灰土的特性及其应用

2002年 9月第 3期 《新疆电力》 总第 74期 灰土的特性及其应用 阿依 古丽 新疆电力设计院(83ooo2) 【文 摘】 我国粘土分布较广，主要分布在 陕西，甘肃，河北等北方地 区，其中以湿陷性 黄土所占比例较大。对于这类土质地区的建 筑物和构筑物 的地基处理以及铁路 ，工 程的 护坡，最有效，最成功的处理之一是采用灰土 地基。新疆电力设计院在陕西白水电厂工程 中成功的采用灰土桩方法处理黄土地基，收 到 了很 好 的效 果。 【关键词】 灰土 特性 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 质量 早在清雍正十四年我国已对灰土的使用 经验进行了比较系统的总结，列人“工程做法 则例”中。早已应用于墙，墓，桥，坝等工程 中。解放后有关单位又对灰土进行了进一步 的试验与研究，使其不断完善与发展，其应用 范围也扩大至道路，铁路及公路的护坡，水坝 的护岸及过水坝的护面。1966年在山东梁 山县郭楼船闸及济南渡口工程中用作挡土墙 的卸荷稷体 ，由单纯利用灰土的抗压强度发 展到兼有灰土的抗剪强度。进一步弄清灰土 的特性 ，扩大灰土的应用范围，对降低工程造 价，节省人力物力，加快建设速度都是非常重 要的。现根据实际及试验的经验，结合有关 单位的部分资料，作简要论述。 1 石灰与灰土 灰土是由熟石灰及粘土按一定比例渗混 而成。石灰石精炼烧成生石灰生石灰与水化 合而成熟石灰，称为水化作用，并因陆续吸收 空气中的二氧化碳而变坚硬。石灰有钙石灰 及镁石 灰两种，前 者所 含氧化镁不 超过 10％；石灰的比重一般为 0．031kN／m3，容重 8 ～ 10kN／m ，灰土所用石灰以钙石灰为佳，镁 石灰对灰土的性能有较大的影响。 灰土中熟石灰与土的体积配合比 1：1～ 6(灰：土)，按石灰的剂量则为 6～26％。配 制灰土要用消解不久的钙石灰，否则会因石 灰的活性消失而降低石灰与土的胶结作用， 使灰土的强度较差。 2 灰土的特性 2．1 灰土的抗压强度。灰土的抗压强度中 一 般随所用土壤的塑性指数的增加而提高。 因为含灰率 12％的灰土试件(28天湿房养 护)，当土的塑性指数为 6．5时，试件的抗压 强度为 40N／m2，当土的塑性指数为 l3．5时， 抗压强度为200N／m2以上。而用页岩粉碎过 筛(0．5毫米筛孔)与石灰配制而成的页岩灰 土更比同级石灰灰土的压力强度高1．3— 2．0倍。灰土的抗压强度并不随含灰率的增 加而一直提高，并且灰土的最佳含灰率与土 的塑性指数成反比，一般说来，可以重量比 10％一15％作为最佳含灰率。 灰土的抗压强度随龄期(灰土制备后的 天数)的增加而提高，当天的抗压强度与素土 夯实相同，但在28天以后则可提高2．5倍以 上。从原津沽大学实验资料可知，lO天时灰 土的抗压 强 度 为 160N／m2，10年 时则 为 650N／m2。 灰土的抗压强度随灰土密实度的增加而 47 维普资讯 http://www.cqvip.com 2002年9月第3期 《新疆电力》 总第74期 提高。对常用的3：7灰土(其重量比 1：2．5) 多打一遍夯后，其 90天的抗压强度可提高 44％ 。 灰土拌合不匀对其抗压强度影响极大， 有的灰土虽历经 21年，但因拌合不匀，操作 粗糙，其抗压强度仍为 16—220N／m2。这对 工程是很大的隐患。 2．2 灰土的抗剪强度。灰土的抗剪强度(C + )在一定范围内随含灰量的增加而提 高，超过一定数值后，其总抗剪强度即趋减 少。对亚粘土灰土，在不同垂直荷重下，相应 于最大抗剪强度的灰土比为 1：3 1：4，土料 为轻亚粘土时，则为 1：2。 灰土的抗剪强度随土的塑性指数的增加 而提高，因为种种 1：4的灰土，当土的塑性指 数为 14．9时，其抗剪强度 C=1．6N／m3， = 49．5~C。而当土的塑性指数 7．9时，则 C= 14．4N／m3， =36't2。 灰土的抗剪强度可随龄期的延长而提 高，但其内摩擦角变化不大，而灰土的密实度 对其抗剪强度有更大的影响。 2．3 灰土的刚性角。灰土作基础时基本有 两种作法，一种是把灰土置于冰冻线以下，另 一 种是部分或全部置于冰冻线以上作为基础 的一部分，两者皆需考虑灰土的刚性角，对体 积比为 3：7或明或 2：8的灰土，其最小于容 量分别为：当土料为轻亚粘土时 16．6kN／m3， 亚粘土为 16．0kN／m3，粘土为 14．5kN／m3，其 刚性基础的宽度比为： 当基础底面平均压力 P≤mO~／m2，时 为 1：1．25。 当基 础底 面平 均 压 力 100k_N／m2p≤ 200kN／m2时为 1：1．50，相当于 25 50号砂 浆毛石基础的刚性角。 灰土的抗弯强度，根据中国建筑科学研 究院的实验资料，灰土的抗弯强度低于抗压 强度，抗弯强度亦随龄期的延长而提高，增长 速度与抗压强度情况相同。 2．4 灰土的形变模量。实验测得亚粘土(干 48 容量 15．5kN／m3)，粘土(干容量 14．5kN／m3) 配制的3：7灰土(体积比)养护七天后浸水 48 小时的形变模量 1000 1500N／m2，养护 28天 后浸水 48小时的形变模量为 3200 4000N／ ^ lT广0 2．5 灰土的渗透性：灰土的渗透系数随塑性 指数及密实度的增高而减小，且随龄期的延 长而减小，其渗透系数约为 28×10 1．0× 10cm／s之间。对同类土壤，不同含灰量的差 别而改变。 2．6 灰土 D的抗冻性：实验表明，在空气冲 养护 28天不经浸水的试件，历经三个冰冻循 环，情况良好，其抗压强度不变，无崩裂破坏 现象。但养护 14天并接着浸水 14天后的试 件，同上试验后则出现崩裂破坏现象。分析 原因是龄期太短，灰与土作用不完全，致使强 度太差所致。 2．7 灰土的水稳性及抗冲刷性：实验证明灰 土在水的作用下其稳定性能良好，不会因膨 胀而崩解及强度大幅度降低。 在利用水作磨损剂时，土料的粘性愈大， 则灰土的抗冲刷能力愈强。用亚粘土制备的 灰土，在水轮圆周速度为 9．53m／s 19．3m／s 的范围内，及轻变粘土灰土在水轮圆周速便 ． 为 9．53m／s的条件下，其磨损量皆很小，所以 利用灰土护面作过水坝的可行的。 综上所述，对亚粘土制备的2：8灰土(体 积比)，其施工密度达 95％以上时，灰土的技 术性能如下： 3O天的抗压强度可达标 30N／m2，(不浸 水)抗剪力，粘聚力为 15N／m2，内磨擦角 = 35't2，渗透系数 Kw=1．5×10cm／s，容量为 15．5 16．5kN／m3。 3 灰土的施工 3．1 灰土的施工程序 3．1．1 生石灰(选用钙石灰)在用前两天用 清水消解并剔除未烧透的小块(过筛)。 3．1．2 土过筛并剔除杂物和土块。 维普资讯 http://www.cqvip.com 灰土的特性及其应用 2OO2年9月第3期 3．1．3 按要求的配合比(一般按体积比)配 制灰土，要求拌合均匀然后铺至打柱地点，每 铺 30em，夯实到 15em。 3．1．4 灰土夯实后，如上部构筑物不能及时 砌筑时，需用草席等物掩盖，防止暴晒及雨水 冲刷。 3．2施工注意事项 3．2．1 石灰不能消解过早，否则熟石灰碱性 下降，减缓作用，降低强度。 3．2．2 以选用粘土，亚粘土及轻亚粘土为 宜，在无试验仪器时，可用搓条法选土类。粘 土能搓成直径 0．5em土条，其长度不短于手 掌(约 20em)；亚粘土能搓成 0．5 1．0em土 条，其长度大于 5em；轻亚粘土能搓成 2 3em 土条；粉砂土能搓成 3 4em土条。 3．2．3 准确掌握灰土的配合比，常用的配合 比(体积比)为28或3：7。在重量比换算湿松 体积比时可参照下式计算。如测得石灰含水 率为 24％，湿容量为 5．60~／m3，土壤含书率 为 16％，湿容量为 12．0kN／m3，要求的重量比 为 12：88，则换算成体积比为 (12×12．4÷5．60：(88×11．6÷l2．00)： 2．65：8．56=l：3．2 3．2．4 压密是保证灰土质量的主要工序，不 仅能提高灰土的各项物理力学指标，并具有 现实的经济意义。如以密实度由 95％为准， 则密实度降至 86％时，造价提高62％；密实 度提高到 100％时，造价可降低 15％。 灰土的含水量与压实效果有很大的关 系，但因条件所限，尚提不出最佳含水率的确 切数值，但在现场可通过试验决定。简易的 办法是用手攥灰土则能成团块，再用两手捏 之就能粉碎，即为适宜含水率。 在地下水位较高且基槽在施工期间排水 困难时，不宜采用灰土基础。 4 灰土的经济意义 灰土的主要优点是充分利用当地材料和 工业废料(如炉渣灰土)，节省水泥，降低工程 造价，灰土基础比混凝土基础可降低造价 6o 一 75％，在冰冻线以上代替砖或毛石基础可 降低造价格 30％，用于公路建设时比泥结碎 石降低 40—60％，用作挡土堵的卸荷稷体 时 ，如增高9m，则每米墙长可节省浆砌石 8．7m3，挖，填土各 23m2，降低造价 30％(增用 石灰 25N)。并可改良土壤性质，提高回填土 的抗剪强度。 今后如进一步充分利用灰土的各种物理 及力学性质，则可进一步扩大灰土的使用范 围，使其更多的在建设中发挥作用。 参考文献 1 建筑地基基础设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ．GB．50(X~一2O0O2 2 王继唐，罗宁生，齐文浩．湿陷性黄土基础．中国建筑工 业出版社．1985 3 赵明华，李刚，曹喜仁．地基与基础．中国建筑工业出版 社 ．1998 49 维普资讯 http://www.cqvip.com