量为6%时，既能满足设计要求，又可以达到经济效果。
3、现场施工准备a、材料准备采用Ⅲ级以上的生石灰，在使用前7天集中进行消解，石灰的存放、消解、使用都在搭设好的厂房内作业，可以避免日晒雨淋。
石灰改良土专项施工方案原材料：生石灰主要技术指标如下：等级不低于Ⅲ级，有效钙镁含量≥65%。
采用消石灰时，应使消解后的石灰通过1cm的筛孔。
施工方案、方法（一）高液限土改良高液限土改良的施工关键在于砂化（即高液限土的改性）和降低含水量（即土的天然含水量）。
在正式开工前，选取具有代表性的高液限土进行掺灰试验。
1、改良试验根据设计掺灰量，上下浮动1%进行平行试验，即掺灰量取2%、3%及4%进行试验，得出最大干密度及最佳含水量等试验数据，绘制灰剂量与最大干密度曲线图，确定最佳掺灰量。
若试验得出的最佳掺灰量与设计不符时，应及时与监理工程师及设计代表联系，以确定施工用最佳掺灰量。
对普通的高液限土，直接运至路基填方路段，用推土机初平后再用平地机精平，测含水量是否接近最佳含水量，偏差较大时，用铧犁结合旋耕机进行翻晒，直至含水量接近最佳含水量为止。
然后进行上灰、拌合、碾压。
对过度潮湿、塑性较大而成团破碎困难的高液限土，则需进行闷料砂化试验。
在取土前先按设计建议值（设计掺灰量的40%）进行闷料2~4天，每天抽样检验含水量，使之接近最佳含水量后方可运至填方路段。
（注意的问题：闷料砂化时间不宜大于5天，否则石灰中的有效成分散失）改良试验主要确定以下参数：①最佳掺灰量；②最佳含水量；③机械组合；④碾压遍数；⑤松铺厚度等。
2、施工方法2.1工艺流程高液限土改良的施工工艺流程图如下：路拌机拌和- 用犁耙车清除夹层- 压路机稳压- 撒水车撒水—闷灰—路拌机再次拌合-犁耙车配合作业-压路机稳压-高程测量-整平机整平。
2.2准备工作在进行开挖及填筑路段设置临时或永久排水设施，做好清表工作，填筑路段还需进行场地平整。
(监理控制要点清表，排水)2.3取土(需要砂化和不需要砂化的土)在取土场按设计深度及范围内由上而下用挖掘机挖取，运至填筑路段进行翻晒。
对过度潮湿、塑性较大而成团破碎困难的高液限土，则需运至指定地点进行闷料砂化“砂化”《（改性的别称）降低膨胀土的塑性指数，使膨胀土易破碎。
基于石灰改良高液限土作路基填料的试验分析
王刚
【期刊名称】《交通世界》
【年(卷),期】2024()7
【摘要】为研究石灰改良高液限土的工程应用效果,结合工程实例,针对石灰改良高液限土作路基填料进行试验分析,论述了高液限土填筑路堤病害及影响因素,通过标准击实试验和CBR试验,对各种石灰掺配比例下改良土最佳含水率、最大干密度、CBR强度进行检测,得出了各石灰掺配比例下的改良土工程应用特性。
试验分析表明,与正常高液限土相比,不同石灰掺配比例下的改良土路基沉降量显著降低,且当石灰掺配比例为6%时,路基沉降量最小,充分验证以石灰改良高液限土作为路基填料的可行性,供同类工程参考。
【总页数】3页(P22-24)
【作者】王刚
【作者单位】山西路桥第七工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U414
【相关文献】
1.高液限黏土作路基填料改良方案现场试验研究
2.石灰改良软土作路基填料在饱水条件下的强度特性研究
3.用砂砾改良低液限粉性土作路基填料的试验研究
4.生石灰改良高液限土在路基中的应用与试验
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生石灰改良高液限土试验研究摘要：本文通过试验的方法研究了经生石灰改性后的高液限土的物理力学性质，总结了不同灰剂量生石灰改良土的液限、塑限、塑性指数以及无荷膨胀率随时间的变化规律；通过干湿循环试验验证了石灰改良土在干湿交替状态下的变形及强度特性。
试验结果表明：掺入一定量的生石灰以后，高液限土的含水率能够降低到最优含水率附近；生石灰改性后的高液限土在经过一定时间的养护后，可塑性、膨胀性大大降低；素土的水稳定性较差，不能满足工程需要，经生石灰改良后的高液限土具有很好水稳定性。
关键词：高液限粘土，生石灰，界限含水率，膨胀率，干湿循环1. 引言高速公路建设中，受山区土源、工程造价、项目性质（环境友好型）等因素制约将有大量的高液限土需要作为路堤填料使用。
公路规范[1]规定高液限土不得直接作为路基填料。
根据《公路土工试验规程》[2](JTG E40—2007)将高液限土分为高液限粘土、含砂高液限粘土、含砾高液限粘土、高液限粉土、含砂高液限粉土、含砾高液限粉土。
本文选取具有代表性的高液限粘土，采用添加生石灰的方法对其进行改性，通过室内试验的方法来研究经过生石灰改性后的高液限土的物理力学性质及水稳定性，为确定生石灰改良高液限土做为路基填料的合理掺量提供参考。
2. 生石灰改良高液限土的物理力学性质研究由于高液限粘土具有天然含水率高、液限高、塑性指数大的特点，且具有一定的膨胀性，为此本节就针对高液限土的这些基本性质，通过生石灰降低土料含水率试验、击实试验、界限含水率试验、自由膨胀率试验、无荷膨胀率试验来研究生石灰改性后的高液限土的性质。
试验用土的基本指标见表1。
表1 试验用土的基本指标2.1 生石灰降低高液限粘土含水率试验由于高液限土的天然含水率较高，而保水性又较强，通过晾晒的方法降低含水率比较困难[3，4]，为了验证生石灰降低高液限土含水率的效果，进行了生石灰降低高液限土料含水率的试验。
将灰剂量为2%、4%、6%、8%的生石灰掺入高液限土中（灰土比为干土质量比），焖灰三天后测其含水率，焖灰期间每天翻拌一次，以使石灰和土均匀接触。
三天后测其含水率，试验结果见表2。
焖灰后的含水率和相应灰剂量的生石灰改良土的最优含水率的关系见图1。
%表 2 焖灰后含水率和最优含水率随灰剂量的变化关系33（ 31292725 232101234567 8灰剂量（%）图 1 高液限土含水率随灰剂量的变化关系由表 2 及图 1 可知，随着灰剂量的增加，焖灰后的高液限土含水率和最优含水率之间的 差值在逐渐减小，灰剂量为 4%时，两者的差值只有 3.6%；灰剂量为 8%时，两者的几乎相等。
因此，高液限土掺一定量的生石灰焖灰 3 天后，稍经晾晒或者不经晾晒便可以把天然含水量 降至工程上期望的最优含水率附近，继而大大缩短工期，提高了经济效益。
由此可见，采用 掺生石灰降低高液限粘土的含水率是一种行之有效的方法。
2.2 生石灰改良高液限土的界限含水率变化规律根据击实试验所得的最大干密度和最优含水率，将不同灰剂量的石灰改良土按 93%的压 实度静压法成样，然后把试样放在相应灰剂量的灰土中养护，养护用土用木槌敲实，待其养 护 3 天，7 天，14 天，28 天时将其取出，用刀削下一块风干后过 0.5mm 筛用来做液塑限试 验。
液限、塑性指数随灰剂量的变化关系见图 2，随时间的变化关系见图 3。
由图 2 和图 3 可知，随着灰剂量的增加，高液限土的液限、塑性指数变小，塑限变大， 这就说明掺入石灰后土中的粘粒含量减少、土颗粒的亲水性变弱。
石灰掺入后的前 7 天，石灰和土的反应比较剧烈，液限、塑性指数变化比较明显，说明 生石灰与土颗粒发生了各种复杂的物理化学变化，改变了土体的内部结构，使得改良后的高 液限土液限降低、塑限升高、塑性指数变小。
4%灰剂量是一个明显的转折点，从图上可以看出，石灰改良土的液限、塑限、塑性指 数的变化在灰剂量超过 4%以后就趋于平缓。
% 图2 液限随灰剂量的变化关系图3 塑性指数随灰剂量的变化关系由图2 和图3 可知，随着灰剂量的增加，高液限土的液限、塑性指数变小，塑限变大，这就说明掺入石灰后土中的粘粒含量减少、土颗粒的亲水性变弱。
石灰掺入后的前7 天，石灰和土的反应比较剧烈，液限、塑性指数变化比较明显，说明生石灰与土颗粒发生了各种复杂的物理化学变化，改变了土体的内部结构，使得改良后的高液限土液限降低、塑限升高、塑性指数变小。
4%灰剂量是一个明显的转折点，从图上可以看出，石灰改良土的液限、塑限、塑性指数的变化在灰剂量超过4%以后就趋于平缓。
2.3 生石灰改良高液限土的膨胀性规律因为高液限粘土具有一定的膨胀性，消除高液限粘土的破坏性膨胀是高液限粘土施工的关键环节[5]。
本节通过自由膨胀率试验和无荷膨胀率试验来研究生石灰改性后的高液限土的膨胀性。
其中自由膨胀率、无荷膨胀率试验均按照规范[2]进行，制样及养护方法同界限含水率试验。
试验结果如图4、图5。
膨胀率（3530）25201510503天7天14天28天0 2 4 6 8灰剂量（%）图4 自由膨胀率随灰剂量的变化关系图5 无荷膨胀率随养护时间的变化关系由图4 及图5 可以看出，经石灰改性后的高液限的膨胀性得到了明显的改善：养护7天时，4%灰剂量石灰改良土的自由膨胀率只有7.5%，远远低于素土的32%；无荷膨胀率为0.025%，几乎没有任何膨胀。
这是由于改良土中的Ca2+ 与粘土胶体颗粒反离子层上的K+、Na+进行交换，胶体吸附层减薄，降低了其亲水性的缘故。
%%3. 生石灰改良高液限粘土的水稳定性研究路基做好以后往往会遇到晴雨交替、地下水位的升降等情况，尤其是在南方多雨地区， 这种情况就更为明显。
为了模拟这种情况，本次分别对不同灰剂量的改良土进行了不同干湿 循环次数的无荷膨胀率试验，用以了解干湿循环对改良土涨缩性的影响。
将不同灰剂量的生 石灰改良土按 93%的压实度制成环刀样，养护 28 天后用来做试验。
通过无荷膨胀率试验测 其膨胀，膨胀完成后，将试样放在通风处，按照质量控制的方法，晾干至初始制样含水率， 此为一次干湿循环。
定义相对膨胀率δr 和绝对膨胀率δa [6]：δ r =h - h ih iδ a =h - h 0 h 0式中：h 为试样膨胀稳定后的高度；hi 为第 i 次干湿循环前试样的高度；h 0 为试样的初 始高度。
素土在经历了三次干湿循环，在第四次浸水后发生崩解；在经历了 7 次干湿循环后 4%、 6%、8%灰剂量的石灰改良土未发生膨胀。
素土及 2%灰剂量石灰改良土的膨胀率和循环次数 的关系见图 6 和图 7。
膨胀率（18.0 16.0 14.0 12.0 ）10.08.0 6.0 4.0 2.0 0.0相对膨胀率 绝对膨胀率0 1 2 3 4循环次数图 6 素土膨胀率和循环次数的关系图 7 2%生石灰改良土膨胀率和循环次数的关系素土的相对膨胀率在呈下降的趋势，到第 4 次干湿循环时就发生崩解，说明高液限素土 的水稳定性很差。
即使能够达到规定的压实度，但是一旦遇到晴雨交替的天气几个循环下来， 路基将会出现严重的破环，后果不堪设想。
素土在干湿循环过程中绝对膨胀率是逐渐变大的， 说明高液限土的变形并不是完全可逆的。
2%灰剂量的石灰改良土性能比素土好很多，虽然 前期随着循环次数的增加略有膨胀，但是经过 5 个循环膨胀趋势就变的很缓了。
4%、6%、 8%灰剂量的石灰改良土未发生膨胀，说明灰剂量达到一定程度之后便具有良好的水稳定性。
4. 结论（1）掺生石灰可以快速的降低高液限土的含水率，掺入一定剂量的生石灰之后稍加晾晒 或者不经晾晒就可以将其降到最优含水率附近。
（2）掺生石灰后高液限粘土的性质得到明显的改善，液限、塑性指数随灰剂量和养护时 间的增加在逐渐变小，塑限变大，土的塑性显著降低。
（3）掺生石灰可以很好的消除高液限土的膨胀性，经生石灰改性后的高液限土的亲水性大大减弱。
（4）素土抗干湿循环的能力较差，在第四次浸水后变发生崩解；相比较而言，经过生石灰改性后的高液限土具有较好的水稳定性。
参考文献[1]中华人民共和国行业标准，《公路路基设计规范》(JTGD30—2004)[S]. 北京：人民交通出版社，2004.[2]中华人民共和国行业标准，《公路土工试验规程》(JTG E40—2007) [S]. 北京：人民交通出版社，2007.[3]武宏业等.高液限土的处理方法. 内蒙古利技与经济[J],2005，20(3):38-42 [4]罗志强.高液限土在高速公路建设中的应用研究.中南公路工程[J].2004，No.5, 76-77。
[5]曹沂海，陈宏. 改良后的高液限粘土在高速公路施工中的应用[J]. 铁道工程学报，2006，No.8, 34-37. [6]王年香. 高液限土路基设计与施工技术[M]. 北京：中国水利水电出版社，2005.Experiment on Quick-lime to Improve High Liquid LimitSoilXi Wenyong, Xu HaiboDepartment of Civil Engineering, HouHai university, nanjin (210098)AbstractThe physical and mechanical properties of high liquid limit soil modified by quick lime were analyzed on experiments. The law of liquid limit, plastic limit, plasticity index and free swelling ratio with time was summarized on different lime dosage. The deformation and strength characteristics of modified soil were verified by cyclic wetting and drying test. The experiment result showed: the high liquid limit soil was modified by quick lime under certain maintenance, plasticity and expansibility of which dramatically declined. The water stability was also improved.Keywords: high liquid limit clay; quick lime; water ratio limit; swelling ratio; cyclic wetting and drying test忽略此处..。
