[科普中国]-石灰稳定土

石灰稳定土 将消石灰粉或生石灰粉掺入各种粉碎或原来松散的土中，经拌合、压实及养护后得到的混合料，称为石灰稳定土。

分类它包括石灰土、石灰稳定砂砾土、石灰碎石土等。石灰稳定土具有一定的强度和耐水性。广泛用作建筑物的基础、地面的垫层及道路的路面基层。石灰稳定类材料适用于各级公路的底基层，也可用作二级和二级以下公路的基层，但石灰土不得用作二级的基层和二级以上公路高级路面的基层。

原理石灰稳定土中的火山灰反应是土中活性硅、铝物质与石灰提供的游离钙之间的化学反应。石灰与土的离子交换作用、絮凝团聚作用，加上石灰本身的剥离、结晶和碳化作用，使稳定土在结构上发生了明显的变化，土颗粒“丛生”在一起，成为颗粒较大的“聚集体”稳定土的密度也随之发生了变化。

石灰（岩）土是热带亚热带地区在碳酸岩类风化物上发育的土壤。多为粘质，土壤交换量和盐基饱和度均高，土体与基岩面过渡清晰。石灰（岩）土土类划分4个亚类，本区均有分布。红色石灰土亚类多发育于厚层石灰岩古老风化壳，是风化淋溶最强、脱钙作用最深的石灰（岩）土，土体无石灰反应，酸碱度中性；黑色石灰土亚类是零星分布于岩溶区的岩隙与峰丛间的A-R型土壤，黑色腐殖质层厚20-40cm，有机质含量5-7%，脱钙程度低，土体有石灰反应，微碱性；棕色石灰土亚类性状介于前二者之间，无或弱石灰反应；黄色石灰土亚类分布于海拔800m以上山区，常与黄棕壤或黄壤交错分布，土体有黄化特征，中性反应。

特性石灰土又称石灰稳定土，即在土中掺入一定量的石灰（一般为土质量的3%~5.5%）和水均匀搅拌而成，该稳定土有良好的板体性，但其水稳性、抗冻性及早期强度较其他无机结合料低。石灰土还有个最明显的劣势：即干缩及温缩特性十分明显，容易导致道路基层开裂。故现阶段，石灰土已严禁用于高等级道路基层，如高速公路、一级公路、二级公路及城市快速路、主干路。但可以用于各级道路的底基层。其适用性不如水泥稳定土。

注意事项石灰稳定土类材料宜在冬期开始前30-45天完成施工。石灰土成型后常见病害与防治 石灰土碾压成型时常会出现局部弹簧、松散并有大面积起皮及拥包现象。为防止上述这些病害出现，在施工过程中应注意以下几点：

（1）土块要充分粉碎，其最大粒径不应超过15mm。

（2）控制好原材料（土、石灰）及混合料含水量，拌和好的混合料含水量应控制在最佳含水量的±1%范围之内，且要拌和均匀。

（3）碾压过程中，石灰土表面应始终保持湿润状态，但不得粘轮。

（4）严禁薄层贴补，特别是50mm以下的灰土贴补不牢。这种薄层贴补现象在灰土验收时比较多见，主要是施工单位对标高控制不严所致。为此要做到摊铺时“宁高勿低，宁刨勿补”，平地机最后整平时“下刀不宜过深”，测量人员始终跟踪监控。

（5）碾压时，压路机手应遵循“先轻后重”，“先边后中”，“先慢后快”。

一般规定：1.灰土垫层应采用熟化石灰与黏土或粉质黏土、粉土的拌和料铺设其厚度不应小于100mm。2.熟化石灰可采用磨细生石灰亦可用粉煤灰或电石渣代替。3.灰土垫层应铺设在不受地下水浸泡的基土上施工后应有防止水浸泡的措施。4.灰土垫层应分层夯实，经湿润养护、晾干后方可进行下一道工序。5.有运输车辆和机械设备的车间地面灰土垫层工程应符合本规程地基基础施工工艺规程地基处理灰土垫层工程。6.石灰稳定土用做高速公路和一级公路和底基层时，颗粒的最大粒径不应超过37.5mm，用做其他等级公路的底基层时，颗粒的最大粒径不应超过53mm。级配碎石、未筛分碎石、砂砾、碎石土、砂砾土、煤矸石和各种粒状矿渣等均适宜用做石灰稳定土的材料。石灰稳定土中碎石、砂砾或其他粒状材料的含量应在80%以上，并应具有良好的级配。7.硫酸盐含量超过0.8%的土和有机质含量超过10%的土，不宜用石灰稳定。

另外石灰稳定土对原材料的要求也要符合相关规定：

（1）土应采用塑性指数10-15的粉质黏土、黏土；

（2）使用旧路的级配碎石或杂填土的最大粒径不宜超过分层厚度的60%，且不应大于10cm；

（3）石灰可采用磨细的生石灰，不经消解直接使用；也可以使用块灰，在使用前2-3天完成消解；

（4）实际采用的石灰剂量应比实验室确定的剂量增加0.5%-1.0%，采用集中厂拌时可增加0.5%.

制备方法1、石灰：石灰土选用Ⅲ级以上的钙质生石灰，其有效钙加氧化镁含量不得低于70%，在用于工程施工之前7天，充分进行消解，未消残渣含量5mm圆孔筛的筛余量不大于17%，稳定土选用塑性指数为10~15的黏性土，土粒的最大粒径不小于10mm，硫酸盐含量小于0.8%，有机质含量小于10%。水选用纯净的饮用水。石灰土混合料压实后7天浸水无侧限抗压强度应不小于设计值，压实度大于设计值。通过试验选取最适宜的稳定土，确定必须的石灰剂量和混合料的最佳含水量。

2、稳定土：采用固定取土场土质，用作高速公路和一级公路的底基层时，颗粒最大粒径不超过37.5mm。土以塑性指数10~20的黏性土为宜；用石灰稳定无塑性指数的级配砂砾、级配碎石、未筛分碎石时，应添加15%左右的黏性土；试验塑性指数偏大的黏性土时，应进行粉碎，粉碎后土块的最大尺寸不应大于15mm。土的有机质含量不超过10%，硫酸盐含量超过0.8%时不宜用石灰稳定。使用特殊类型的土壤如级配砾石、砂石、杂填土等应经试验决定。碎石或砾石的压碎值应符合以下要求：用于高速公路和一级公路底基层应不大于35%，用于二级和二级以下公路底基层应不大于40%；用于二级公路基层应不大于30%，用于二级以下公路基层应不大于35%

石灰稳定土常见病害及防治石灰稳定土成型常见病害及防治如下。

1．石灰稳定土成型时，弹簧、起皮、拥包及其防治

石灰稳定土碾压成型时，常会出现局部弹簧、松散并有大面积起皮现象，局部含水量过大易产生弹簧现象；拌合不均或局部粗细颗粒离析现象易导致松散；表面过干，平地机薄层找平易造成大面积起皮；压路机碾压方式不当易产生拥包。为防止上述病害出现，在施工过程中应注意以下几点因素：

(1)土块要粉碎，最大尺寸不应大于15 mm，且拌合要充分均匀。

(2)控制好原材料(土、石灰)及混合料含水量，拌合好的混合料含水量宜大于最佳含水量1%左右，且要拌合均匀。

(3)碾压过程中，石灰稳定土表面应始终保持湿润。

(4)严禁薄层贴补，摊铺时“宁高勿低”，平地机最后整平时“宁漏勿补”。

(5)碾压时，压路机应遵从“先轻后重”“先边后中”“先慢后快”的原则连续不断地碾压至规定压实度。

2．石灰稳定土成型初期，隆起、开裂及其防治

生石灰中常含有过火石灰。在石灰稳定土成型后，过火颗粒才逐渐消解，体积膨胀，引起成型后的石灰土层隆起，为消除这种病害，通常将生石灰提前10～12 d运进施工现场，并进行充分消解；对于镁质石灰，由于难消解，则需提前12～15 d进行消解，且加速度不宜过快、过急，以便于镁质石灰充分得以消解。

目前，我国很多厂家开始生产袋装生石灰粉。生石灰粉使用时可不需消解，但拌人土中后，闷料3～8 h后成型效果最佳。因为生石灰粉在土中消解过程中会放出大量水化热，如碾压成型过早，会由于生成的水化热过多而使土体积膨胀，产生隆起现象；成型过晚，则石灰与土之间各种有利反应作用不能够充分得以利用，且难以压实。

实际施工过程中，经常会发现石灰稳定土成型1～2 d后出现大量裂缝的现象，高温季节尤为明显。这主要有两方面原因：一是石灰稳定土自身含水量过大；二是保湿养护不及时，水化反应后，石灰稳定土含水量减少，产生干缩裂缝。为了减轻或消除这种病害，石灰稳定土宜在接近最佳含水量时成型，成型后必须采取有效措施保湿养护，养护期一般为7d左右，养护期间应封闭交通。

3．石灰稳定土缩裂及其防治

石灰稳定土缩裂类型主要有以下三种：第一种为干缩，即蒸发和混合料内部发生水化作用，混合料水分不断减少，导致毛细管作用，材料矿物晶体间水化作用和碳酸化收缩作用等，引起材料产生体积收缩；第二种为温缩，即不同矿物颗粒组成的固相、液相(水)和气相在降温过程中相互作用，使半刚性材料产生体积收缩；第三种为反射裂缝，即路基因某一种因素产生的裂缝反射至石灰稳定土上层而造成裂缝。石灰稳定土缩裂不但会降低石灰土自身强度，破坏板体结构，且会反射到基层、面层，影响工程整体质量，从而大大降低公路工程整体使用年限。因此，必须采取切实可行的防裂措施：

(1)改善土质。石灰稳定土的缩裂性质与土的黏性有关，黏性越大，则缩裂越严重，最适宜用石灰稳定的土塑性指数为12～20。对于塑性指数大于20的土，适量掺入砂性土以降低塑性指数或改用其他形式稳定的结合料。

(2)尽量避免在不利季节施工，最好在第一次冰冻期来临一个半月前结束施工。

(3)控制含水量。碾压时控制含水量宜大于最佳含水量1%，这样能较好地改善石灰稳定土干缩性质。

(4)掺入适量粗粒料，如碎石、石屑等，不但可以减少裂缝，而且可以提高石灰稳定土强度，改善碾压时拥包、推挤现象。

(5)施工前，对出现裂缝的路基进行返工处理，以便减少反射裂缝的出现。

目前，我国很多地方都缺乏天然砂石材料，铺筑路面基层(非高等级公路)、底基层完全外运石料，工程造价太高，客观上难以实现。石灰稳定土在对其常见病害进行有效防治后，其刚性和分布荷载能力较传统的级配碎石高得多。因此，可以广泛推广石灰稳定土作为路面基层(非高等级公路)、底基层材料，以节约工程造价。1

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学