石灰与土的离子交换作用

㈠ 石灰土最大干密度

摘 要：通过室内试验，分析石灰稳定土最大干密度与龄期的关系，提出了不同龄期石灰稳定土的最大干密度标准，为石灰稳定土的TRANBBS施工、检测、质量评定提供指导。
关键词：石灰土 干密度 龄期 试验

1 前言
石灰土施工目前已基本形成了一套较为成熟的施工工艺，通常的程序为“取土坑闷生石灰→降低含水量→改善土性→运至路基→二次加灰→粉碎晾晒、碾压成型”，但石灰土的最大干密度、灰剂量随着闷灰时间的长短而发生变化，给质量检测带来了一定的难度，即如何合理地确定各种闷灰龄期石灰土的最大干密度、灰剂量标准。我们根据目前石灰土施工的通常情况，通过试验，得到了部分石灰土的最大干密度以及灰剂量随时间变化的关系。
2 工程实况
苏嘉杭高速公路（江苏段）先导试验段位于吴江市，全长5公里，沿线取土坑土的部分TRANBBS技术参数见表1。
3 石灰土施工工艺简介
石灰土施工，首先在取土坑挖方、掺3％～5％的生石灰、打堆闷料，时间一般在7～20天左右，过湿土和石灰发生反应，使土体颗粒松散，土的性质改变，土的含水量、塑性指数降低，土体易于粉碎，然后闷灰土运至路基，根据灰剂量检测，确定是否满足TRANBBS设计灰剂量，若石灰衰减前的灰剂量小于设计剂量，则需进行第二次加灰，加灰时必须均匀地播撒，然后及时完成路基处理及成型。
4 石灰土成型机理
石灰稳定土中的火山灰反应是土中活性硅、铝物质与石灰提供的游离钙之间的化学反应。石灰与土的离子交换作用、絮凝团聚作用，加上石灰本身的剥离、结晶和碳化作用，使稳定土在结构上发生了明显的变化，土颗粒“丛生”在一起，成为颗粒较大的“聚集体”，稳定土的密度也随之发生了变化。
5 室内试验及结果分析
通常规范表述的室内石灰土最大干密度试验是将称量好的石灰与土在室内拌和并闷料处理24小时后即进行击实试验，而实际施工中，石灰土从掺灰、成型至质量检测的时间通常是不相同的，一般有以下几种影响因素：
(1)取土坑过湿土进行了闷生石灰处理。
(2)路基土掺灰后，没有及时碾压成型。
(3)由于气候、土质等的原因，掺灰土降低含水量的时间较长。
(4)掺灰土返工。
(5)质量检测的时间较长。
显然，施工中石灰与土拌和超过一段时间后，其最大干密度与室内试验所标定的最大干密度存在差异，室内干密度一般高于现场灰土的最大干密度，这种现场施工与室内试验的差异导致现场压实度较难达到压实标准。在目前尚无相关规范可遵照执行的情况下，笔者围绕两方面的内容做了一些试验，以寻求石灰土灰剂量随时间衰减及最大干密度随时间降低的规律。
为了保证最大干密度随时间降低曲线的正确性，在对各层次的土取样后，对各层次的土样深度按土层厚度比例掺入，比例为1：1：2，在含水量达到14％～20％左右掺入5％、6％、10％的石灰闷料，按不同的闷灰天数，即1天、7天、10天、15天、20天、30天，在闷灰到期前1天，用EDTA滴定石灰剂量，即可得出5％灰土的灰剂量随时间衰减的曲线，为了保证曲线的准确性，还应做3％石灰土的衰减试验，试验结果见表2和图1。在闷灰到期后，分别做标准击实试验，试验结果见表3和图2。
为了检验最大干密度随时间降低的正确性，笔者针对K83＋153～K83＋400路段（90区）在现场准备了5％、6％、10％灰土样品进行室外露天条件下闷灰，闷灰时间为30天，30天后进行标准击实，试验结果见表4。通过对表4中两种条件下的30天闷灰龄期最大干密度的比较，可以看出施工现场闷灰30天的石灰土?熏其最大干密度发生了一定程度的降低，即比室内闷灰30天的最大干密度要小。究其原因主要是由于室外自然条件下闷灰与室内塑料簿膜闷灰相差较大，土性变化情况不尽相同。
6 质量控制与检测
目前，规范中通常的检测方法是，对施工现场成型好的石灰土，按环刀法或灌砂法随机抽查几处压实度，同时从取样中取适量灰土，用作制备溶液，进行灰剂量测定，然后将实测结果，即干密度、灰剂量与最大干密度、设计灰剂量进行比较计算，从而判定该石灰土施工段落合格与否，其中不考虑灰土成型的周期长短和灰剂量的衰减。
本次试验的目的是希望质量监督、建设、监理、施工单位统一标准。建议日常检测中，灰剂量衰减可以参考表2的结果?熏密度检测应根据该灰土闷灰起始日及检测日期来确定最大干密度标准，目前，石灰土从闷灰至成型的周期长短不一，短则10天，长则30天左右，造成了各级检测部门在质量抽查时，难以掌握灰土干密度标准。从本次试验看，一般来说，对于闷灰龄期达到10、15、20、30天的石灰土，建议其最大干密度标准应分别降低1％、2．5％、3．7％、4．5％。对于某一闷灰龄期石灰土的灰剂量、干密度标准也可通过查图1和图2用内插法确定，这在一定程度上提供了科学、合理的检测依据。
7 小结
本次试验结果仅代表部分路基施工路段，对于诸如砂性土或其他土质是否适用，不能一概而论。笔者建议，若能将该类试验交由专门检测机构或科研院校作专题研究或试验，以更好地寻找规律，掌握科学准确的数据，为工程建设提供准确的指导意见，那无论对提高工程质量、加快工程进度，还是控制建设费用，均将产生积极的影响。

㈡ 石灰加入土中后，主要发生的物理化学作用，和石灰土形成过程中主要发生的物理化学作用两道题答案不同

石灰加土加沙子形成了三合土

㈢ 灰土桩起什么作用

土桩和灰土桩的施工方法是利用打入钢套管（或振动沉管）在地基中成孔、通过挤压作用，使地基上得到加密，然后在孔内分层填人素土（或灰土、粉煤灰加石灰）后夯实而成土桩或灰土桩。回填土料一般采用过筛（筛孔不大于20mm）的粉质黏土，并不得含有有机质物质；粉煤灰采用含水量为30%～50%湿粉煤灰；石灰用块灰消解3～4d形成的粗粒粒径不大于5mm的熟石灰。灰土（体积比例2：8或3：7）或二灰土应拌和均匀至颜色一致后及时回填夯实。
土桩挤密地基由桩间挤密土和分层填夯的素土桩组成，土桩面积约占地基面积的10%～23%。土桩桩体和桩间土均为被机械均匀挤密的同类土料，因此，土桩挤密地基可视为厚度较大的素土垫层。
在灰土桩挤密地基中，由于灰土桩的变形模量远大于桩间土的变形模量，因此只占地基面积约20%的灰土桩可以承担总荷载的l/2.而占地基总面积80%的桩间上仅承担其余1/2.这样就大大降低了基础底面以下一定深度内土中的应力，消除了持力层内产生大量压缩变形和湿陷变形的不利因素。同时，由于灰土桩对桩间土能起到侧向约束作用，限制土的侧向移动，桩问土只产生竖向压密，使压力与沉降始终呈线性关系。
除了上述土桩和灰土桩外，还有单独采用石灰加固软弱地基的石灰桩。石灰桩的成孔也是采用钢套管法成孔，然后在孔内灌入新鲜生石灰块，或在石灰块中掺人适量的水硬性掺和料粉煤灰和火山灰，一般的经验配合比为8：2或7：3.在拔管的同时进行振捣或捣密。利用生石灰吸取桩周土体中水分进行水化反应，生石灰的吸水、膨胀、发热以及离子交换作用，使桩周土体的含水量降低，孔隙比减小，使土体挤密和桩柱体硬化。柱和桩间共同承受荷载，成为一种复合地基。
深层搅拌法施工
深层搅拌法是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理一化学反应，使软土硬结成具有整体性的并具有一定承载力的复合地基。
深层搅拌法适宜于加固各种成因的淤泥质土、黏土和粉质黏土等，用于增加软土地基的承载能力，减少沉降量，提高边坡的稳定性和各种坑槽工程施工时的挡水帷幕。
施工前，应依据工程地质勘察资料，进行室内配合比试验，结合设计要求，选择最佳水泥掺入比，确定搅拌工艺。
用于深层搅拌的施工工艺目前有两种，一种是用水泥浆和地基土搅拌的水泥浆搅拌（简称旋喷桩），另一种是用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌的粉体喷射搅拌（简称粉喷桩）。

㈣ 为什么把石灰与土混在一起铺在树旁

（1）生石灰与粘土通过搅拌均匀，遇水很快产生水化作用，形成 Ca（OH)2 。

（2）熟石灰的Ca2+离子在水的作用下与软土颗粒产生絮凝反应作用，这一反应过程使软土颗粒结合水膜厚度减簿，土的塑性降低，土粒间的粘结力增加，土体强度和水稳定性提高。

上述两种化学反应过程，主要发生在生石灰与土搅拌混合后的数小时内，是石灰对软粘土的早期基本作用。

（3）熟石灰与粘土颗粒中的活性硅铝矿物进一步缓慢地产生化学作用，过程中又吸收熟石灰浆中的水分，形成结晶和生成铝酸盐和水化硅酸钙，改变了粘土的结构。这一反应过程将持续数年，是石灰对软粘土的后期作用。

㈤ 石灰土基层是什么

石灰土基层就是公路路面基层施工中的最基础的垫层，也就是基层。
在石灰土基层施工前，应取所定土场中有代表性的土样进行以下试验：颗粒分析（在施工中，土粒应尽可能粉碎，越细越好，土块最大尺寸不应大于15mm。灰土强度与土颗粒的大小有直接关系）、塑性指数（规范中规定：塑性指数15～20的粘性土。对所采用的土源既要考虑到符合规范指标和强度要求，还要考虑到因地制宜、就地取材。为了保证工程质量，对不同的区域、不同的土质，应通过技术处理的手段，使其满足灰土施工的指标要求）。
石灰中氧化钙和氧化镁含量是检验的重点。
（1）石灰质量对石灰土强度影响很大。石灰应符合《公路路面基层施工技术规范》中Ⅲ级以上石灰的技术指标。在施工中应尽量选用等级高的石灰。
（2）石灰的存放时间对石灰的质量有极大的影响。石灰土强度的形成主要是石灰与细粒土的相互作用。石灰土初期强度形成的主要原因是离子交换，而其后期强度增长的主要原因是碳酸化反应。
（3）消解石灰的质量对石灰土强度有着直接的影响。有些路段使用了未充分消解的消石灰，灰土层碾压成型后在养生过程中，未充分消解的石灰块遇水继续消解，引起局部爆裂崩解，造成灰土层裂缝、松散而破坏，影响灰土层的强度和平整度。

㈥ 在石灰土中,掺入碎石,其主要作用是什么

想省石灰，效果不会好。因为灰土靠二氧化碳慢慢硬化，而且收缩厉害。无法和水泥的混凝土来比。不过是想当然而已。

㈦ 石灰的作用是什么

石灰一种以氧化钙为主要成分的气硬性无机胶凝材料。石灰是用石灰石、白云石、白垩、贝壳等碳酸钙含量高的原料，经900～1100℃煅烧而成。石灰是人类最早应用的胶凝材料。石灰在土木工程中应用范围很广，在我国还可用在医药用途。为此，古代流传下以石灰为题材的诗词，千古吟颂。
石灰在土木工程中应用范围很广，主要用途如下：
（1）石灰乳和砂浆
消石灰粉或石灰膏掺加大量粉刷。用石灰膏或消石灰粉可配制石灰砂浆或水泥石灰混合砂浆，用于砌筑或抹灰工程。
（2）石灰稳定土
将消石灰粉或生石灰粉掺人各种粉碎或原来松散的土中，经拌合、压实及养护后得到的混合料，称为石灰稳定土。它包括石灰土、石灰稳定砂砾土、石灰碎石土等。石灰稳定土具有一定的强度和耐水性。广泛用作建筑物的基础、地面的垫层及道路的路面基层。
（3）硅酸盐制品
以石灰(消石灰粉或生石灰粉)与硅质材料(砂、粉煤灰、火山灰、矿渣等)为主要原料，经过配料、拌合、成型和养护后可制得砖、砌块等各种制品。因内部的胶凝物质主要是水化硅酸钙，所以称为硅酸盐制品，常用的有灰砂砖、粉煤灰砖等。
石灰的临床应用
①治疗慢性气管炎
取石灰0.5斤，加净水5斤，搅拌后沉淀24小时，取上清液，过滤。日服3次，每次20～30毫升。或再取
黄芩0.5斤，水煎两次去渣，将药液浓缩至200毫升左右，加入石灰液中，使成2000毫升，黄芩含量约10%。日服3次，每次20～30毫升。
②治疗下肢溃疡
取陈石灰去浮污后研威细末，撒布创面。用时先将创面清洗干净；上药后再用硼酸油膏敷料外贴。如创口湿水淋漓，单用药粉即可。对久不收口的外伤，破烂的冻伤、烫伤等亦有疗效。

㈧ 影响石灰稳定土强度的因素有哪些

1．土质


塑性指数小于l0的土不宜用石灰稳定，塑性指数大于l5的黏性土更宜于水泥石灰综合稳定。有机物含量超过l0％的土，不宜用石灰来稳定。

2．灰质

石灰存放时间过长不宜掺入到石灰土中，若要掺人需加大石灰剂量；采用磨细的生石灰作石灰稳定土，其效果优于消石灰稳定土。

3．石灰剂量

石灰剂量是指石灰干重占干土重的百分率。

4．含水量

水是石灰土组成部分。水促使石灰土发生一系列物理化学变化，形成强度；施工有水，便于土的粉碎拌和与压实，且有利于养护。石灰稳定土的含水量以达到最佳含水量为好。

5．密实度

石灰稳定土的强度随密实度的增加而增长。实践证明，石灰土的密实度每增减l％，强度约增减4％，而且密实的灰土，其抗冻性、水稳性也好，缩裂现象也少。

(8)石灰与土的离子交换作用扩展阅读：

石灰稳定土强度形成原理

1、离子交换作用

2、结晶作用

3、火山灰作用

4、碳酸化作用

归纳：初期，离子交换，结合水膜减薄，IP减小，wo提高，ρdmax下降；后期，结晶结构不断形成，板结、强度和稳定性提高。

石灰稳定土类材料宜在冬期开始前30-45天完成施工。石灰土成型后常见病害与防治 石灰土碾压成型时常会出现局部弹簧、松散并有大面积起皮及拥包现象。为防止上述这些病害出现，在施工过程中应注意以下几点：

（1）土块要充分粉碎，其最大粒径不应超过15mm。

（2）控制好原材料（土、石灰）及混合料含水量，拌和好的混合料含水量应控制在最佳含水量的±1%范围之内，且要拌和均匀。

（3）碾压过程中，石灰土表面应始终保持湿润状态，但不得粘轮。

（4）严禁薄层贴补，特别是50mm以下的灰土贴补不牢。这种薄层贴补现象在灰土验收时比较多见，主要是施工单位对标高控制不严所致。为此要做到摊铺时“宁高勿低，宁刨勿补”，平地机最后整平时“下刀不宜过深”，测量人员始终跟踪监控。

（5）碾压时，压路机手应遵循“先轻后重”，“先边后中”，“先慢后快”。

石灰主要用途：

（1）石灰乳和砂浆

消石灰粉或石灰膏掺加大量粉刷。用石灰膏或消石灰粉可配制石灰砂浆或水泥石灰混合砂浆，用于砌筑或抹灰工程。

（2）石灰稳定土

将消石灰粉或生石灰粉掺人各种粉碎或原来松散的土中，经拌合、压实及养护后得到的混合料，称为石灰稳定土。它包括石灰土、石灰稳定砂砾土、石灰碎石土等。石灰稳定土具有一定的强度和耐水性。广泛用作建筑物的基础、地面的垫层及道路的路面基层。

（3）硅酸盐制品

以石灰(消石灰粉或生石灰粉)与硅质材料(砂、粉煤灰、火山灰、矿渣等)为主要原料，经过配料、拌合、成型和养护后可制得砖、砌块等各种制品。因内部的胶凝物质主要是水化硅酸钙，所以称为硅酸盐制品，常用的有灰砂砖、粉煤灰砖等。

建筑：三合土、石灰浆.刷墙壁（Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O）

注意：

1.二氧化碳使澄清石灰水变浑浊

2.新刷的墙壁会“出汗”

3.盛放石灰水的瓶子打开时间久了，会形成一层白膜（碳酸钙），可以用盐酸清洗 农业：配制波尔多液作为农药（Ca(OH)2+CuSO4=CaSO4+Cu(OH)2↓硫酸钙微溶于水）

注意：配制时，不能在铁制的容器中进行，也不能用铁棒进行搅拌

㈨ 请问专家，生石灰对土地有什么用

生石灰的作用

1、中和酸性，PH5以下的酸性土壤溶液，含有大量的能抑制植物生长的铝和锰，要使植物能正常生长，就需要改良，生石灰可以用来改良土壤酸性，提高PH值。

2、增加土壤有效养分。酸性土壤PH值提高以后，常能加强有益微生物如硝化细菌、纤维分解细菌、固N兰藻等的活动，从而增加土壤的有效氮。磷和钼可减少酸性土壤的固定，并增加有机磷的释放。

3、改善土壤的物理性。能促使土壤胶体凝聚，有利于土壤形成良好的结构。

4、减少病害。作物病害多数是由真菌引起的。酸性土壤有利真菌滋生，施生石灰，提高PH值，减少真菌的发生而增加有益微生物活动，可以减少病害。如施生石灰可以减轻番茄枯萎病、大白菜根肿病等。
总之，施生石灰的好处很多，但过量施用也会带来不良后果。一是有机质过度分解，腐殖质积累减少，土壤板结；二是磷有效性降低；三是硼、锌等微量元素的有效性降低；四是养料离子易淋失。

二、生石灰的施用方法和用量

1、施用方法。以撒施为好。撒施然后通过耕耙使生石灰和有机肥与土壤尽可能混匀。

2、施用量。调节15cm酸性耕层土壤，每亩用生石灰120公斤/亩即可。

㈩ 石灰稳定土是不是简称灰土

不是。

石灰稳定土，又称石灰土，即在土中掺入一定量的石灰（一般为土质量的3%~5.5%）和水均匀搅拌而成，包括石灰土、石灰稳定砂砾土、石灰碎石土等。具有一定的强度和耐水性，广泛用作建筑物的基础、地面的垫层及道路的路面基层。

灰土是用黏土、石灰加水拌和夯实成的矿质土壤，具有灰化淀积层，组成灰土的两种基本成分是土壤和石灰。灰土强度在一定范围内随含灰量的增加而增加，但超过限度后，灰土的强度反而会降低。

(10)石灰与土的离子交换作用扩展阅读

影响石灰稳定土强度的因素

1、土质

粘粒含量越高，则石灰与土的相互作用程度越高，石灰土的强度和水稳性越好，因细粒土才有离子交换等作用，但是塑性太大，不易粉碎，效果也不好。一般以IP=15~20的粘性土为宜。

2、灰质

石灰品质越好，其活性成分CaO+MgO含量越高，磨细度越好，则土与石灰的相互作用越显著，灰土的强度和水稳定性就越高 。

3、石灰剂量

石灰剂量较低（小于3～4％）时，石灰主要起稳定作用，土的塑性、膨胀、吸水量减小，使土的密实度、强度得到改善。生产实践中常用的最佳剂量范围，对于粘性土及粉性土为8～14％，对砂性土则为9～16％。

4、含水量

水促使石灰土发生物理化学变化，形成强度，便于土的粉碎、拌和与压实，并且有利于养生。在利于压实的最佳含水量下，可满足灰、土发生化学反应的需要，同时又可得到最大密实度，强度高，水稳定性好，含水量过大过小都不好。

5、密实度

石灰土的强度随密实度的增加而提高。实践证明，石灰土的密实度每增减1%，强度约增减4%左右。而密实的石灰土，其抗冻性、水稳定性也好，缩裂也少。

6、石灰土的龄期

石灰土强度具有随龄期增长的特点。一般石灰土初期强度低，前期1～2个月增长速率较后期为快，1个月抗压强度达到约30％，3个月达到约60％，设计龄期为6个月。

7、养生条件

温度高时，物理化学反应、硬化、强度增长快，反之强度增长慢，因此应尽量在热季施工，不宜在临近冬季或在冬季施工。而一定潮湿条件下，养生强度的形成比在一般空气中养生要好。