一、引言
生石灰是道路稳定土工程中最常用的无机结合料之一。根据加工形态的不同,生石灰分为块灰(块状生石灰,需现场消解后使用)和面灰(磨细生石灰粉,可不经消解直接使用)两种形式。两者化学成分相同,主要成分均为CaO,但在实际工程中对石灰稳定土强度的影响是否存在差异,长期以来缺乏系统的试验验证。

本文通过室内对比试验,系统研究块灰与面灰在不同掺量和养护龄期条件下对石灰稳定土无侧限抗压强度的影响规律,为工程实践中块灰与面灰的合理选用提供科学依据。
二、试验材料与方案
试验用土为低液限粉质黏土,塑性指数12~15,有机质含量小于10%。块灰采用Ⅲ级钙质生石灰,有效氧化钙含量≥75%;面灰采用同一批次石灰石煅烧后磨细加工而成,细度满足最大粒径小于0.2mm的要求。两种石灰的有效氧化钙含量基本一致(约78%),以消除原材料品质差异对试验结果的影响。
试验设置石灰掺量(干土质量百分比)为4%、6%、8%、10%四个水平,块灰组采用“消解→过筛(10mm筛)→拌和”的工艺流程,面灰组采用“直接拌和”的工艺流程。两组试样均在最佳含水率下成型,标准养护(温度20±2℃、湿度≥95%)至7d、28d、60d后进行无侧限抗压强度试验。每组配合比制备6个平行试件,取平均值作为最终强度值。
三、试验结果与分析
3.1 不同龄期的强度对比
试验结果表明,在相同石灰掺量下,面灰稳定土的7d无侧限抗压强度显著高于块灰稳定土。以6%掺量为例,面灰组7d强度为0.82MPa,块灰组为0.68MPa,面灰组高出约20.6%。这一差异在低掺量(4%)时更为明显(高出约24.8%),在高掺量(10%)时差异缩小(高出约14.3%)。
随着养护龄期延长,两组试样的强度差距逐渐缩小。28d龄期时,6%掺量下面灰组强度为1.25MPa,块灰组为1.15MPa,差距缩小至8.7%;60d龄期时,面灰组强度为1.52MPa,块灰组为1.48MPa,两者基本持平。
3.2 强度发展速率分析
从强度增长速率来看,面灰稳定土呈现“早期快、后期缓”的特征——7d强度已达28d强度的65%~70%,此后增长速率逐渐放缓。块灰稳定土则呈现“早期慢、后期快”的特征——7d强度仅为28d强度的50%~55%,但28d至60d期间的强度增长率明显高于面灰组。

这一差异的内在机理在于:面灰的颗粒细度高(最大粒径<0.2mm),与土体接触比表面积大,石灰与土中水分接触后水化反应迅速启动,离子交换和火山灰反应在养护早期即充分进行。块灰需经现场消解后使用,消解过程虽然完成了CaO→Ca(OH)₂的转化,但消解后的石灰颗粒较粗(尽管过10mm筛,但实际平均粒径远大于面灰),与土颗粒的接触效率较低,火山灰反应的启动相对滞后。然而,块灰消解过程中形成的消石灰颗粒表面活性位点较多,在长期养护过程中持续参与火山灰反应的能力更强,这是其后期间强度反超的内在原因。

3.3 最佳石灰掺量的差异
两组试样的强度均随石灰掺量增加呈先升后降的趋势,但最佳掺量略有不同。面灰稳定土的最佳石灰掺量为8%(28d强度1.42MPa),块灰稳定土的最佳石灰掺量为10%(28d强度1.38MPa)。面灰的最佳掺量更低,说明面灰的利用效率更高——细颗粒分散均匀,每一份石灰都能充分发挥胶凝作用;块灰因分散均匀性较差,需要更高的掺量才能达到相近的强度水平。
四、工程应用建议
基于试验结果,高等级公路基层和底基层应优先选用面灰(磨细生石灰),其早期强度高、最佳掺量低、质量可控性强。对于一般公路和农村公路,块灰在充分消解、严格过筛的前提下仍可使用,但应适当提高石灰掺量(较面灰方案提高1%~2%)以补偿早期强度的不足,同时应保证充足的养生时间以充分发挥后期强度增长潜力。
五、结语
面灰稳定土的早期强度(7d)显著高于块灰稳定土,提升幅度约15%~25%,源于面灰细度高、分散均匀、火山灰反应启动更早;块灰稳定土后期强度增长速率更快,源于消解后石灰颗粒表面活性位点较多、持续反应潜力更强。面灰的最佳石灰掺量(8%)低于块灰(10%),利用效率更高。工程实践中应根据项目等级、工期要求和养生条件合理选用,高等级公路宜优先采用面灰。