学文网【摘 要】水泥稳定类基层的材料要求及强度形成、施工工艺。
【关键词】水泥稳定类基层 强度 施工工艺
1 概 述
直接位于沥青面层下、用高质量材料铺筑的主要承重层或直接位于水泥混凝土面板下、用高质量材料铺筑的一层称为基层。在粉碎的或原状松散的土（包括各种粗、中、细粒土）中，掺入适当的水泥和水，按照技术要求，以拌和摊铺，在最佳含水量时压实及养生成型，其抗压强度符合规定要求，以此修建的路面基层称水泥稳定类基层。水泥稳定类基层具有良好的整体性、足够的力学强度、抗水性和耐冻性。其初期强度较高，且随龄期增长而增长。近年来，在我国一些路面工程中，水泥稳定土可用于路面结构的基层和底基层，在保证路面使用品质上取得了满意的效果，所以应用范围很广。
2 强度形成原理
在利用水泥来稳定土的过程中，水泥、土和水之间发生了许多非常复杂的作用，从而使土的性能发生了明显的变化，这些作用可分为：
（1） 化学作用；（2）物理―化学作用；（3）物理作用；
现就其中的一些主要作用过程阐述如下：
1）水泥的水化作用
在水泥稳定土中，首先发生的是水泥自身的水化反应，从而产生出具有胶结能力的水化产物，这是水泥稳定土强度的主要来源。水泥水化生成的水化产物，在土的孔隙中相互交织搭接，将土颗粒包覆连接起来，使土渐渐丧失了原有的塑性等性质并且随着水化产物的增加，混合料也渐渐坚固起来。但是水泥稳定土中水泥的水化与水泥混凝土中水泥的水化之间还有所不同。这是因为（1）土具有非常高的比表面积和亲水性；（2）水泥稳定土中的水泥含量较少；（3）土对水泥的水化产物具有强烈的吸附性；（4）在一些土中常存在酸性介质环境。由于这些特点，在水泥稳定土中，水泥的水化硬化条件较混凝土中差得多，特别是由于粘土矿物对水化产物中Ca（OH）2具有极强的吸附和吸收作用，使溶液中的碱并降低，从而影响了水泥水化产物的稳定性。
2）碳酸化作用
水泥水化成的Ca（OH）2，除了可与粘土矿物发生化学反应外，还可以进一步与空气中的CO2发生碳化反应并生成碳酸钙晶体。其反应如下：
Ca（OH）2+ CO2+nH2O=CaCO3+（n+1） H2O
碳酸钙生成过程中产生休积膨胀，也可以对土的基体起到填充分和加固作用；只是这种作用相对来讲比较弱并且反应过程缓慢。
3 影响强度的因素
1）土质
土的类别和性质是影响水泥稳定土强度的重要因素，各类砂砾土，砂土，粉土和粘性土均可用水泥稳定，但稳定效果不同。试验和生产实践证明，用水泥稳定级配好的碎（砾）石和砂砾，效果最好，不但强度高，而且水泥用量少；其次是砂性土；再次之是粉性土和粘性土。重粘土难于粉碎和拌和，不宜单独用水泥来稳定，因此一般要求土地的塑性指数不大于17。
2）水泥的成分和剂量
各种类型的水泥都可经用于稳定土。但试验及实践表明，水泥的矿物成分和分散度对其稳定效果有明显影响。对于同一种土，通常情况下硅酸盐水泥的稳定效果最好，而铝酸盐水泥较差。
3）含水量
含水量对水泥稳定土强度影响很大，当含水量不足时，水泥不能在混合料中完全水化和水解，发挥不了水泥对土的稳定作用，影响强度形成。同时含水量小，达不到最佳含水量也影响水泥稳定土的压实度。因此使含水量达到最佳含水量的同时，也要满足水泥完全水化和水解作用的需要为好。
4）施工工艺过程
水泥、土和水拌和的均匀，且在最佳含水量下充分压实，使之干密度最大，其强度和稳定性就高，水泥土从开始加水拌和到完成压实的延迟时间要尽可能最短，一般要在6小时以内。若时间过长，则水泥凝结，在碾压时，不但达不到压实度要求，而且也会破坏已结硬水泥的胶凝作用，反而使水泥稳定土强度下降。在水泥终凝时间达不到规定要求时，可以使用一定剂量的缓凝剂，但缓凝剂的品种和具体数量应根据试验确定。
水泥稳定土需要湿法养生，以满足水泥水化形成强度的需要。养生温度越高，强度增长的越快，因此，要保证水泥稳定土养生的温度和湿度条件。
4材料要求
（1）土：凡能被粉碎的土都可用水泥稳定，宜做水泥稳定类基层的材料有：石渣、砂屑、砂砾、碎石土、砾石土等。碎石或砾石的压碎值对于高速公路和一级公路应不大于30%，对于二级和二级以下公路应不大于35%。
对于二级公路以下的一般公路：当水泥稳定土做基层时，颗粒最大粒径不应超过40mm（指圆孔筛），对于高速公路和一级公路，颗粒最大粒径不应超过31.5mm（指方孔筛）。土的颗粒组成应符合表1规定，同时土的均匀系当选应不大于5，细粒土的塑性指当选不应超过17。实际工作中，宜选用均匀系数大于10，塑性指数小于12的土。
水泥稳定土的颗粒组成 表1
筛孔尺寸（mm）
40 31.5 19 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075 液限 塑限
通过百分率（%）（基层） 100 88-99 57-77 29-49 17-35 8-22 0-7
通过百分率（%）（底基层） 100 93-98 74-89 49-69 29-52 18-38 8-22 0-7
（2）水泥
普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥都可能用于稳定土，但应选用终凝时间较长（宜6小时以上）的水泥。早强、快硬及受潮变质的水泥不应使用。宜采用标号较低的水泥。
（2） 水
饮用的水，均可以应用。
5 水泥稳定粒料施工
1） 底基层准备2）
按底基层的有关检验标准进行复检，凡不合格的路段应进行整修，使其达到标准，底基层表面应平整、坚实、具有规定的路拱，没有任何松散和软弱地点。
2）一般规定
①水泥稳定碎石基层施工期限的最低气温在5°C以上，并在一次冰冻到来之前半个月到一个月完成。
②水泥稳定碎石混合料从拌和到碾压之间的延续时间宜控制在3～4小时。
③确定每一作业段的合理长度时，必须综合考虑下列在素：
1水泥的终凝时间；
2施工季节和气候条件；
3延缓时间对混合料密度和抗压强度的影响；
4施工机械的效率和数量；
5操作的熟练程度；
3）拌和方法和摊铺
①混合料应在中心拌和厂拌和，可采用间歇式或边续式拌和设备。
②所有拌和设备都应按比例加料，配料要准确，其加料方法应便于监理工程师对每盘的配合比进行核实。
③拌和要均匀，含水量要略大于最佳值，使混合料运到现场摊铺碾压时的含水量不小于最佳含水量。运距远时，运送混合料的车箱应加覆盖，以防水分损失过多。
④用平地机或摊铺机按松铺厚度摊铺，但摊铺要均匀，如有粗细料离析现象，应以人工或机械补充搅拌。
4）整型
对二级以下公路所用混合料，在摊铺后立即用平地机初步整型。在直线段上，平地机由两侧向路中心进行刮平；在曲线段上，平地机由内侧向外侧进行刮平，需要时再返回刮一遍。
5）碾压
①整型后，当混合料的含水量等于或大于最佳含水量时，应先在全宽范围内先静压1～2遍，然后打开振动器均匀压实到规定的压实度。碾压时振动轮必须重叠，通常除路面的两侧应多压2～3遍以外，其余各部分碾压次数尽量相同。
②严禁压路机在已完成的，或正在碾压的路段上“调头”或急刹车。
③碾压过程中，如表层蒸发过快，应尽快补洒少量的水。
④碾压过程中，如有“弹簧”、松散、起皮等现象，应及时处理，使其达到质量要求。
6）养生及交通管制
每一段碾压完成后应立即开始养生，不得延误，在整个养生期间都应使水泥稳定碎石层保持潮湿状态，并且应封闭交通，当不能封闭交通时，应限制重车通行，其车辆车速不得超过30Km/h，养生结束后，如其上为沥青面层，应先清扫基层，验收合格后立即喷洒透层或粘层沥青。
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