石灰穩(wěn)定類材料強(qiáng)度形成原理

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石灰穩(wěn)定類材料包括：石灰土、石灰砂礫土、石灰碎石土等。其強(qiáng)度形成主要指石灰與細(xì)粒土的相互作用。
強(qiáng)度形成原理：
（1）土中摻入適量的石灰，并在最佳含水量下壓實(shí)后，既發(fā)生了一系列的物理力學(xué)作用，也發(fā)生了一系列的化學(xué)與物理化學(xué)作用。在這一系列作用發(fā)生的同時(shí)，形成了石灰土基層的強(qiáng)度。
（2）由于石灰與土之間發(fā)生了一系列相互作用，從而使土的性質(zhì)發(fā)生根本的改變。與原素土相比，在初期，主要表現(xiàn)在土的結(jié)團(tuán)、塑性降低、最佳含水量增大和最大密度的減小等。后期變化主要表現(xiàn)在結(jié)晶結(jié)構(gòu)的形成，從而提高土的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。
（3）石灰加入土中發(fā)生的物理與化學(xué)反應(yīng)主要有離子交換、Ca(OH)2的結(jié)晶、碳酸化和火山灰反應(yīng)。其結(jié)果使粘土膠粒絮凝，生成晶體Ca(OH)2、CaCO3（碳酸鈣）和含水硅、鋁酸鈣等膠結(jié)物，這些膠結(jié)物逐漸由膠凝狀態(tài)向晶體狀態(tài)轉(zhuǎn)化，致使石灰土的剛度不斷增大，強(qiáng)度與水穩(wěn)定性不斷提高。
名詞解釋：
（1）離子交換反應(yīng)：是指石灰加入土中，在水的參與下易離解成Ca2＋和(OH)－離子，Ca2＋可與粘土膠體顆粒反離子層上的K＋、Na＋離子發(fā)生離子交換，其結(jié)果使得膠體吸附層減薄，從而使粘土膠體顆粒發(fā)生聚結(jié)，土的濕坍性得到改善。離子交換是石灰土初期強(qiáng)度形成的主要原因。Ca(OH)2的結(jié)晶反應(yīng)是石灰吸收水分形成含水晶體，所生成的晶體相互結(jié)合，并與土粒結(jié)合起來(lái)形成共晶體，把土粒結(jié)成整體，從而使石灰土的水穩(wěn)性得到提高。
（2）碳酸化反應(yīng)：是指Ca(OH)2與空氣中的CO2反應(yīng)生成CaCO3的過(guò)程，試驗(yàn)表明，碳酸化反應(yīng)只是在有水的條件下才能進(jìn)行。當(dāng)用干燥碳酸氣作用于完全干燥的石灰粉末時(shí)，這反應(yīng)幾乎完全停止進(jìn)行。因?yàn)樘妓峄瘯r(shí)，石灰和碳酸氣的作用需要水。CaCO3是堅(jiān)硬的結(jié)晶體，具有較高的強(qiáng)度和水穩(wěn)性，它對(duì)土的膠結(jié)作用使土得到了加固。由于CO2可能由混合料的孔隙滲入，也可能由土本身產(chǎn)生，當(dāng)石灰土的表層碳酸化后，則形成一層硬殼，而阻礙CO2進(jìn)一步滲入，因而Ca(OH)2的碳化是一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的反應(yīng)過(guò)程，也是形成石灰土后期強(qiáng)度的主要原因之一。火山灰反應(yīng)是指土中的活性硅鋁礦物在石灰的堿性激發(fā)下解離，在水的參與下與Ca(OH)2反應(yīng)生成含水的硅酸鈣和鋁酸鈣的過(guò)程，所生成新的化合物與水泥水解后的產(chǎn)物相類同，是一種水穩(wěn)性良好的結(jié)合料。
（3）火山灰反應(yīng)：是在不斷吸收水分的情況下逐漸發(fā)生的，因而具有水硬性質(zhì)。碳酸化與火山灰反應(yīng)對(duì)提高石灰土的強(qiáng)度與穩(wěn)定性起著決定性作用。