石灰改性黄土强度的形成.doc

石灰改性黄土强度的形成摘要在黄土地区修筑路基,采取在黄土中掺入一定比例石灰经拌和用于填筑路堤,不但材料方便,而且成本低廉,在技术上是一项很好的工程措施。本文主要介绍石灰土改性黄土的强度的形成原理、增强强度的措施。关键词黄土石灰强度措施文章编号1008-5807(2011)05-106-01 一、概述随着我国铁路建设的发展,尤其是高速铁路的建设,许多路线不可避免的会通过黄土地区。大量的工程建设中会遇到黄土问题。在西部大开发中,中西北地区分布着大面积黄土,修建联结这些地区的高速铁路以及在该地区建造铁路就会遇到大片的黄土地带。铁路路基必须为列车的高速运行提供一个高平顺和稳定的轨下基础。因此,对路基填筑质量要求很高,而路基填料工程性质好坏直接关系到路基填筑质量。由于黄土及重塑黄土具有许多特殊的物理、力学性能,因此用其修筑的路基工程会出现多种病害,如基床承载力不足,路基本体下沉,路堤边坡溜坍等。为扩大可用的填料范围,将黄土改良后使用即挖方掺入一定石灰,经拌和用于填筑路堤,不但材料运输方便,且能节省大量投资。二、石灰改良黄土强度形成机理黄土是一种多孔隙、弱胶结的第四纪沉积物,为灰黄、棕黄至棕红色,以粉土颗粒为主,质地均匀,无层理,垂直节理发育,富含碳酸盐,具有大孔性和一系列内部物质成分和外部形态的特征。单纯的石灰属气硬型胶凝材料,但黄土中掺人石灰后,石灰与黄土之间发生强烈的相互作用,从而使黄土的性质发生根本的改变。在一定条件下将发生复杂的物理化学反应,在初期表现在土的结团、塑性降低、最佳含水量的增大和最大密实度的减小等,后期变化主要表现在结晶结构的形成,从而出现板体性、强度及稳定性提高。硬化后的灰土属脆性材料。研究认为,灰土硬化的化学微观机理可以从以下方面解释:通过离子化反应、离子交换-水胶连接作用、固结反应和碳酸化和结晶作用等,生成硅酸钙化合物(4CaO・SiO2・H2O)和铝酸钙化合物(4CaO・AlO3・3H2O)及钙铝黄长石水化物(2CaO・Al2O3・SiO2・6H2O)等,使得土的强度显著提高,而且随时间延续而增大,。黄土的强度受两种粘聚力制约,一种为水膜的物理化学作用、粘土矿物颗粒的粘结和颗粒间分子引力所形成的原始粘聚力;另一种为碳酸盐、石膏及其它包围在颗粒外部的盐类薄膜胶结而成的加固粘聚力。在天然状态下,主要是加固粘聚力起主要作用。石灰改性黄土的强度随着石灰掺量的增加而增大。石灰的剂量对石灰土强度影响显著,石灰的含量较低时,石灰主要起稳定作用,使土的塑性降低,初步具有水稳性,密实度和强度得到稳定。随着剂量的增加,强度和稳定性均提高。但石灰的含量超过一定数量后,过多的石灰将沉积在土中孔隙而不参加反应,会导致孔隙比增加、石灰土强度降低。因此,对于石灰改性土,存在最佳石灰剂量。应根据工程需要和环境因素通过试验研究来确定满足高标准铁路、公路路基填料要求的最佳石灰剂量。三、提高石灰改性黄土强度的措施 1、等级高、细度大的石灰石灰等级越高(即CaO+MgO的含量越高),石灰的细度越大,石灰和土的接触面积越大,在同样灰剂量下与土粒作用越充分,因而效果越好。采用生石灰稳定土的效果优于熟石灰。这是因为生石灰在灰土中消解可放出大量的热能,加速灰土的硬化,而且刚消解的石灰呈胶状氢氧化钙,其活性和溶解度均较高,能保证石灰与