李杰

摘要：在公路路基施工水泥改良土填筑過程中，發(fā)現(xiàn)水泥改良土的最大干密度會(huì)隨延時(shí)時(shí)間的增加最大干密度會(huì)減小。如果按照室內(nèi)確定最大干密度來控制現(xiàn)場壓實(shí)度檢測，很難滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。根據(jù)施工的實(shí)際情況，應(yīng)考慮采用水泥改良土的延時(shí)最大干密度控制現(xiàn)場壓實(shí)度。

關(guān)鍵詞：水泥改良土最大干密度；延時(shí)

水泥改良土在國內(nèi)多用于高速公路路床填筑，一級公路的底基層。本文以神佳米第五項(xiàng)目經(jīng)理部路基為試驗(yàn)段，簡單分析擊實(shí)延遲時(shí)間對水泥改良土最大干密度和最佳含水率的影響。

1 工程概況及設(shè)計(jì)要求

神佳米第五項(xiàng)目經(jīng)理部管段工程主線起于 K53+474 止于 K59+800，主線全長 6.3km，線路分左右線。工程施工任務(wù)左線由 1 座隧道、17 段路基及 18 座橋梁組成，左線里程 K53+474～K59+800，線路總長度為 6326m。右線由 1 座隧道、18 段路基及 18 座橋梁組成。

試驗(yàn)段里程位于 K56+110～K56+250，為挖方段路基。其長 140m，填土高度為 0.8m。設(shè)計(jì)要求下路床為 3%水泥改良土，上路床為 5%水泥改良土。

試驗(yàn)段用土取自劉國具鄉(xiāng)高昌存小沙梁取土場。考慮到路基填筑施工過程用時(shí)比較長，所以改良土用水泥應(yīng)采用緩凝型水泥。試驗(yàn)段用水泥為陜西榆林北元水泥 P.C32.5，其初凝時(shí)間為 371min， 終凝時(shí)間為 426min。

2 水泥改良目的

本次改良采用普通硅酸鹽水泥，其主要由氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵及三氧化硫等組成。將水泥攪拌物摻入黃土后，水泥顆粒表面的礦物很快與黃土中的水發(fā)生水解和水化反應(yīng)，生成 Ca（OH）2 和 CSH 等水化物，逐漸使土中水飽和形成膠體、水泥水化物中的一部分 CaO.2SiO2.3H20自身繼續(xù)硬化，形成早期水泥土的骨架；另一部分及其溶液與黃土顆粒發(fā)生反應(yīng)形成土團(tuán)粒后又進(jìn)而結(jié)合成粒結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步凝聚反應(yīng)形成水穩(wěn)性水化物。隨著水泥水化反應(yīng)的深入，Ca（OH）2 的堿性作用和礦渣水泥水化作用又生成水化物，最終水泥與土顆粒相互連結(jié)形成難以彼此分辨的致密空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使水泥土具有足夠的強(qiáng)度和水穩(wěn)定性。

3 水泥改良土的物理特性

3.1 液塑限試驗(yàn)

3.1.1 試驗(yàn)概述

通過液塑限試驗(yàn)測定黃土改良前后的液限、塑限、塑性指數(shù)的變化情況，研究不同配合比水泥改良黃土填料的工程性質(zhì)，進(jìn)而判斷此改良黃土對實(shí)際工程的應(yīng)用是否可行。本試驗(yàn)采用液塑限聯(lián)合測定儀測定，將試樣風(fēng)干，過 0.5mm 的篩，取一定量（200g）的代表性土樣，摻入配合比分別為 4%、5%、6%、7%的水泥，用純水將不同水泥配合比改良試樣調(diào)制成均勻膏狀，放入調(diào)土皿，浸潤一晝夜后進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)方法仍采用一皿法，具體操作步驟可參考擾動(dòng)黃土液塑限試驗(yàn)。

3.1.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

水泥改良土液塑限試驗(yàn)結(jié)果見表 2。將液、塑限值與水泥配合比進(jìn)行歸一化其關(guān)系曲線.

由水泥改良黃土液、塑限試驗(yàn)結(jié)果可知，水泥改良黃土液、塑限較重塑黃土有明顯增大，但塑性指數(shù)有所減小。即改良黃土的性質(zhì)逐漸趨向于砂性，改變了黃土原來粉質(zhì)、濕陷性特性，增強(qiáng)了其穩(wěn)定性，同時(shí)也大大提高了路基的承載力。

4 水泥改良土不同延時(shí)時(shí)間室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)

擊實(shí)延時(shí)時(shí)間是指在室內(nèi)從加水泥拌合開始到擊實(shí)完成這段時(shí)間。通過室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)可以得出水泥改良土在標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)功作用下含水率與干密度之間的關(guān)系，從而確定其最佳含水和最大干密度。根據(jù)《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》JTG E51-2009，測得試驗(yàn)段上路床用 5%水泥改良土室內(nèi)最大干密度為 1.848g/cm3，最佳含水為 11.8%。

水泥改良土最大干密度隨時(shí)間延遲呈衰減趨勢。在擊實(shí)時(shí)間 8h 之內(nèi)衰減速度較快，最大干密度變化較大。即此段時(shí)間內(nèi)擊實(shí)時(shí)間對改良土最大干密度影響較大；后隨擊實(shí)時(shí)間的延遲，衰減略有減緩，趨于穩(wěn)定狀態(tài)。

隨擊實(shí)時(shí)間的延長，水泥改良土最佳含水率變化曲線，隨擊實(shí)時(shí)間的延遲，其最佳含水率呈上升趨勢，擊實(shí)時(shí)間 8h 內(nèi)含水率增長速度較快。后隨時(shí)間延遲，其增長速度有所減緩。分析其原因在于摻合料中的水泥在一定時(shí)間內(nèi)將會(huì)發(fā)生水化及水解反應(yīng)，產(chǎn)生凝結(jié)硬化現(xiàn)象，生成一定膠結(jié)物。早期時(shí)間內(nèi)所需的水量增多，隨著時(shí)間的延長，其凝結(jié)硬化逐漸變緩慢，所需的水量也相應(yīng)減少。因此擊實(shí)時(shí)間的長短對改良土的最佳含水也有較大的影響。

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果分析可得出以下結(jié)論：

① 隨擊實(shí)時(shí)間的延遲，水泥改良土的最大干密度指標(biāo)，是一個(gè)動(dòng)態(tài)指標(biāo)，不是靜態(tài)指標(biāo)。最大干密度事實(shí)上的不穩(wěn)定，是由于攤鋪碾壓的時(shí)間不同造成了最大干密度及含水隨之發(fā)生變化。

② 擊實(shí)時(shí)間的長短對水泥改良土的最大干密度和最佳含水率均有影響。施工過程中，可根據(jù)現(xiàn)場拌合至碾壓完成所需時(shí)間以及所用水泥初凝時(shí)間、終凝時(shí)間，采用相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)得出的最大干密度及最佳含水來檢測路床的壓實(shí)度。

結(jié)語

水泥改良土隨擊實(shí)延遲時(shí)間的增長最大干密度降低這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，對于高速公路水泥改良土施工中檢測方法與標(biāo)準(zhǔn)的選擇具有知道意義。水泥改良土施工工藝過程安排十分緊湊，由于采用與現(xiàn)場不符的擊實(shí)延遲時(shí)間獲得的最大干密度來控制壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致壓實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，一味的增加壓實(shí)遍數(shù)，增加碾壓機(jī)噸位。不僅浪費(fèi)寶貴時(shí)間、機(jī)械資源。還容易過壓導(dǎo)致面層被破壞而影響下一層填筑。因此水泥改良土壓實(shí)度檢測應(yīng)考慮這一現(xiàn)象，一方面提高工作效率，盡可能的在水泥初凝前完成路基的碾壓，另一方面根據(jù)室內(nèi)擊實(shí)延遲時(shí)間確定相應(yīng)的最大干密度來控制壓實(shí)度，較為科學(xué)合理。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：大連地鐵建設(shè)有限公司，作者身份證號(hào)碼：210222198203177231）