摘 要：某海外公路施工時，出現(xiàn)了水泥穩(wěn)定土壓實度低于技術(shù)規(guī)范要求、并隨時間的增加而減少的現(xiàn)象。分析了可能造成水泥穩(wěn)定土最大干密度偏小、壓實度不足的因素，并對主要影響因素進行了研究。認為水泥穩(wěn)定土施工后，水泥產(chǎn)生的水化熱及其不能迅速散失，導(dǎo)致了水泥穩(wěn)定土體積的膨脹，從而使水泥穩(wěn)定土的最大干密度隨著時間的增長而降低，壓實度減少，不能滿足規(guī)范要求。對解決水泥穩(wěn)定土壓實度不夠的問題提出了建議。

關(guān)鍵詞：公路；水泥穩(wěn)定土；壓實度；水化熱

國內(nèi)某大型施工企業(yè)承建了非洲貝寧共和國某公路改建項目，該公路設(shè)計采用水泥穩(wěn)定土作為路面基層。在企業(yè)和監(jiān)理工程師共同完成水泥穩(wěn)定土最大干密度和水泥初凝時間的試驗后，進入水泥穩(wěn)定土試驗段的施工。在試驗段施工時發(fā)現(xiàn)，所得到的當天及24小時以后水泥穩(wěn)定土壓實度出現(xiàn)較大離散性，結(jié)果處于94%-99%之間且隨時間呈遞減趨勢，不能滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求。該公路改建項目采用法國技術(shù)規(guī)范，要求水穩(wěn)層的壓實度應(yīng)達到98%，訪指標與國內(nèi)相關(guān)規(guī)范的要求一致。為了找出水穩(wěn)層壓實度偏小的原因，施工企業(yè)相關(guān)資料及專家建議，對水穩(wěn)層配料及施工進行了研究，力求使水泥穩(wěn)定土施工后壓實度達到98%以上，滿足規(guī)范要求。

1 水泥穩(wěn)定土壓實度影響因素研究

一般情況下，影響水泥穩(wěn)定土壓實度因素也就是影響水泥穩(wěn)定土最大干密度的因素，主要包括：粒料級配、含水率、水泥含量、壓實功等。該項目水泥穩(wěn)定土所需粒料是由業(yè)主提供，故不對其進行研究；而施工企業(yè)在國內(nèi)有較多的土的壓實經(jīng)驗，也暫時不對壓實功的影響進行單獨研究。由于該公路改建項目位于貝寧共和國，日平均溫度在26℃-27℃之間，溫度較高，因此，在對水穩(wěn)層配料進行試驗研究時，特別考慮了高溫及水泥水化熱對水穩(wěn)層壓實度的影響。

1.1 不同含水率對水泥穩(wěn)定土最大干密度的影響研究

施工企業(yè)在試驗室配制了不同含水率的水泥穩(wěn)定土，通過擊實試驗以檢測含水率變化對水泥穩(wěn)定土最大干密度的影響。在含水率為4%—12%的區(qū)間內(nèi)，進行了水泥含量為6%的水穩(wěn)料擊實試驗，試驗結(jié)果如表1及圖一所示。通過試驗發(fā)現(xiàn)，水泥穩(wěn)定土的壓實度指標對含水率的變化非常敏感，是施工中需要特別注意控制的關(guān)鍵點之一。

試驗表明，土的含水率是控制其壓實度的重要因素。當含水率較小時，水穩(wěn)土顆粒間摩阻力大，不易壓實。當含水率較大時，水分子包裹水穩(wěn)土顆粒，水分子的表面張力加上水分子所占空隙形成“彈簧土”，影響壓實機械做功。當在最佳含水率時，水起到顆粒間的潤滑作用，土顆粒間摩阻力減小，從而易于壓實，且干密度最大。通過試驗，設(shè)計的水穩(wěn)料最佳含水率為7.8%，最大干密度為2.032 T/m3。

圖1 含水率與最大干密度關(guān)系擬合曲線圖

說明：其中水平軸為含水率，豎直軸為所配水穩(wěn)料最大干密度（單位：T/m3）

1.2 不同水泥含量對最大干密度的影響研究

施工企業(yè)在試驗時按0.5%遞增的方式檢測水泥含量2.5%～6%區(qū)間的水泥穩(wěn)定土最大干密度變化的規(guī)律。經(jīng)檢測，隨著水泥摻量的增加，最大干密度呈上升趨勢逐漸增大，如表2所示。

水泥的最大顆粒約為0～0.100mm之間，粉砂的顆粒級配區(qū)間約為0～2mm，水泥較小的粒徑在充分拌合后填充粉砂較大顆粒間的空隙，有利于提高水穩(wěn)料的干密度。同時，水泥的密度比粉砂大，水泥含量增加就使得水穩(wěn)混合料的密度增加。

1.3 同一水泥含量，最大干密度隨著時間增的變化規(guī)律研究

試驗取三組水泥穩(wěn)定土試樣，其中第1組和第2組水泥含量為6%，第3組試樣水泥含量為5%。試驗時，從0min起至180min結(jié)束，按每30min擊實一次的方式確定水穩(wěn)料受時間變化對干密度的影響。經(jīng)試驗，最大干密度隨時間呈遞減趨勢（詳見表3）。

造成這一試驗結(jié)果的原因可能是：水泥與粉砂加水拌合后，水泥開始水化反應(yīng)并產(chǎn)生熱量造成混合料體積膨脹，由于其重量未變化的前提下體積增大，造成最大干密度損失。為了進一步研究水化熱對水泥穩(wěn)定土最大干密度的影響，施工企業(yè)了對水泥穩(wěn)定土試驗室拌合所得最大干密度和現(xiàn)場取樣所得最大干密度進行了對比研究。

1.4 試驗室拌合所得最大干密度和現(xiàn)場取樣所得最大干密度對比研究

試驗采用水泥含量為6%的水泥穩(wěn)定土，分別采集試驗室拌合試樣和現(xiàn)場取樣試樣進行擊實試驗。經(jīng)試驗，現(xiàn)場取樣試驗的最大干密度小于試驗室拌合的最大干密度（詳見表4）。

施工現(xiàn)場混合料暴露于陽光及較高的氣溫中，這與試驗室在室內(nèi)條件下拌合的混合料存在較大差異。該公路改建項目位于熱帶地區(qū)，氣溫較高，一方面加速了水泥的水化導(dǎo)致水化熱快速釋放、集聚；另一方面，較高的外界氣溫使水化熱不能迅速散去。因此，現(xiàn)場施工的水穩(wěn)層會產(chǎn)生一定量的膨脹，使得水泥穩(wěn)定土的最大干密度降低，進而使水泥穩(wěn)定土的壓實度達不到技術(shù)規(guī)范的要求。

由于大多數(shù)的中國施工企業(yè)主要在國內(nèi)施工，基本不存在熱帶地區(qū)氣溫較高的問題，所以對水泥穩(wěn)定土因水泥水化熱而引起最大干密度降低、壓實度達不到相關(guān)要求的研究較少。為了驗證水泥穩(wěn)定土中水泥水化熱對水泥穩(wěn)定土最大干密度的影響，施工企業(yè)在施工試驗段的同一取樣點，分別進行了當天和24小時后的壓實度檢測，檢測所得數(shù)據(jù)見表5。從試驗所得數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過24小時過后試驗點的壓實度減少了1～2%。

試驗結(jié)果分析：水穩(wěn)料中的水泥施工后會產(chǎn)生一定的水化熱，隨時間的增長而持續(xù)使水穩(wěn)料發(fā)熱并產(chǎn)生輕微體積膨脹，水穩(wěn)料的干密度逐漸減小，壓實度也隨之降低。

2 結(jié)論和建議

2.1 影響水泥穩(wěn)定土施工壓實度的主要因素有粒料級配、含水率、水泥含量、壓實功、水化熱等因素。其中，在本公路改建項目中，水泥水化熱導(dǎo)致水泥穩(wěn)定土粒料體積膨脹，是使水穩(wěn)層施工最大干密度降低、壓實度達不到技術(shù)規(guī)范要求的主要原因。

2.2 在試驗確定水泥穩(wěn)定土最大干密度和最佳含水率時，不在室內(nèi)進行，而在施工現(xiàn)場進行，并盡量采用較大體積的試樣。這樣可使試驗條件與實際施工條件更加接近，所得結(jié)論更具有理論的正確和實際的操作性，從而使水泥穩(wěn)定土的壓實度能更好的達到相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求。

2.3 由于當?shù)貧鉁乇容^高，蒸發(fā)量比較大，在拌制水泥穩(wěn)定土時，應(yīng)增加含水率，確保在壓實后，水泥穩(wěn)定土的含水率能達到最佳含水率。

2.4 重新設(shè)計水泥穩(wěn)定土配合比，減少水泥用量和（或）采用低水化熱的水泥，減少水泥穩(wěn)定土施工后產(chǎn)生的水化熱，進而減少水泥穩(wěn)定土施工后的最大干密度損失。

2.5 為避免水泥穩(wěn)定土施工完成后的最大干密度損失導(dǎo)致壓實度損失而達不到規(guī)范要求，還可以采用的方法是：在水泥穩(wěn)定土碾壓施工完成后立即檢測壓實度，以判斷其壓實度是否合格，達不到驗收標準的及時補壓。避免隨道時間增加造成的水泥穩(wěn)定土最大干密度損失而影響壓實度測量結(jié)果。

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作者簡介：羅定倫（1978- ），男，漢族，重慶人，碩士，助教，國家注冊土木工程師，主要從事隧道與巖土工程施工技術(shù)研究及相關(guān)教學工作。