淺談水泥改性土施工技術與質量控制

摘 要：水泥改性土施工基本為穩定土拌合站場拌法和路拌機路拌法兩種，簡要說明兩種水泥改性土的生產和填筑施工方法，簡要說明水泥改性土施工中質量控制的要點。

關鍵詞：水泥改性土；施工技術；質量控制

1 引言

膨脹土粘粒成分主要由強親水性礦物蒙脫石與伊利石組成，是一種吸水膨脹軟化、失水收縮開裂的特殊性粘土，這一特性對工程建筑物具有嚴重破壞性，對工程建筑物長期安全運行構成隱患。我國膨脹土分布廣泛，在工程中通過改性膨脹土作為工程填筑材料越來越多，采用水泥改性是處理膨脹土的方法之一，本文重點介紹水泥改性土施工技術與質量控制。

2 水泥改性土施工

2.1 改性土填筑施工準備

首先通過室內試驗取得弱膨脹土或中膨脹土土料的物理指標參數，包括粘粒含量、塑性指數、膨脹率、水泥摻量；取得水泥改性土的最優含水率、最大干密度等物理參數。根據室內試驗取得的參數，進行現場碾壓施工工藝試驗，確定碾壓設備、鋪土厚度、最佳含水率、碾壓遍數等參數。這些參數在施工中進行驗證，并根據實際情況進行調整。

2.2 水泥改性土施工工藝流程

土料開采運輸→碎土→水泥改性土拌制→運輸→攤鋪→碾壓→取樣檢測

2.3 水泥改性土施工方法

2.3.1 土料開采運輸

（1）料場土料開采前應進行地下水位調查，對于地下水位較高的料場，疏通并開挖料場排水溝網，及時排除取土坑及排水溝網內的積水，降低地下水位。

（2）改性土土料料源的天然含水量接近施工控制下限值時，宜采用立面混合開挖；當含水量偏大，宜采用平面分層開挖。

（3）不同的土料層自由膨脹率變化較大時，宜采用平面分層開挖，不同土料層的混合土料滿足設計要求時，宜采用立面混合開挖。

（4）改性土土料料源可采用挖掘機開挖土料，自卸汽車運輸至拌合場指定地點分區堆放。

（5）根據土料含水量情況采取堆存或攤鋪及保護措施，土料堆場土料周邊應做好截水溝，應備有防雨遮陽設施，含水量偏大時，應進行攤鋪風干、翻曬等措施處理。

2.3.2 水泥改性土拌制方法

水泥改性土拌制常用的方法一般為穩定土拌合站場拌法和路拌機路拌法兩種。

兩種拌制方法對比為：

（1）穩定土拌合站場拌法優點：水泥改性土生產效率高，質量穩定，有利改性土質量控制，可適用大規模改性土生產；缺點：是對被改性土含水量要求高，土料含水小于15%，土料含水小，土塊較硬，碎土機難以破碎，土料粒徑不易滿足要求，土料含水大于22%時，含水較大，土料粘性較高，易粘料倉，土料不易破碎，破碎粒徑難以滿足要求。

（2）路拌機路拌法優點：土料拌制完成后可直接碾壓，避免了土料的二次倒運，可節約施工成本，水泥時效保證率高，路拌機靈活機動，可適用于線路較長，水泥改性土填筑方量較小部位施工。路拌機路拌對被改性土料含水量適應范圍大一些，含水率小于24%時，碎土粒徑均能滿足要求，通過路拌機現場攪拌，層間結合面可二次打毛2～5cm，層間結合好；缺點：對被改性土攤鋪厚度要求高，土料攤鋪厚度一般為27cm，攤鋪最大厚度不大于30cm，30cm厚以下土料不能破碎及水泥攪拌，難以保證水泥改性土拌制質量要求，水泥用人工攤鋪，效率相對較低，離差系數與拌合次數關系密切，不能在大風天氣施工，不適合于水泥改性土大規模生產和填筑。

2.3.3 穩定土拌合站場拌法

2.3.3.1 土料破碎

碎土在拌合場內一般采用液壓碎土機進行，剔除膨脹土土料內粒徑大于10cm的鈣質結核或土塊，碎好的土料，粒徑含量滿足有關技術要求，采用輪式裝載機上料碎土、攏堆，采用塑料布臨時覆蓋。

2.3.3.2 改性土拌制

大規模的水泥改性土施工宜采用場拌法施工，采用的機械為穩定土拌合機。穩定土拌和機進行拌制水泥改性土的生產試驗，以確定拌和機運行控制參數。將碎好的土料用裝載機送至穩定土拌和機集料斗。為保證土料質量，集料斗上口一般加工成帶坡度的型式，并在上口設置篩網，每個小網格邊長不宜大于10cm，以過濾掉粒徑不合格的土料。拌和稱量系統按試驗參數控制土料、水泥和水的重量，在拌合機內充分拌和，時間一般不少于2min。出料后，取樣進行均勻性檢測。均勻性可采用水泥含量標準差控制，用EDTA滴定法測定水泥含量，平均值不得小于設計摻量，檢測合格的水泥改性土，經皮帶機卸料，由自卸汽車運輸至填筑面。

2.3.4 路拌機路拌法

2.3.4.1 碎土

采用路拌機碎土，根據含水量實際情況，碎土2～3遍。第一遍碎土在土料攤鋪后摻水泥之前，第二遍碎土是在土料摻水泥之后的碎土加拌合，第三遍碎土在補水之后的碎土加拌合，碎土完成后，人工剔除土料內粒徑大于10cm的土塊，路拌機拌制遍數一般應為3遍。

2.3.4.2 鋪灰

在碾壓區已攤鋪好的原土上由施工技術人員用白線將整個碾壓區畫分成多個單元方格，每單元方格內的水泥用量計算方法為：用壓實后的最大干密度乘以壓實厚度再乘以攤鋪面積，得出每個單元方格內的干土重量，用干土重量乘以摻灰比例得出每個單元格內的需用水泥重量。

碎好土料經過平整后，采用人工均勻攤撒水泥，使方格內的土料表面沒有空白位置且無水泥集中現象，施工天氣應該避免大風天氣施工。

2.3.4.3 改性土拌制

水泥改性土拌制采用路拌機進行。當土料含水率小于最優含水率時需加水拌和，當土料含水率在1～3%不需要加水拌和，拌和后對含水量、粒徑大小、水泥含量和均勻性進行檢測，合格后可直接碾壓，不合格重新進行拌和并檢測，直至檢測合格后方能進行碾壓。

2.3.5 水泥改性土試驗檢測

拌和添加的土料、水泥重量比例，通過EDTA滴定試驗，繪制水泥含量標準曲線，以便檢測水泥改性土水泥含量，水泥改性土水泥含量標準差不得大于有關技術要求。

2.3.6 土料攤鋪

土料攤鋪采用人工配合推土機進行，為保證碾壓機械的工作面、確保邊角壓實度，鋪土邊線在水平距離上要進行超填。在攤鋪的同時，采用推土機在坡面上推出臺階以保證土體的結合，臺階高度與鋪土層厚相同。在鋪料過程中，嚴格按照碾壓試驗的參數控制鋪料厚度，采用有刻度的鐵釬隨鋪隨插進行檢測。

2.3.7 碾壓

碾壓設備根據試驗進行確定，碾壓時采取進退式碾壓，前進一遍算一遍，后退一遍算第二遍，兩遍間的相鄰碾壓輪跡重疊不應小于30cm，保證碾壓的均勻性，不過壓；碾壓過程中發現凸凹不平現象，人工配合及時補平，使平整度符合要求；個別大型振動碾無法到位的邊角部位，采用小型手扶式振動碾或平板振動夯，碾壓時確保無漏壓、無死角。

2.3.8 壓實度檢測

水泥改性土壓實度檢測采用環刀法或灌砂法檢測，取樣深度為底部三分之一處，取樣數量一般為150～200m3取樣1組，一個單元填筑層不少于3組，取樣檢測合格后進行下層填筑。

3 水泥改性土質量控制

（1）水泥改性土具有時效性，從出機口到現場碾壓完成時間應控制在4小時內完成。

（2）對于穩定土拌和機，為保證拌和的均勻性，除嚴格控制土料粒徑外，拌和時間對均勻性的影響很大，拌和時間要通過試驗確定；對于路拌機拌制遍數一般為3遍，拌制遍數為路拌機路拌改性土碾壓試驗確定。

（3）路拌機路拌時現場實測含水率，土料含水率控制在最優含水率+1%～+3%范圍內，若含水率高，必須進行晾曬；若含水率低必須進行均勻灑水拌和悶料。含水率調整可與碎土工序合并進行。

（4）穩定土拌合站拌制改性土，土料摻加水泥拌和后土料的含水率一般降低1～2%，攤鋪時水泥改性土的含水率宜高于最佳含水率的1.0%～3.0%，以補償在攤鋪及碾壓過程中的水分損失。

（5）填筑時采用進占法施工，填土時運輸車輛在工作面反復碾壓，造成土料剪切破壞及彈簧土，為減少運輸車輛對填筑面的反復碾壓，采用推土機推送。

（6）在碾壓時，由于受天氣影響，填筑層表面風干很快。為保證層間結合，在進行上一層鋪土施工之前，需要對結合面進行灑水。填筑前在原坡面上逐層進行臺階處理，臺階高為每一層鋪土的碾壓厚度，結合面處和填筑設計邊坡坡腳應碾壓密實。

（7）水泥摻量、拌和均勻度、土料含水量、粒徑、拌和用水量、拌和遍數直接影響水泥改性土的質量，在制備水泥土時必須嚴格按照試驗參數進行拌制，嚴格進行檢測。

（8）水泥改性土拌制完成后，需要在現場取樣檢測拌和質量，檢測時主要檢測拌和均勻度以及水泥含量、含水量是否滿足要求。

（9）雨季施工應特別注意天氣變化，避免使水泥和混合料受到雨淋。降雨時應停止施工，已經攤鋪的水泥土應快速碾壓、封面并覆蓋。

參考文獻

[1]南水北調中線一期工程總干渠渠道水泥改性土施工技術規定（試行NSBD-ZGJ-1-37.