石灰稳定土混合料配合比设计

某地区二级公路路面底基层设计为石灰稳定土，请按现行部颁技术规范的要求设计石灰稳定土混合料配合比。

（1）该路面底基层设计为30cm石灰稳定土，要求7d无侧限饱水抗压强度为0.8MPa。

（2）该路沿线土质为轻亚黏土，石灰材料采用Ⅲ级以上钙质消石灰，有效钙加氧化镁含量测得结果为74.8％，未消化残渣含量测得结果为9.6％。

颗粒组成（%） 2～0.05mm 0.05～<0.002mm 19.09 70.30 10.61 液限（％） 31.0 塑限（％） 塑性指数 相对密度 71.2 13.8 2.68 黏土的物理性质试验结果表 表2-25

（3）该路石灰土混合料生产采用集中厂拌法，分二层铺筑，要求施工压实度为95.0％。

【设计步骤】

1.原材料检验及选定

（1）石灰材料：该路段沿线盛产钙质石灰，经试验检测各项技术指标均满足现行有关技术指标要求，（CaO+MgO）含量平均值为74.8 %，未消化残渣含量平均值为9.6％。

（2）土料：该路土场的土质为轻亚黏土，该土的试验检测结果列在表2-25中。土料的各项技术指标符合现行技术规范要求。

2.确定石灰剂量的掺配范围

参照当地的经验，石灰土的石灰剂量按8％、10％、12%、14％和16％五种比例配制。 3.确定最佳含水量和最大干密度

用重型击实试验法确定各种不同石灰剂量的石灰土混合料最佳含水量和最大干密度的结果列在表2-26中。

石灰土的击实试验结果 表2-26 石灰剂量 （％） O 8 10 最佳含水量 （％） 11.7 14.1 14.7 最大干密度 （g／cm） 1.95 1.84 1.82 3石灰剂量 （％） 12 14 16 最佳含水量 （％） 15.6 16.1 16.3 最大干密度 （g/cm） 1.81 1.80 1.79 34.测试7d无侧限饱水抗压强度 （1）计算每个试件的石灰土用量

采用50mm×50mm的试件，每个试件的体积为98cm³。施工中对石灰土底基层的压实度要求为95％。每个试件需要用不同石灰土混合料的干质量应用公式（2-20）计算。

Qd=V×dm×Kc （2-20）

式中：Qd——试件的干质量，g； V——试件的体积，cm³；

dm——混合料的最大干密度，g／cm³；

Kc——现场要求的压实度，以小数计。

将上述各有关数值代人式（2-20）计算得每个试件需用不同石灰土混合料的干质量列在表2-27中。

每个试件需用混合料的质量 表2-27 石灰剂量（％） 8 10 12 14 16 干混合料质量（g） 171.3 169.4 168.5 167.6 166.6 湿混合料质量（g） 195.5 194.3 194.8 194.6 193.8 由于每个试件都是在混合料的最佳含水量下制成的，因此，每个试件所用湿混合料的质量应按式（2-21）计算：

Qw=Qd×（1+0） （2-21） 式中：Qw—试件的湿质量，g; Qd—试件的干质量，g; 0—混合料的最佳含水量，%。

根据表2-26中每种石灰土混合料的最佳含水量和表2-27中每种混合料的干重，用式（2-21）计算得每个试件需用湿混合料的数量也列在表2-27中。

（2）准备混合料

首先需要测定风干土和消石灰粉的原始含水量。现假定测得风干土的含水量（s）3％，消石灰粉的含水量（L）为2％。

根据表2-24，每种混合料至少需做6个相同的试件。为简单起见，称五份各重1236g的素土（每份干土质量1200g），分别放在5个长方盘内，并在盘边贴一标签，各自写明8％、10％、12％、14％和16%.

根据不同的石灰剂量，用式（2-22）和式（2-23）计算每盘土中应加的干石灰和含水石灰的质量。

QLd=Qsd×CL （2-22） QLW=QLd×（1+ωL） （2-23）

式中: QLd——干石灰的质量，g；

QLw——含水石灰的质量，g;

Qsd——干土的质量，g； CL——石灰剂量，以小数计； ωL——石灰的含水量，以小数计。

将上述有关数值代人式（2-23），计算得不同石灰剂量时应加的含水石灰的质量列在表2-28中。

每盘土中应加的石灰质量 表2-28

石灰剂量（%） 干石灰质量（g） 含水石灰质量（g） 8 96.O 97.9 10 120.0 122.4 12 144.O 146.9 14 168.O 171.4 16 192.0 195.8 按表2-28，称五份含水石灰并分别放在贴有相应标签的已存有土的方盘内。 用式（2-24）计算每种石灰土混合料中应加的水量。

Qw=（Qsd+QLd）×ω0-Qsd×ωs-QLd×ωL （2-24）

式中符号均同前。

计算8％石灰土混合料中应加的水量如下：

QW=（1200+96）×0.08—1200×0.03—96×0.02=65.8g

各种石灰土混合料中应加的水量列在表2-29中。

按表2-29中的值，用量筒逐次量取应加的水量，应将量得的水分别倒在贴有相应标签的已存有土和石灰的盘内（宜事先将盘内土和石灰初步拌匀并摊平，然后将水均匀倒在混合料上）。将混合料拌和均匀后，放在密封容器内浸润备用。

石灰土混合料中应加的水量 表2-29

石灰剂量（％） 应加水量（g） 8 65.8 10 93.6 12 122.4 14 152.2 16 182.9

（3）制作试件和保温保湿养生

制作试件和保温保湿养生试件等操作都按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTG E51-2009）》进行。

（4）测试7d龄期的无侧限饱水抗压强度

经过6d养生、1d浸水后，测得试件的7d龄期抗压强度（见图6中7d龄期的无侧限饱水抗压强度验设备）列在表2-30中。

试

图6 7d龄期的无侧限饱水抗压强度

不同石灰土7d龄期的饱水无侧限抗压强度表 表2-30 石灰剂量（％） 抗压强度（MPa） 偏差系数（％） 8 0.82 7.O 10 0.90 8.0 12 1.09 6.3 14 1.16 7.8 16 1.23 6.4 表2-30中的抗压强度均为平均值。就8％石灰土的抗压强度而言，其标准差为0.08MPa，偏差系数为7％，满足表5-2规定的最少试验数量要求。

（5）最佳石灰剂量确定

Za取1.282，保证率为90％。按式（5-5）计算的结果列入表2-31中。

抗压强度判断计算结果表 表2-31

石灰剂量（％） 抗压强度均值（MPa） Rd(MPa) 1ZaCv8 0.82 0.88 10 0.90 0. 12 1.09 0.87 14 1.16 0. 16 1.23 0.87 判断结果 否 是 是 是 是 按式（5-5）计算，石灰土的平均抗压强度R应为：

R≥0.8／（1-1.282×0.007）

即 R≥0.88MPa

现R=0.82MPa。因此，8％石灰不够用来稳定这种亚黏土。

由表2-31计算结果看来，采用大于10％的石灰剂量去稳定这种亚黏土，就能满足现行技术规范要求的强度指标。以技术经济观点分析，最终石灰剂量应取10%比较合理。