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摘要：石灰土以其独特优势已广泛应用在高等级公路的路面底基层和二级及其以下公路的基层，但石灰土的强度特别是早期强度问题一直是施工中最令人关注的质量问题。石灰土早期强度的影响因素除了土质、现场施工工艺和质量控制外，石灰的品质、掺量以及石灰土的养护条件也是很重要的影响因素。因此文章分析了石灰土施工的质量问题并提出了处理技术措施。
关键词：石灰土；早期强度；影响因素；配合比
一、石灰土强度形成过程
石灰土强度和稳定性是由于其自身产生的一系列化学、物理化学和物理学变化所形成的，影响石灰土强度和稳定性有内因和外因两个方面：内因有土质灰质、石灰剂量、碾压含水量和密实度；外因有温度、湿度和时间。
一般认为，石灰土强度主要由离子交换、氢氧化钙遇水自行结晶和炭化作用形成。离子交换作用和氢氧化钙自行结晶为石灰土强度早期形成的因素，而炭化作用则在后期作用明显。
二、影响石灰土强度的因素
（一）土质
衡量石灰稳定土最重要的指标就是它的无侧限抗压强度，一般来讲，粘土颗粒的活性强、比面积大、表面能量也较大，掺入活性材料后，物理化学反应比较活跃，因而石灰稳定土强度随土的塑性指数改变而改变，塑性指数高的土，由于土的不易粉碎和拌和稳定效果反而会降低，容易使路面开裂。
通过大量土工试验，施工中宜采用塑性指数为12～20的土源。若在施工现场不易找到较理想的土场，例如塑性指数过低或过高，为保证石灰稳定土质量，对塑性指数较低的砂性土可以通过加大石灰剂量来提高强度，或者将石灰改为水泥对其进行稳定。
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，土的有机质含量不应超过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。
（二）石灰质量
衡量石灰的等級标准就是其中活性有效MgO和CaO的含量。等级越高，稳定效果就越好，石灰的细度越大其表面积越大，在相同剂量下与土颗粒反应作用越充分因而效果越好，当MgO的含量大于5%时称为镁质灰，小于5%时称为钙质灰，根据MgO和CaO含量等指标划分为优等、一等和合格品三个等级，道路用石灰不宜低于合格品。
对于路拌施工工序来讲，生石灰可保证灰土均匀性，主要原因是磨细的生石灰采用袋装，布灰时采用方格网，面积不大，容易布均匀；相反，消解后的熟石灰采用码灰条，布灰距离较宽，面积大不易撒匀。因此，建议有条件的地区最好是使用磨细生石灰拌灰土。
（三）石灰剂量
石灰剂量对石灰的强度影响比较显著，当石灰剂量低于3%～4%时，石灰主要起稳定作用，随着石灰剂量的增加强度明显提高，石灰剂量过大反而会导致石灰土强度下降并使造价提高。
一般常用的石灰剂量应不低于6%，不高于18%。石灰剂量的变化对压实度影响较大，含灰量每增加1%，干密度可能降0.8%～1.5%，如果施工中撒灰出现随意性则将导致压实度肯定出问题。因此，施工必须控制石灰剂量。某道路石灰土灰剂量分析曲线如图1。
图 1滴定标准曲线
（四）压实度
石灰与土拌合以后，如果不是压实，虽然化学反应生成的胶结物能将土粒胶合起来，但由于土的孔隙度太大，土体受力后结构即被破坏，所以土体没有强度。石灰土的强度随压实度的增加而增长。灰土的压实度每增减1%，强度约增减3%～5%。而且密实的石灰土，其抗冻性，水稳定性好，缩裂现象也少。
标准密度是用来衡量现场压实度的尺度，通过它衡量出路基的优劣等级，所以我们在做确定标准密度的击实试验时，必须严格按照试验规程和相关要求去做。合肥市某路路段石灰稳定土层压实度数据如下：6%石灰土最大干密度测得为1.73g/cm3，最佳含水量为16.5%，符合设计要求，其击实曲线如图2：
图 2击实曲线
碾压质量是控制灰土压实度的重要因素之一。碾压应达到密实度设计要求，同时石灰土的强度随密实度的增长而明显增长。碾压机械需配套，振动压路机配合三轮压路机碾压，碾压时要遵循先轻后重、先边后中、先慢后快的原则，进退有序。
市政道路在石灰稳定土施工过程中，待整形后，用轻型压路机碾压1～2遍，然后按照实验段得出的碾压遍数，用重型压路机碾压。在碾压过程中，有“弹簧”、松散、起皮等现象，及时作翻开处理。
在碾压结束之前，用平地机终平一次，使其纵向顺适，路拱和超高符合设计要求。终平时仔细进行，将局部高出部分刮除并扫出路外；对于局部低洼之处，不再进行找补，留待铺上一层时处理。在混合料处于最佳含水量±1%时（如表面水分不足，应适当洒水），立即用18t～21t三轮压路机在路基全宽内进行碾压。
直线段，由两侧路肩向路中心碾压。平曲线段，由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。碾压时后轮应重叠1/2的轮宽，后轮必须超过两段的接缝处。后轮压完路面全宽时即为一遍，碾压一直进行到要求的密实度为止，一般需6～8遍。碾压过程中，石灰稳定土的表面应始终保持湿润。如表面水蒸发得快，应及时补洒少量的水。
（五）石灰土碾压时土的含水量
石灰土强度的形成与石灰土的含水量有着重要的关系，离子交换需要石灰土保持一定的含水量，Ca（OH）2自行结晶的生成物为晶体Ca（OH）2nH2O即Ca（OH）2+nH2O=Ca（OH）2nH2O，结晶作用使得Ca（OH）2nH2O相互之间与土颗粒之间形成晶格，使石灰土强度及水稳定性得到提高。
没有水作用的Ca（OH）2自行结晶不能完成，同时为了使石灰土成型密实，达到最大密实度，必须掌握好碾压时的含水量，含水量过低时不但会导致石灰土松散开裂，而且由于石灰土在碾压时土颗粒与石灰颗粒形成嵌挤结构，具有一定的密实度，即使养生撒水也只能湿润石灰表面，缺水的表层以下的石灰土则由于含水量不足不能充分进行离子交换和Ca（OH）2结晶作用，导致石灰土无法形成强度。
（六）养生的湿度和温度对石灰土强度形成的影响
石灰土成型后必须进行潮湿养生，以防止表层干燥松散和强度受到损失，保证离子交换、炭化作用和结晶作用的进行，使石灰土获得较高的早期强度。
一般认为，温度越高石灰土各种矿物质的活性增大的越大，离子交换、结晶作用都在加速，其强度和水稳定性的增长也在加快。石灰土的强度和稳定性是随着时间而增长，且前期增长较快，三个月龄期的石灰土强度已能达到50%左右，后期强度增长较慢。气温出现负温后，石灰土强度有所损失，气温恢复正常后强度还会继续形成，但增长的速度较慢，所以在北方地区最佳施工期为5～7个月。
三、石灰土施工的质量问题处理措施
在石灰土施工过程中常出现一些质量问题，如在碾压过程中，混合料出现弹簧现象；在碾压或养生过程中出现龟裂现象；石灰土结构层在上层铺筑前后出现横向裂缝，以及结构层碾压完毕出现起皮现象等。针对以上质量问题，我们给出了以下处理措施。
（一）石灰稳定土起皮弹簧拥包
控制好原材料及混合料含水量，石灰土最后一次拌合前应及时检测含水量，风大、气温较高时石灰稳定土一般控制比最佳含水量高1%～3%，雨季期间空气潮湿时一般控制在最佳含水量±1%之间，含水量不够时应及时洒水补充，然后拌合均匀，含水量过大则晾晒。
接近施工最佳含水量时再进行碾压，控制好含水量可杜绝湿弹或干弹现象亦可避免石灰稳定土起皮。施工组织上要统筹安排，将上述易造成表面失水的工序，特别是整形工序安排，在上午10时至下午5时阳光强烈的时间以外来完成，灰土底基层早期离子交换和结晶现象不充分。
石灰稳定土力学性能和土体本身性能相近，《规范》规定塑性指数15～20的粘性土适宜用于石灰稳定，塑指较高和塑指较低的土体比较，其干硬强度及潮湿粘稠度都较大，表层土体破坏就不易发生，从消除表面起皮现象出发要优先选用塑性指数接近上限的土体。
（二）石灰稳定土的开裂和龟裂
改善土质：对于塑性指数大于20的重粘土，一是加砂土或煤灰降低塑性指数；二是采用两次拌，第一次在重粘土内先加入4%～6%的石灰进行拌合闷料，2～3个月后摊开，加人剩余剂量石灰，拌合碾压成型。第一次加灰起到了降低含水量、使土质发生变化的作用，达到了“砂化”效果。
及时保湿养生：石灰稳定土养生期间应保持一定的湿度，每次洒水后，应用两轮压路机将表层压实，养生期不应少于7d，并封闭交通。除此以外，合肥市某市政道路在防治石灰稳定土龟裂采用了有效的控制措施，在混合料拌合碾压中，经常检查含水量，含水量不足时就及时洒水调整。
加强混合料粉碎和拌合，对不宜粉碎的粘土应采用专用机械，并可采用二次拌合法。对超尺寸土予以剔除。保证下卧层的充分压实，碾压过程中，如出现过干或表面松散，应适当加水。
（三）石灰稳定土的横向裂缝
施工过程中应严格控制混合料的碾压含水量，使其接近于最佳含水量，以减少结构层干缩。混合料碾压完毕后，应及时养生，并保持一定得湿度。不應过干、过湿或忽干忽湿。养生期间一般不少于7d，有条件时，可采用塑料薄膜覆盖。产生横向裂缝时，通常不做处理。缝宽时可用沥青封缝，以防止渗水和恶化。
四、结语
石灰改良土的施工受地理、天气因素影响很大，对人员、机械以及施工技术水平都有很高要求。施工中应根据实际情况对施工工艺进行合理有效的调整，做到以最小的投入换回最大的产出，严格控制施工中的细小环节，才能杜绝质量事故发生。
参考文献
[1]张庆凯，任本杰．公路工程石灰土施工的质量控制[J]．工程与建设，2006，（4）．
[2]公路路面基层施工技术规范（JTJ034-2000）[S].北京：人民交通出版社，2008．
[3]罗金玲．公路石灰土基层施工质量控制若干问题的探讨[J]．西部探矿工程，2004，（11）．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：石灰土；早期强度；影响因素；配合比
一、石灰土强度形成过程
石灰土强度和稳定性是由于其自身产生的一系列化学、物理化学和物理学变化所形成的，影响石灰土强度和稳定性有内因和外因两个方面：内因有土质灰质、石灰剂量、碾压含水量和密实度；外因有温度、湿度和时间。
一般认为，石灰土强度主要由离子交换、氢氧化钙遇水自行结晶和炭化作用形成。离子交换作用和氢氧化钙自行结晶为石灰土强度早期形成的因素，而炭化作用则在后期作用明显。
二、影响石灰土强度的因素
（一）土质
衡量石灰稳定土最重要的指标就是它的无侧限抗压强度，一般来讲，粘土颗粒的活性强、比面积大、表面能量也较大，掺入活性材料后，物理化学反应比较活跃，因而石灰稳定土强度随土的塑性指数改变而改变，塑性指数高的土，由于土的不易粉碎和拌和稳定效果反而会降低，容易使路面开裂。
通过大量土工试验，施工中宜采用塑性指数为12～20的土源。若在施工现场不易找到较理想的土场，例如塑性指数过低或过高，为保证石灰稳定土质量，对塑性指数较低的砂性土可以通过加大石灰剂量来提高强度，或者将石灰改为水泥对其进行稳定。
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，土的有机质含量不应超过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。
（二）石灰质量
衡量石灰的等級标准就是其中活性有效MgO和CaO的含量。等级越高，稳定效果就越好，石灰的细度越大其表面积越大，在相同剂量下与土颗粒反应作用越充分因而效果越好，当MgO的含量大于5%时称为镁质灰，小于5%时称为钙质灰，根据MgO和CaO含量等指标划分为优等、一等和合格品三个等级，道路用石灰不宜低于合格品。
对于路拌施工工序来讲，生石灰可保证灰土均匀性，主要原因是磨细的生石灰采用袋装，布灰时采用方格网，面积不大，容易布均匀；相反，消解后的熟石灰采用码灰条，布灰距离较宽，面积大不易撒匀。因此，建议有条件的地区最好是使用磨细生石灰拌灰土。
（三）石灰剂量
石灰剂量对石灰的强度影响比较显著，当石灰剂量低于3%～4%时，石灰主要起稳定作用，随着石灰剂量的增加强度明显提高，石灰剂量过大反而会导致石灰土强度下降并使造价提高。
一般常用的石灰剂量应不低于6%，不高于18%。石灰剂量的变化对压实度影响较大，含灰量每增加1%，干密度可能降0.8%～1.5%，如果施工中撒灰出现随意性则将导致压实度肯定出问题。因此，施工必须控制石灰剂量。某道路石灰土灰剂量分析曲线如图1。
图 1滴定标准曲线
（四）压实度
石灰与土拌合以后，如果不是压实，虽然化学反应生成的胶结物能将土粒胶合起来，但由于土的孔隙度太大，土体受力后结构即被破坏，所以土体没有强度。石灰土的强度随压实度的增加而增长。灰土的压实度每增减1%，强度约增减3%～5%。而且密实的石灰土，其抗冻性，水稳定性好，缩裂现象也少。
标准密度是用来衡量现场压实度的尺度，通过它衡量出路基的优劣等级，所以我们在做确定标准密度的击实试验时，必须严格按照试验规程和相关要求去做。合肥市某路路段石灰稳定土层压实度数据如下：6%石灰土最大干密度测得为1.73g/cm3，最佳含水量为16.5%，符合设计要求，其击实曲线如图2：
图 2击实曲线
碾压质量是控制灰土压实度的重要因素之一。碾压应达到密实度设计要求，同时石灰土的强度随密实度的增长而明显增长。碾压机械需配套，振动压路机配合三轮压路机碾压，碾压时要遵循先轻后重、先边后中、先慢后快的原则，进退有序。
市政道路在石灰稳定土施工过程中，待整形后，用轻型压路机碾压1～2遍，然后按照实验段得出的碾压遍数，用重型压路机碾压。在碾压过程中，有“弹簧”、松散、起皮等现象，及时作翻开处理。
在碾压结束之前，用平地机终平一次，使其纵向顺适，路拱和超高符合设计要求。终平时仔细进行，将局部高出部分刮除并扫出路外；对于局部低洼之处，不再进行找补，留待铺上一层时处理。在混合料处于最佳含水量±1%时（如表面水分不足，应适当洒水），立即用18t～21t三轮压路机在路基全宽内进行碾压。
直线段，由两侧路肩向路中心碾压。平曲线段，由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。碾压时后轮应重叠1/2的轮宽，后轮必须超过两段的接缝处。后轮压完路面全宽时即为一遍，碾压一直进行到要求的密实度为止，一般需6～8遍。碾压过程中，石灰稳定土的表面应始终保持湿润。如表面水蒸发得快，应及时补洒少量的水。
（五）石灰土碾压时土的含水量
石灰土强度的形成与石灰土的含水量有着重要的关系，离子交换需要石灰土保持一定的含水量，Ca（OH）2自行结晶的生成物为晶体Ca（OH）2nH2O即Ca（OH）2+nH2O=Ca（OH）2nH2O，结晶作用使得Ca（OH）2nH2O相互之间与土颗粒之间形成晶格，使石灰土强度及水稳定性得到提高。
没有水作用的Ca（OH）2自行结晶不能完成，同时为了使石灰土成型密实，达到最大密实度，必须掌握好碾压时的含水量，含水量过低时不但会导致石灰土松散开裂，而且由于石灰土在碾压时土颗粒与石灰颗粒形成嵌挤结构，具有一定的密实度，即使养生撒水也只能湿润石灰表面，缺水的表层以下的石灰土则由于含水量不足不能充分进行离子交换和Ca（OH）2结晶作用，导致石灰土无法形成强度。
（六）养生的湿度和温度对石灰土强度形成的影响
石灰土成型后必须进行潮湿养生，以防止表层干燥松散和强度受到损失，保证离子交换、炭化作用和结晶作用的进行，使石灰土获得较高的早期强度。
一般认为，温度越高石灰土各种矿物质的活性增大的越大，离子交换、结晶作用都在加速，其强度和水稳定性的增长也在加快。石灰土的强度和稳定性是随着时间而增长，且前期增长较快，三个月龄期的石灰土强度已能达到50%左右，后期强度增长较慢。气温出现负温后，石灰土强度有所损失，气温恢复正常后强度还会继续形成，但增长的速度较慢，所以在北方地区最佳施工期为5～7个月。
三、石灰土施工的质量问题处理措施
在石灰土施工过程中常出现一些质量问题，如在碾压过程中，混合料出现弹簧现象；在碾压或养生过程中出现龟裂现象；石灰土结构层在上层铺筑前后出现横向裂缝，以及结构层碾压完毕出现起皮现象等。针对以上质量问题，我们给出了以下处理措施。
（一）石灰稳定土起皮弹簧拥包
控制好原材料及混合料含水量，石灰土最后一次拌合前应及时检测含水量，风大、气温较高时石灰稳定土一般控制比最佳含水量高1%～3%，雨季期间空气潮湿时一般控制在最佳含水量±1%之间，含水量不够时应及时洒水补充，然后拌合均匀，含水量过大则晾晒。
接近施工最佳含水量时再进行碾压，控制好含水量可杜绝湿弹或干弹现象亦可避免石灰稳定土起皮。施工组织上要统筹安排，将上述易造成表面失水的工序，特别是整形工序安排，在上午10时至下午5时阳光强烈的时间以外来完成，灰土底基层早期离子交换和结晶现象不充分。
石灰稳定土力学性能和土体本身性能相近，《规范》规定塑性指数15～20的粘性土适宜用于石灰稳定，塑指较高和塑指较低的土体比较，其干硬强度及潮湿粘稠度都较大，表层土体破坏就不易发生，从消除表面起皮现象出发要优先选用塑性指数接近上限的土体。
（二）石灰稳定土的开裂和龟裂
改善土质：对于塑性指数大于20的重粘土，一是加砂土或煤灰降低塑性指数；二是采用两次拌，第一次在重粘土内先加入4%～6%的石灰进行拌合闷料，2～3个月后摊开，加人剩余剂量石灰，拌合碾压成型。第一次加灰起到了降低含水量、使土质发生变化的作用，达到了“砂化”效果。
及时保湿养生：石灰稳定土养生期间应保持一定的湿度，每次洒水后，应用两轮压路机将表层压实，养生期不应少于7d，并封闭交通。除此以外，合肥市某市政道路在防治石灰稳定土龟裂采用了有效的控制措施，在混合料拌合碾压中，经常检查含水量，含水量不足时就及时洒水调整。
加强混合料粉碎和拌合，对不宜粉碎的粘土应采用专用机械，并可采用二次拌合法。对超尺寸土予以剔除。保证下卧层的充分压实，碾压过程中，如出现过干或表面松散，应适当加水。
（三）石灰稳定土的横向裂缝
施工过程中应严格控制混合料的碾压含水量，使其接近于最佳含水量，以减少结构层干缩。混合料碾压完毕后，应及时养生，并保持一定得湿度。不應过干、过湿或忽干忽湿。养生期间一般不少于7d，有条件时，可采用塑料薄膜覆盖。产生横向裂缝时，通常不做处理。缝宽时可用沥青封缝，以防止渗水和恶化。
四、结语
石灰改良土的施工受地理、天气因素影响很大，对人员、机械以及施工技术水平都有很高要求。施工中应根据实际情况对施工工艺进行合理有效的调整，做到以最小的投入换回最大的产出，严格控制施工中的细小环节，才能杜绝质量事故发生。
参考文献
[1]张庆凯，任本杰．公路工程石灰土施工的质量控制[J]．工程与建设，2006，（4）．
[2]公路路面基层施工技术规范（JTJ034-2000）[S].北京：人民交通出版社，2008．
[3]罗金玲．公路石灰土基层施工质量控制若干问题的探讨[J]．西部探矿工程，2004，（11）．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。