水泥穩定土基層強度的影響因素及施工質量控制分析

韓輝平

摘 要

在水泥穩定粘性時，總不可避免地會留下一些未被粉碎的土團粒，在拌制水泥土時將出現由水泥漿包裹土團粒現象，在水泥土中不可避免地產生強度較大的具有水穩定性的水泥石區域和未完全被水泥穩定的強度較差的區域，兩者在空間相互交換，形成一種獨特的水泥土骨架，從而影響到水泥穩定土的強度。基于此，文章對水泥穩定土基層強度的影響因素及施工質量控制要點進行了總結和分析，希望能更好地提高水泥穩定土基層的強度，提高公路的施工質量。

關鍵詞

水泥穩定土基層;強度;施工質量

中圖分類號： U416.21 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.11.066

1 水泥穩定土基層概述

1.1 水泥穩定土基層的主要特點

水泥穩定土是水泥作為結合料的混合料統稱，不僅包括用水泥穩定各種細粒土，也包括用水泥穩定各種中、粗粒土。水泥穩定土基層屬于半剛性基層，穩定性、板體性較高，但是水泥與各類粒料土經加水拌和、壓實后內部發生水化反應，混合料的水分逐漸減少，受多種因素影響，水泥穩定材料會出現收縮，繼而產生裂縫問題，若上部面層厚度不足，裂縫會逐漸反映到面層上。

1.2 水泥穩定土基層材料的構成

水泥穩定土基層主要是由水泥、土混合在一起構成。其中，礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥都能用于穩定土，但一般情況下最好選擇終凝時間在6h 以上、標號較低的水泥類型，其他類型水泥不建議使用;另外，只要是經過粉碎的土都可用水泥進行穩定，但有機質、硫酸鹽含量超標的土或者脹縮性黏土都不宜選擇。

2 影響水泥穩定土基層強度的因素

2.1 材料含水率及干容重

水泥穩定土混合料的含水量需要滿足水化作用和壓實需求。水泥水化作用會影響基層強度，若含水率較低，水泥無法充分水化，就不能達到預期的水泥穩定土效果，基層強度就會降低。另外，水泥穩定土的強度還會隨混合料干容重的增加而增大，干容重越大，則水泥穩定土基層的壓實效果越好。

2.2 土質

黏性土的水泥穩定土強度高，但高液限黏土施工不易粉碎粉質低液限砂土的優點是：便于就地取材，易于拌和，路面裂縫少，但有抗剪力低，碾壓松散，成型難的缺點，為保證施工質量，對采用的土質，要考慮其強度，也要考慮施工時容易粉碎和碾壓成型。實踐證明級配良好的礫石黏土7天無側限抗壓強度達2.8MPa以上，粉質砂，砂質黏土7天無側限抗壓強度達1.7MPa以上，粉質黏土級配差的砂7天無側限抗壓強度達0.7MPa以上，粉土、粉質黏土級配很差的砂0.7MPa以下。因此，穩定重黏土水泥用量過高而不經濟，且重黏土難于粉碎和拌和，不宜用來作水泥穩定，液限不大于40，塑性指數不大于20，級配良好的土用水泥穩定時，可節約水泥，又可以得到良好的穩定效果。

2.3 水泥的成分和劑量

由石灰石和黏土等原料混勻后煅燒而成硬塊，把水泥熟料與其他材料共同磨細，形成水泥。水泥加水拌和后，成為水泥漿，當水泥開始失去塑性時，稱為水泥的“初凝”，隨后水泥漿則逐漸變硬直至完全失去塑性時，叫作水泥的“終凝”，水泥在終凝之后強度逐漸發展，并隨著時間的增長而成為堅硬的類似石料的材料，水泥的強度隨時間而增長，早期增長很快，尤其是起初3～7天大約四周后才顯著減慢，但如果溫度，濕度適當，水泥的強度在幾個月，甚至幾年后還會增加，水泥凝結硬化及強度發展與溫度、濕度關系極大，在高溫下，水泥和水的作用速度加快，強度增長加快，強度越低的水泥對溫度的敏感性越強，一般每上升5℃，凝結時間便提前1小時，如硅酸鹽水泥在70-80℃的濕熱條件下，能在4小時達到正常養護下28天強度的60%左右，因此，用蒸汽養護或其他措施來提高溫度是加速水泥凝結硬化的方法之一，相反，在低溫時，水泥的凝結硬化速度相反減慢，當溫度降到其中水分結冰時，水泥的硬化作用即停止，而且有凍裂的可能，水的存在是水泥硬化必不可少的條件，有利于強度的發展，水泥標號是水泥主要技術指標，它取決于熟料的礦物成分及其相對含量，在水泥凝結過程中放出大量熱量，放熱量的大小與快慢，首先決定于熟料中礦物的組成，此外水泥細度越細，水化作用越快，早期放熱量較大，因此，水泥標號越高，其水化放熱量越大，放熱速度也越快，硅酸鹽水泥早期強度高，水化熱大，耐熱性差，抗凍性好，耐熱性較差，耐凍性好，耐腐蝕與耐水性差;礦渣水泥早期強度低，后期強度較高，水化熱較小，耐熱性好，耐硫酸鹽侵蝕及耐水性較好，抗凍性差，干縮性較大;火山灰水泥：抗滲性較好，耐熱性較差，耐硫酸鹽侵蝕及耐水性較好;粉煤灰水泥干縮性較小，抗熱性較好，制成混凝土后，抗溫能力較差，抗碳化能力差，氧化鎂含量不超過熟料5%，三氧化硫含量普通水泥，硅酸鹽水泥，火山灰水泥及粉煤灰水泥不超過3.5%，礦渣水泥不超過4%，細度用0.08mm篩孔余不超過15%，凝結時間初凝不得早于45分鐘，終凝不得遲于12小時，安定性試驗用沸煮法試驗合格。因而，水泥劑量是根據技術和經濟兩個方面的因素加以確定，在保證土的性質能起根本變化，且能保證水泥土達到所規定強度和穩定性的前提下，采用盡可能低的水泥劑量，水泥的這一最低用量可以有很大的變化范圍，視水泥活性，被穩定土的性質以及對水泥穩定土提出的技術要求而定。

3 水泥穩定土基層施工中的質量控制措施

3.1 做好施工前的準備工作，控制環境影響

水泥穩定土基層施工質量質量控制工作進行中必須加強對施工環境的有效控制，控制外部環境產生對工程質量建設產生的不良影響。在正式施工前，工程設計人員、施工人員、管理人員以及監理人員能夠對施工環境進行全面的勘察分析，從水文條件、巖土狀況、氣候狀況等方面進行詳細的了解，在數據資料信息全面收集基礎上，反饋到水泥穩定土基層施工方案形成中。工程施工質量管控人員能夠根據前期勘察，預測水泥穩定土基層施工中可能出現的不利環境問題，提前制定預防方案，縮小不利影響，控制工程質量。如，在山區進行公路施工中，為了避免崩塌或塌方給工程質量建設產生不利影響，提前做好相應的防護工作，維護工程建設到位，營造良好的施工環境，提升工程建設質量。

3.2 加強施工材料質量管理，提升質量建設水平

水泥穩定土基層質量管控中，注重施工材料質量管理，是提升瀝青混凝土材料的核心工作。首先，合理采購施工材料，選擇性價比高的施工材料，在將材料正式投入施工之前，加強對材料進場之前的檢驗評定，只有完整的、質量無缺陷的材料才能夠投入到實際工程施工建設中。

3.3 做好配合比設計

在實際開展水泥穩定土施工配合比設計工作時，必須提高對水泥用量的重視程度，對其進行嚴格控制。進而保障基層強度不會受到破壞，為在真正意義上實現對水泥用量的有效降低，需要從基層集料級配角度著手。施工的同時需要實現對集料原材料及配的嚴格控制，將細集料含量控制在最小范圍內，尤其是要提高對0.075mm粒徑以下土含量的重視程度。克服水泥含量越高以及基層強度越高的錯誤觀點，是開展施工監理質量控制管理工作必須高度重視的內容，利用正確的理論指導開展科學合理的施工工作。

3.4 建設高水平的專業施工隊伍

一方面，水泥穩定土基層工程質量施工中，優先選擇經驗豐富、作業水平高的人員，每一個深入到工程施工中的人都必須持證上崗，強化對施工人員前期職業技術水平和職業道德素質的審核評估，評估結果合格的人員才能參與到工程施工中;另一方面，對現有人員積極組織培訓教育，學習新技術和新工藝，對新材料施工應用性能和規格標準充分了解，通過系統化培訓，提升施工人員專業化水平和職業素養，有序的參與到工程施工建設中。

3.5 注重施工機械設備維修保養，提升工程建設質量

在促使水泥穩定土基層施工質量提升中，一方面，注重對施工機械設備的維修保養。從攪拌設備、碾壓到養護設備注重正式施工操作之前的維修養護，保證設備操作性能的科學性，促使設備運用到工程施工中能夠正常操作，滿足質量建設對設備操作需求;另一方面，合理選擇施工機械設備。根據實際瀝青混凝土攤鋪數量選擇平整和碾壓機械設備噸位數，保證機械設備選擇最終能夠符合平整和碾壓需求，碾壓滿足強度和硬度標準，為工程高質量建設奠定基礎。

3.6 做好基層裂縫控制

將集料與水泥和水按照一定的比例拌和，即可制成基層混合料。水泥的固化作用會在攤鋪碾壓成型后逐步散失，基層水分也是如此，基層體積在整體上呈現出不斷收縮的狀態，如果出現過大的收縮量，則會導致基層表面出現拉裂現象，最終引發裂縫，這種裂縫最大可達到30mm。很多基層斷面會被裂縫整個貫穿。從縱向角度來說，其分布距離均等。一般情況下。集料中的粗骨料含量會在水泥用量或者含水量逐漸提升的背景下不斷下降，其級配相對較差，加大裂縫出現的可能性。基層成型后的35天內是裂縫發生的集中時間，這一時間段也是水泥凝結以及基層強度形成最為關鍵的階段。后期雖然會發生改變，但是其幅度相當小，不會對工程整體造成破壞性影響。橫向裂縫問題普遍存在于基層當中，有效采取措施防止裂縫向上一層結構反射是其必須滿足的條件，嚴格控制施工含水量是半剛性基層施工提出的明確要求，比最佳含水量高出1%為最適宜的含水量。

3.7 做好養護工作

基層施工完成后，需要結合工程實際開展養護。確保其強度檢驗合格后，盡快開展上一層結構層的施工工作，防止因長時間的暴曬而出現開裂問題。

4 總結

水泥穩定土基層強度的影響因素很多，只有深入分析這些原因，才能從根本上采取有效的措施對其進行防治，總的來說，只有做好施工中的質量控制，才能有效調水泥穩定土基層的強度，減少施工后早期病害的出現，延長道路的使用壽命。

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