張莉萍

【摘 要】水泥穩(wěn)定類基層的材料要求及強(qiáng)度形成、施工工藝。

【關(guān)鍵詞】水泥穩(wěn)定類基層 強(qiáng)度 施工工藝

1 概 述

直接位于瀝青面層下、用高質(zhì)量材料鋪筑的主要承重層或直接位于水泥混凝土面板下、用高質(zhì)量材料鋪筑的一層稱為基層。在粉碎的或原狀松散的土（包括各種粗、中、細(xì)粒土）中，摻入適當(dāng)?shù)乃嗪退?，按照技術(shù)要求，以拌和攤鋪，在最佳含水量時(shí)壓實(shí)及養(yǎng)生成型，其抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定要求，以此修建的路面基層稱水泥穩(wěn)定類基層。水泥穩(wěn)定類基層具有良好的整體性、足夠的力學(xué)強(qiáng)度、抗水性和耐凍性。其初期強(qiáng)度較高，且隨齡期增長(zhǎng)而增長(zhǎng)。近年來，在我國一些路面工程中，水泥穩(wěn)定土可用于路面結(jié)構(gòu)的基層和底基層，在保證路面使用品質(zhì)上取得了滿意的效果，所以應(yīng)用范圍很廣。

2 強(qiáng)度形成原理

在利用水泥來穩(wěn)定土的過程中，水泥、土和水之間發(fā)生了許多非常復(fù)雜的作用，從而使土的性能發(fā)生了明顯的變化，這些作用可分為：

（1） 化學(xué)作用；（2）物理—化學(xué)作用；（3）物理作用；

現(xiàn)就其中的一些主要作用過程闡述如下：

1）水泥的水化作用

在水泥穩(wěn)定土中，首先發(fā)生的是水泥自身的水化反應(yīng)，從而產(chǎn)生出具有膠結(jié)能力的水化產(chǎn)物，這是水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度的主要來源。水泥水化生成的水化產(chǎn)物，在土的孔隙中相互交織搭接，將土顆粒包覆連接起來，使土漸漸喪失了原有的塑性等性質(zhì)并且隨著水化產(chǎn)物的增加，混合料也漸漸堅(jiān)固起來。但是水泥穩(wěn)定土中水泥的水化與水泥混凝土中水泥的水化之間還有所不同。這是因?yàn)椋?）土具有非常高的比表面積和親水性；（2）水泥穩(wěn)定土中的水泥含量較少；（3）土對(duì)水泥的水化產(chǎn)物具有強(qiáng)烈的吸附性；（4）在一些土中常存在酸性介質(zhì)環(huán)境。由于這些特點(diǎn)，在水泥穩(wěn)定土中，水泥的水化硬化條件較混凝土中差得多，特別是由于粘土礦物對(duì)水化產(chǎn)物中Ca（OH）2具有極強(qiáng)的吸附和吸收作用，使溶液中的堿并降低，從而影響了水泥水化產(chǎn)物的穩(wěn)定性。

2）碳酸化作用

水泥水化成的Ca（OH）2，除了可與粘土礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)外，還可以進(jìn)一步與空氣中的CO2發(fā)生碳化反應(yīng)并生成碳酸鈣晶體。其反應(yīng)如下：

Ca（OH）2+ CO2+nH2O=CaCO3+（n+1） H2O

碳酸鈣生成過程中產(chǎn)生休積膨脹，也可以對(duì)土的基體起到填充分和加固作用；只是這種作用相對(duì)來講比較弱并且反應(yīng)過程緩慢。

3 影響強(qiáng)度的因素

1）土質(zhì)

土的類別和性質(zhì)是影響水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度的重要因素，各類砂礫土，砂土，粉土和粘性土均可用水泥穩(wěn)定，但穩(wěn)定效果不同。試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐證明，用水泥穩(wěn)定級(jí)配好的碎（礫）石和砂礫，效果最好，不但強(qiáng)度高，而且水泥用量少；其次是砂性土；再次之是粉性土和粘性土。重粘土難于粉碎和拌和，不宜單獨(dú)用水泥來穩(wěn)定，因此一般要求土地的塑性指數(shù)不大于17。

2）水泥的成分和劑量

各種類型的水泥都可經(jīng)用于穩(wěn)定土。但試驗(yàn)及實(shí)踐表明，水泥的礦物成分和分散度對(duì)其穩(wěn)定效果有明顯影響。對(duì)于同一種土，通常情況下硅酸鹽水泥的穩(wěn)定效果最好，而鋁酸鹽水泥較差。

3）含水量

含水量對(duì)水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度影響很大，當(dāng)含水量不足時(shí)，水泥不能在混合料中完全水化和水解，發(fā)揮不了水泥對(duì)土的穩(wěn)定作用，影響強(qiáng)度形成。同時(shí)含水量小，達(dá)不到最佳含水量也影響水泥穩(wěn)定土的壓實(shí)度。因此使含水量達(dá)到最佳含水量的同時(shí)，也要滿足水泥完全水化和水解作用的需要為好。

4）施工工藝過程

水泥、土和水拌和的均勻，且在最佳含水量下充分壓實(shí)，使之干密度最大，其強(qiáng)度和穩(wěn)定性就高，水泥土從開始加水拌和到完成壓實(shí)的延遲時(shí)間要盡可能最短，一般要在6小時(shí)以內(nèi)。若時(shí)間過長(zhǎng)，則水泥凝結(jié)，在碾壓時(shí)，不但達(dá)不到壓實(shí)度要求，而且也會(huì)破壞已結(jié)硬水泥的膠凝作用，反而使水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度下降。在水泥終凝時(shí)間達(dá)不到規(guī)定要求時(shí)，可以使用一定劑量的緩凝劑，但緩凝劑的品種和具體數(shù)量應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定。

水泥穩(wěn)定土需要濕法養(yǎng)生，以滿足水泥水化形成強(qiáng)度的需要。養(yǎng)生溫度越高，強(qiáng)度增長(zhǎng)的越快，因此，要保證水泥穩(wěn)定土養(yǎng)生的溫度和濕度條件。

4材料要求

（1）土：凡能被粉碎的土都可用水泥穩(wěn)定，宜做水泥穩(wěn)定類基層的材料有：石渣、砂屑、砂礫、碎石土、礫石土等。碎石或礫石的壓碎值對(duì)于高速公路和一級(jí)公路應(yīng)不大于30%，對(duì)于二級(jí)和二級(jí)以下公路應(yīng)不大于35%。

對(duì)于二級(jí)公路以下的一般公路：當(dāng)水泥穩(wěn)定土做基層時(shí)，顆粒最大粒徑不應(yīng)超過40mm（指圓孔篩），對(duì)于高速公路和一級(jí)公路，顆粒最大粒徑不應(yīng)超過31.5mm（指方孔篩）。土的顆粒組成應(yīng)符合表1規(guī)定，同時(shí)土的均勻系當(dāng)選應(yīng)不大于5，細(xì)粒土的塑性指當(dāng)選不應(yīng)超過17。實(shí)際工作中，宜選用均勻系數(shù)大于10，塑性指數(shù)小于12的土。

水泥穩(wěn)定土的顆粒組成 表1

篩孔尺寸（mm）

40 31.5 19 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075 液限 塑限

通過百分率（%）（基層） 100 88-99 57-77 29-49 17-35 8-22 0-7 <28 <9

通過百分率（%）（底基層） 100 93-98 74-89 49-69 29-52 18-38 8-22 0-7 <28 <9

（2）水泥

普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥或火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥都可能用于穩(wěn)定土，但應(yīng)選用終凝時(shí)間較長(zhǎng)（宜6小時(shí)以上）的水泥。早強(qiáng)、快硬及受潮變質(zhì)的水泥不應(yīng)使用。宜采用標(biāo)號(hào)較低的水泥。

（2） 水

飲用的水，均可以應(yīng)用。

5 水泥穩(wěn)定粒料施工

1） 底基層準(zhǔn)備2）

按底基層的有關(guān)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)檢，凡不合格的路段應(yīng)進(jìn)行整修，使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，底基層表面應(yīng)平整、堅(jiān)實(shí)、具有規(guī)定的路拱，沒有任何松散和軟弱地點(diǎn)。

2）一般規(guī)定

①水泥穩(wěn)定碎石基層施工期限的最低氣溫在5°C以上，并在一次冰凍到來之前半個(gè)月到一個(gè)月完成。

②水泥穩(wěn)定碎石混合料從拌和到碾壓之間的延續(xù)時(shí)間宜控制在3～4小時(shí)。

③確定每一作業(yè)段的合理長(zhǎng)度時(shí)，必須綜合考慮下列在素：

1水泥的終凝時(shí)間；

2施工季節(jié)和氣候條件；

3延緩時(shí)間對(duì)混合料密度和抗壓強(qiáng)度的影響；

4施工機(jī)械的效率和數(shù)量；

5操作的熟練程度；

3）拌和方法和攤鋪

①混合料應(yīng)在中心拌和廠拌和，可采用間歇式或邊續(xù)式拌和設(shè)備。

②所有拌和設(shè)備都應(yīng)按比例加料，配料要準(zhǔn)確，其加料方法應(yīng)便于監(jiān)理工程師對(duì)每盤的配合比進(jìn)行核實(shí)。

③拌和要均勻，含水量要略大于最佳值，使混合料運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)攤鋪碾壓時(shí)的含水量不小于最佳含水量。運(yùn)距遠(yuǎn)時(shí)，運(yùn)送混合料的車箱應(yīng)加覆蓋，以防水分損失過多。

④用平地機(jī)或攤鋪機(jī)按松鋪厚度攤鋪，但攤鋪要均勻，如有粗細(xì)料離析現(xiàn)象，應(yīng)以人工或機(jī)械補(bǔ)充攪拌。

4）整型

對(duì)二級(jí)以下公路所用混合料，在攤鋪后立即用平地機(jī)初步整型。在直線段上，平地機(jī)由兩側(cè)向路中心進(jìn)行刮平；在曲線段上，平地機(jī)由內(nèi)側(cè)向外側(cè)進(jìn)行刮平，需要時(shí)再返回刮一遍。

5）碾壓

①整型后，當(dāng)混合料的含水量等于或大于最佳含水量時(shí)，應(yīng)先在全寬范圍內(nèi)先靜壓1～2遍，然后打開振動(dòng)器均勻壓實(shí)到規(guī)定的壓實(shí)度。碾壓時(shí)振動(dòng)輪必須重疊，通常除路面的兩側(cè)應(yīng)多壓2～3遍以外，其余各部分碾壓次數(shù)盡量相同。

②嚴(yán)禁壓路機(jī)在已完成的，或正在碾壓的路段上“調(diào)頭”或急剎車。

③碾壓過程中，如表層蒸發(fā)過快，應(yīng)盡快補(bǔ)灑少量的水。

④碾壓過程中，如有“彈簧”、松散、起皮等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)處理，使其達(dá)到質(zhì)量要求。

6）養(yǎng)生及交通管制

每一段碾壓完成后應(yīng)立即開始養(yǎng)生，不得延誤，在整個(gè)養(yǎng)生期間都應(yīng)使水泥穩(wěn)定碎石層保持潮濕狀態(tài)，并且應(yīng)封閉交通，當(dāng)不能封閉交通時(shí)，應(yīng)限制重車通行，其車輛車速不得超過30Km/h，養(yǎng)生結(jié)束后，如其上為瀝青面層，應(yīng)先清掃基層，驗(yàn)收合格后立即噴灑透層或粘層瀝青。