1 石灰改良膨胀土的机理 生石灰的化学成分主要是CaO,加入土中后,会发生相应的物理变化和化学反应,致使石灰土的刚度不断增大,强度和水稳性不断提高。其作用机理一般有以下四种: ① 阳离子交换作用:石灰同膨胀土参合后,土中将产生过量的Ca2+,它能置换土中其它低价离子。 ② 絮凝或团聚作用:主要是使土中的小团粒变成大的团块。 ③ 碳化作用:土中的石灰同空气中的二氧化碳发生作用,可形成CaCO3晶体。 展开
1 石灰改良膨胀土的机理 生石灰的化学成分主要是CaO,加入土中后,会发生相应的物理变化和化学反应,致使石灰土的刚度不断增大,强度和水稳性不断提高。其作用机理一般有以下四种: ① 阳离子交换作用:石灰同膨胀土参合后,土中将产生过量的Ca2+,它能置换土中其它低价离子。 ② 絮凝或团聚作用:主要是使土中的小团粒变成大的团块。 ③ 碳化作用:土中的石灰同空气中的二氧化碳发生作用,可形成CaCO3晶体。 ④ 胶结作用:适量的石灰和水可同土中大量存在的硅、铝或两者同时作用而产生较强的粘结物质,在这种高碱性的环境中,主要产生氢氧化钙铝。 在以上因素的综合作用下,土的结构也发生了较大变化。 2 灰改良膨胀土的性质 消除膨胀土的破坏性膨胀是膨胀土施工的关键环节,膨胀土中加入石灰后,二者发生物理和化学作用,包括离子交换、Ca(OH)2结晶、碳酸化和火山灰反应。Ca(OH)2离解后的Ca2+与粘土胶体反粒子层上的K+、Na+进行交换,胶体吸附层减薄,胶体颗粒发生聚结;Ca(OH)2与水作用形成的含水晶体将粘土颗粒胶结成整体,以及形成CaCO3过程的碳酸化反应和形成硅酸钙、铝酸钙过程的火山灰反应均改变了膨胀土的力学性质,其强度和水稳定性大大提高,胀缩性也得到控制。 3 石灰改良膨胀土路基施工 石灰改良膨胀土的施工方法比一般路基施工增加了石灰掺入的过程,即使含水量合适的膨胀土与掺入的石灰充分混合接触,并产生物理化学反应,一达到降低或消除膨胀土膨胀性,增加其水稳性和耐久性的目的。石灰改良膨胀土的施工质量控制主要包括压实度、混合料含水量和石灰剂量的检测和控制。石灰改良膨胀土路基填筑采用路拌法,按“三阶段、六区段、十流程”的施工工艺组织施工。具体为三阶段:准备阶段、施工阶段、竣工阶段;六区段:填土区段、拌合区段、水灰检测区段、平整区段、碾压区段、压实检测区段;十流程:施工准备、基底处理、分层填筑、初压平整、布灰拌合、洒水晾晒、填料整平、碾压夯实、检测记录、整修养生。 3.1施工准备 施工前的准备工作极为重要,它是组织施工的第一步,是保证路基施工的基本工作顺利完成的前提条件。石灰的质量要按规范要求进行控制,对生石灰必须进行取样检验,目的是检测有效CaO+MgO的含量≥70%。 在施工准备中,除了要做一些常规的准备外,还要做好石灰加工的准备工作,根据设计要求,如果使用熟石灰改良膨胀土,应该选择避风近水的场所进行石灰的消解、过筛,并把消解残余物集中堆放,并及时清除,做好相应的环境保护工作。 3.2基底处理 为降低路基本体水位,沿路基两侧开挖临时排水沟,引流至附近沟渠,降低路基基底范围的地下水位和含水量,并在施工的过程中,随时保持临时排水系统的畅通。按照施工互不干扰的原则,划分作业区段,区段长度宜在100-200m之间;水位降低后利用推土机推除表层20cm种植土,装运至弃土场。线路范围之内的杂草及不良土质全部清除干净后,对基底土进行翻松30cm晾晒,然后稳压布灰,对基底4%石灰土采20t以上的压路机振动碾压,并利用轻型动力触探仪或K30进行基底试验,经检验路基基底的压实度大于90%时,方可进行填土。 3.3分层填筑 按横断面全宽纵向水平分层填筑方法,采用自卸车卸土。在用自卸车装填料前,营应将树根等杂质清除干净,并根据车容量和松铺厚度计算堆土间距,以便平整时保证松铺厚度的均匀。为保证边坡的压实质量,填筑时在路基两侧各加宽50cm左右。 3.4摊铺初平 摊铺后用履带式推土机推平并将大块料碾碎,控制填土层的松铺厚度,用路拌机将大粒径土打碎一遍,然后用平地机进行平整,个别不平处用人工配合找平,避免出现压实后土体厚度不均现象,确保层间接触良好。 3.5布灰拌和 当平整好后,用石灰画出3m见方的纵横向方格网,根据含灰率,确定每个方格内石灰用量,并以石灰干密度折合成体积的高度为标准确定挂线高度,然后用计量过的袋装灰堆放在方格网内,人工解袋,并用木板耙均匀的把灰分布在方格网内。布灰人员应穿上防护服,戴好口罩,做好安全保护。当风力大于4级时,不宜安排布灰作业。石灰布好后,用路拌机进行拌和。拌和深度应侵入下承层1-2cm。路拌机轮迹搭接宽度不小于50cm。设专人跟随拌和机,随时检查拌和搭接宽度和深度。发现与规定不符时,及时配合路拌机操作员进行调整。并注意对混合料含水量、颗粒细度,含灰率均匀度的检测。 收起