浅析水泥稳定土强度的影响因素
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作者: 梅德国
摘要：本文从土的化学成分、土的物理组成、水泥的类型和剂量、混合料的干密度和含水量、施工中的控制方法等方面论述了影响水泥稳定土强度的因素，并提出了控制方法。
关键词：水泥;强度;施工
许多试验研究结果表明，影响水泥稳定土强度的因素很多，其中主要的因素有：土的化学成分，土的物理组成，水泥的类型和剂量，水泥土混合料的含水量，水泥土混合料的拌和及压实，添加料、外掺剂等。
1 土的化学成分
土的成分可分成三种：惰性的（砾石、砂和粉粒）；有害的（有机质，硫酸盐）；有益的（碳酸钙，某种粘土矿物，氧化铁和氧化铝）。适宜水泥稳定的大多数土的主要成分是砾石、砂和粉粒只有少数土的化学成分是个突出因素。
土中含有有机质对水泥稳定是很有害的。为此，在用水泥稳定土做底基层时，土中有机质不得超过2%，做基层时，土中有机质的含量不得超过0.5%。含有碳酸钙、氧化铁和氧化铝的土是适宜水泥稳定的，并且用较低剂量的水泥就可以得到相当高的抗压强度。
黏土成分，虽然从物理组成的观点，土中含的粘粒成分超过5%对水泥稳定是有害的，但从化学作用的观点，土中含有少量粘粒成分对水泥稳定是有利的。因为黏土有灰结作用，水泥水化过程中，释放出的石灰与粘粒结合产生额外的胶结物质。不过，就水泥稳定土的干缩性和温缩性而言，土中含有粘粒是不利的。粘粒含量愈多，干缩性和温缩性愈大。实践证明，水泥稳定不含黏土的砂砾和裂缝最少。
2 土的物理组成
土的颗粒组成以及土中粘粒成分的含量是影响水泥稳定土物理性质的主要因素。土中粘粒成分的含量直接影响水泥稳定土压实时能达到的最大干密度、为得到最大干密度所需的最
佳含水量、细粒土的粉碎以及与水泥拌和的难易程度。水泥稳定土延迟压实对其强度损失的
影响以及水泥稳定土基层或底基层的裂缝也都与土的物理组成有关。
良好的级配对保证水泥稳定土的强度和耐久性是至关重要的，实践证明，用同一剂量的水泥稳定级配良好的集料，其强度和耐久性比稳定级配不好的集料的强度和耐久性要高得多。级配好坏还直接影响水泥剂量。改善集料的级配以减少水泥用量是减少水泥稳定土基层裂缝的重要措施之一。
砂砾土或碎石土中0.075mm以下颗粒的含量对水泥稳定混合料的弯拉强度、抗压强度和弹性模量有很明显的影响。通常是0.075mm以下颗粒含量愈多，水泥稳定混合料强度和弹性模量愈小。如果级配粒料中的细土没有塑性，则粒料中有少部分0.075mm以下的粉料，反而可以增加水泥处治混合料的强度。
细粒黏性土的塑性指数愈大，土愈难粉碎。土的粉碎程度对水泥稳定土的强度和耐久性
也有明显的影响。土粉碎得不好，土团愈大，水泥土的强度和耐久性愈差。因此，一般情况下必须严格限制土颗粒的最大粒径。
3 水泥的类型和剂量
水泥稳定土通常采用硅酸盐水泥。由于从拌和到压实，通常需要的时间至少为2h，所以一般不采用快硬水泥或早强水泥。水泥的终凝时间越长，从拌和到压实的延迟时间对水泥土混合料的于密度及抗压强度的影响越小。因此，一般要求水泥的终凝时间大于6h，否则应掺人适量的缓凝剂。
在用于稳定土的水泥剂量范围内，水泥稳定土的强度随水泥剂量而增加。为了满足耐久性指标，水泥剂量一般以偏小为宜，国外一般限制水泥的最大剂量不超过5%-6%。我国路面基层施工规范规定水泥的最大剂量不超过5%。
4 混合料的干密度和含水量
水泥稳定土的干密度对其强度的影响很大。干密度值越高，抗压强度相对提高。但干密度对水泥稳定土强度的影响不如其对普通级配集料强度的影响大。
足够的水分对水泥土混合料是必要的。水泥水化和压实都必须有适量的水。水泥稳定土的干密度--含水量关系与天然土的相同。对于一定的压实功能，存在一个能达到最大干密度的最佳含水量。大部分水泥稳定土的最大干密度和最佳含水量与未加水泥的原土的最大干密度和最佳含水量大致相同，某些水泥稳定土的最大干密度和最佳含水量与原土的最大干密度和最佳含水量虽有明显的差别，但一般差别在0.16―0.048g／m3之间。砂或砂质土用水泥稳定后，其干密度通常有所增加；对于重黏土，用水泥稳定后，其干密度也有少量增加；对于轻黏土和中等黏土，则很少增加或不增加；对于粉土，则干密度还可能减少。
对于水泥稳定中粒土和稳定粗粒土，碾压时混合料的含水量宜较最佳含水量大0.5%-1.0%；对于水泥稳定细粒黏性土，碾压时混合料的含水量宜较最佳含水量大1%-2%，以满足水泥水化的需要，同时弥补碾压过程中含水量的损失。
5 施工中其他因素
在施工过程中，配料的准确性、拌和的均匀性、各工序配合等也直接影响水泥稳定土的强度和耐久性。
拌和均匀性的重要度是水泥在水泥稳定土中的作用所决定的。要使水泥在稳定土中发挥最大的效果，必须使水泥在土中均匀地分布。拌和的均匀性与拌和方法直接相关。拌和方法常见的有三种：一是在固定场地在拌和机内集中拌和，另一种是就地拌和，第三种是用移动式拌和机沿路拌和。三种拌和方法，第一种效果最好，利于质量控制，目前高速公路施工强制规定要求采用此法，第三种效果次之，普通公路施工可以采用，就地拌和效果最差，质量最不利控制，一般不再采用。各工序之间的配合上的要求是水泥在水泥稳定土中强度形成机理所决定的。水泥遇到水就要开始水化作用，因此，水一旦加入水泥土混合料中（事实上土中都有一定的含水量，水泥同土拌和在一起时），就应该尽快完成拌和，尽快将混合料摊平并整成路拱形状，立即开始碾压。如果不立即进行碾压或湿拌时间拖长，水泥就会产生部分结硬作用。碾压时，为了破坏已经形成的水泥的这种胶结作用，就要花费额外的压实功能，从而影响水泥稳定土的压实度。所有这两种因素都会导致水泥稳定土强度的损失。强度损失的程度与水泥水化的速度有关，而水泥的水化速度则与水泥类型、温度以及土的化学成分有关。因此，不同情况下的水泥稳定土的强度损失可能变化很大。因此，在实际施工时，应该使用拌和效率高的机械，并使拌和、摊铺、碾压几道工序紧紧相接，尽可能缩短从加水拌和到压实的间隔时间，通常控制在2―3h内完成压实。
6 结束语
水泥稳定土的强度，直接影响路面质量，必须重视。但是，只要在土的化学成分、土的物理组成方面认真分析，选择合适的水泥类型选择和剂量，控制混合料的干密度和含水量，加强施工中的过程管理和控制，可以得到满足强度要求的水泥稳定土基层结构。
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