生石灰粉处理过湿土的掺量计算和强度特性

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1、生石灰粉处理过湿土的掺量计算和强度特性     http://www.CMEinfo.com.cn  2006-6-13  来源：《科技论文集》                                                                       [文] 李 俊                                                          上海市市政工程研究院［摘要］      本文通过理论和试验分析，对生石灰粉处理后，过

2、湿土的含水量变化进行了分析，得到了含水量变化与石灰剂量、有效钙含量和原状土含水量等之间的相关关系，并据此对过湿土处理的生石灰粉掺量计算进行了分析研究。通过实测，对处理后的土路基强度特性进行了研究分析，建立了上路床处理后的土路基顶面回弹模量与弯沉之间的相互关系，可供设计和施工参考使用。［关键词］过湿土 生石灰粉 含水量回弹模量　　一、概述　　随着高等级公路的迅速发展及对土路基强度和稳定性认识的提高，采用石灰处理土路基已十分普遍。石灰处理土是通过在土中掺入石灰（熟石灰或生石灰）来获得土基强度的提高。

3、根据处理的目的不同和石灰掺入量的不同，石灰处理土可分为石灰稳定土和石灰改善土。石灰稳定土是通过掺入足够剂量的石灰，经过土中火山灰物质的凝硬性反应，得到足够的强度，一般用于道路结构的底基层或基层的处理中。　　石灰改善土是通过较低的石灰掺量，经过离子交换，引起土的絮凝作用或结构重组，提高土的工作性能和抗剪强度，使土基能在较经济的情况下达到充分压实的目的，并能够承受其上层摊铺时的施工机械作用。对于江南潮湿地区，因其一般地下水位较高，雨水较多，土壤一般呈过湿状态，往往难以达到土基规定的压实要求，对道路路

4、面结构的承载能力和整体稳定性带来不良后果，且不利于垫层或基层的规范施工，采用低剂量的磨细生石灰粉处理能够比较经济而有效地改变这种状况，生石灰粉的掺量一般不取决于土基强度的提高，而取决于施工用土的天然含水量。　　二、生石灰粉对过湿土含水量的影响　　掺入磨细生石灰粉对过湿土含水量的影响，从以下几个方面反映出来：　　1、磨细生石灰粉掺入土中后，直接使土中的干料增加，从而使土中的含水量降低δw1。土中干料的增加量即为掺入土中的生石灰粉的重量pc：△p1＝pc＝αp0 α--------生石灰粉掺量，α＝

5、pc/p0，％；p0--------掺入生石灰粉的过湿土中的干土重，g。2、生石灰粉掺入过湿土中，其有效氧化钙cao与土中的水分发生化学反应，生成氢氧化钙ca(oh)2，反应式如下：cao+h2o----→ca(oh)2+62.80千焦/mol上述化学反应为放热反应。在反应过程中，生石灰中有效的氧化钙cao将吸收土中的水分为：△w2＝0.32θpc=0.32θαp0式中： △w2 -------被生石灰吸收的过湿土水分，g；  θ --------生石灰中有效钙含量，％；  pc -------

6、-过湿土中掺入的磨细生石灰粉重，g。　　3、生石灰粉中的游离氧化钙cao与水发生化学反应，生成氢氧化钙ca(oh)2，使固体成分增加，从而使含水量降低。固体成分的增加量即为土中水分的减少量，即△p2＝△w2＝0.32θpc=0.32θαp0。　　4、石灰土在拌和、闷料过程中水分蒸发引起含水量变化。这种水分蒸发产生于二方面的作用：一是拌和、闷料过程中水分的自然蒸发，就如晾土一样；二是石灰土在化学反应过程中产生大量热量，加速水分蒸发，这种蒸发对过湿土含水量的影响更为重要。　　假设自生石灰粉掺入过湿土

7、中拌和至碾压这段时间，水分蒸发量为△w3，引入蒸发系数η，其定义为因掺入生石灰引起的水分蒸发量与生石灰消解水化反应对水分的吸收量之比。则掺入量为α，有效cao含量为θ的生石灰造成土中含水量减少为：△w3＝η·△w2    (2-1)△w3＝0.32·η·α·θ·p0   (2-2)　　汇总以上四个因素，设湿土中的水分为w0，湿土中的干土重为p0，湿土的原始含水量为w0＝w0/p0，则按掺量α掺入土中的磨细生石灰粉，引起过湿土的含水量下降，可按下式计算式中：dw1＝a.w0     (2-4)　　

8、可看作由于生石灰粉加入土中使干料增加引起土的含水量降低；dw2＝0.32.q.a.(1+w0)=dw2+dw2 (2-5)　　可看作由于生石灰粉吸水和ca(oh)2增加引起的土含水量降低；dw3＝0.32.h.q.a    (2-6)　　可看作因生石灰粉消解发热导致土中分蒸发使之含水量降低。　　三、蒸发系数的实验室测定分析　　从以上含水量变化公式可以看到，生石灰粉掺入土中，因水化放热引起土中水分蒸发，对土的含水量影响是比较大的。为此我们对水分蒸发进行了实验室试验。试验是在气温22±2℃、湿度60