水泥稳定土基层强度的影响因素及施工质量控制分析
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摘 要
在水泥稳定粘性时，总不可避免地会留下一些未被粉碎的土团粒，在拌制水泥土时将出现由水泥浆包裹土团粒现象，在水泥土中不可避免地产生强度较大的具有水稳定性的水泥石区域和未完全被水泥稳定的强度较差的区域，两者在空间相互交换，形成一种独特的水泥土骨架，从而影响到水泥稳定土的强度。基于此，文章对水泥稳定土基层强度的影响因素及施工质量控制要点进行了总结和分析，希望能更好地提高水泥稳定土基层的强度，提高公路的施工质量。
关键词
水泥稳定土基层;强度;施工质量
中图分类号： U416.21 文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.11.066
1 水泥稳定土基层概述
1.1 水泥稳定土基层的主要特点
水泥稳定土是水泥作为结合料的混合料统称，不仅包括用水泥稳定各种细粒土，也包括用水泥稳定各种中、粗粒土。水泥稳定土基层属于半刚性基层，稳定性、板体性较高，但是水泥与各类粒料土经加水拌和、压实后内部发生水化反应，混合料的水分逐渐减少，受多种因素影响，水泥稳定材料会出现收缩，继而产生裂缝问题，若上部面层厚度不足，裂缝会逐渐反映到面层上。
1.2 水泥稳定土基层材料的构成
水泥稳定土基层主要是由水泥、土混合在一起构成。其中，矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥都能用于稳定土，但一般情况下最好选择终凝时间在6h 以上、标号较低的水泥类型，其他类型水泥不建议使用;另外，只要是经过粉碎的土都可用水泥进行稳定，但有机质、硫酸盐含量超标的土或者胀缩性黏土都不宜选择。
2 影响水泥稳定土基层强度的因素
2.1 材料含水率及干容重
水泥稳定土混合料的含水量需要满足水化作用和压实需求。水泥水化作用会影响基层强度，若含水率较低，水泥无法充分水化，就不能达到预期的水泥稳定土效果，基层强度就会降低。另外，水泥稳定土的强度还会随混合料干容重的增加而增大，干容重越大，则水泥稳定土基层的压实效果越好。
2.2 土质
黏性土的水泥稳定土强度高，但高液限黏土施工不易粉碎粉质低液限砂土的优点是：便于就地取材，易于拌和，路面裂缝少，但有抗剪力低，碾压松散，成型难的缺点，为保证施工质量，对采用的土质，要考虑其强度，也要考虑施工时容易粉碎和碾压成型。实践证明级配良好的砾石黏土7天无侧限抗压强度达2.8MPa以上，粉質砂，砂质黏土7天无侧限抗压强度达1.7MPa以上，粉质黏土级配差的砂7天无侧限抗压强度达0.7MPa以上，粉土、粉质黏土级配很差的砂0.7MPa以下。因此，稳定重黏土水泥用量过高而不经济，且重黏土难于粉碎和拌和，不宜用来作水泥稳定，液限不大于40，塑性指数不大于20，级配良好的土用水泥稳定时，可节约水泥，又可以得到良好的稳定效果。
2.3 水泥的成分和剂量
由石灰石和黏土等原料混匀后煅烧而成硬块，把水泥熟料与其他材料共同磨细，形成水泥。水泥加水拌和后，成为水泥浆，当水泥开始失去塑性时，称为水泥的“初凝”，随后水泥浆则逐渐变硬直至完全失去塑性时，叫作水泥的“终凝”，水泥在终凝之后强度逐渐发展，并随着时间的增长而成为坚硬的类似石料的材料，水泥的强度随时间而增长，早期增长很快，尤其是起初3～7天大约四周后才显著减慢，但如果温度，湿度适当，水泥的强度在几个月，甚至几年后还会增加，水泥凝结硬化及强度发展与温度、湿度关系极大，在高温下，水泥和水的作用速度加快，强度增长加快，强度越低的水泥对温度的敏感性越强，一般每上升5℃，凝结时间便提前1小时，如硅酸盐水泥在70-80℃的湿热条件下，能在4小时达到正常养护下28天强度的60%左右，因此，用蒸汽养护或其他措施来提高温度是加速水泥凝结硬化的方法之一，相反，在低温时，水泥的凝结硬化速度相反减慢，当温度降到其中水分结冰时，水泥的硬化作用即停止，而且有冻裂的可能，水的存在是水泥硬化必不可少的条件，有利于强度的发展，水泥标号是水泥主要技术指标，它取决于熟料的矿物成分及其相对含量，在水泥凝结过程中放出大量热量，放热量的大小与快慢，首先决定于熟料中矿物的组成，此外水泥细度越细，水化作用越快，早期放热量较大，因此，水泥标号越高，其水化放热量越大，放热速度也越快，硅酸盐水泥早期强度高，水化热大，耐热性差，抗冻性好，耐热性较差，耐冻性好，耐腐蚀与耐水性差;矿渣水泥早期强度低，后期强度较高，水化热较小，耐热性好，耐硫酸盐侵蚀及耐水性较好，抗冻性差，干缩性较大;火山灰水泥：抗渗性较好，耐热性较差，耐硫酸盐侵蚀及耐水性较好;粉煤灰水泥干缩性较小，抗热性较好，制成混凝土后，抗温能力较差，抗碳化能力差，氧化镁含量不超过熟料5%，三氧化硫含量普通水泥，硅酸盐水泥，火山灰水泥及粉煤灰水泥不超过3.5%，矿渣水泥不超过4%，细度用0.08mm筛孔余不超过15%，凝结时间初凝不得早于45分钟，终凝不得迟于12小时，安定性试验用沸煮法试验合格。因而，水泥剂量是根据技术和经济两个方面的因素加以确定，在保证土的性质能起根本变化，且能保证水泥土达到所规定强度和稳定性的前提下，采用尽可能低的水泥剂量，水泥的这一最低用量可以有很大的变化范围，视水泥活性，被稳定土的性质以及对水泥稳定土提出的技术要求而定。
3 水泥稳定土基层施工中的质量控制措施
3.1 做好施工前的准备工作，控制环境影响
水泥稳定土基层施工质量质量控制工作进行中必须加强对施工环境的有效控制，控制外部环境产生对工程质量建设产生的不良影响。在正式施工前，工程设计人员、施工人员、管理人员以及监理人员能够对施工环境进行全面的勘察分析，从水文条件、岩土状况、气候状况等方面进行详细的了解，在数据资料信息全面收集基础上，反馈到水泥稳定土基层施工方案形成中。工程施工质量管控人员能够根据前期勘察，预测水泥稳定土基层施工中可能出现的不利环境问题，提前制定预防方案，缩小不利影响，控制工程质量。如，在山区进行公路施工中，为了避免崩塌或塌方给工程质量建设产生不利影响，提前做好相应的防护工作，维护工程建设到位，营造良好的施工环境，提升工程建设质量。 3.2 加强施工材料质量管理，提升质量建设水平
水泥稳定土基层质量管控中，注重施工材料质量管理，是提升沥青混凝土材料的核心工作。首先，合理采购施工材料，选择性价比高的施工材料，在将材料正式投入施工之前，加强对材料进场之前的检验评定，只有完整的、质量无缺陷的材料才能够投入到实际工程施工建设中。
3.3 做好配合比设计
在实际开展水泥稳定土施工配合比设计工作时，必须提高对水泥用量的重视程度，对其进行严格控制。进而保障基层强度不会受到破坏，为在真正意义上实现对水泥用量的有效降低，需要从基层集料级配角度着手。施工的同时需要实现对集料原材料及配的严格控制，将细集料含量控制在最小范围内，尤其是要提高对0.075mm粒径以下土含量的重视程度。克服水泥含量越高以及基层强度越高的错误观点，是开展施工监理质量控制管理工作必须高度重视的内容，利用正确的理论指导开展科学合理的施工工作。
3.4 建设高水平的专业施工队伍
一方面，水泥稳定土基层工程质量施工中，优先选择经验丰富、作业水平高的人员，每一个深入到工程施工中的人都必须持证上岗，强化对施工人员前期职业技术水平和职业道德素质的审核评估，评估结果合格的人员才能参与到工程施工中;另一方面，对现有人员积极组织培训教育，学习新技术和新工艺，对新材料施工应用性能和规格标准充分了解，通过系统化培训，提升施工人员专业化水平和职业素养，有序的参与到工程施工建设中。
3.5 注重施工机械设备维修保养，提升工程建设质量
在促使水泥稳定土基层施工质量提升中，一方面，注重对施工机械设备的维修保养。从搅拌设备、碾压到养护设备注重正式施工操作之前的维修养护，保证设备操作性能的科学性，促使设备运用到工程施工中能够正常操作，满足质量建设对设备操作需求;另一方面，合理選择施工机械设备。根据实际沥青混凝土摊铺数量选择平整和碾压机械设备吨位数，保证机械设备选择最终能够符合平整和碾压需求，碾压满足强度和硬度标准，为工程高质量建设奠定基础。
3.6 做好基层裂缝控制
将集料与水泥和水按照一定的比例拌和，即可制成基层混合料。水泥的固化作用会在摊铺碾压成型后逐步散失，基层水分也是如此，基层体积在整体上呈现出不断收缩的状态，如果出现过大的收缩量，则会导致基层表面出现拉裂现象，最终引发裂缝，这种裂缝最大可达到30mm。很多基层断面会被裂缝整个贯穿。从纵向角度来说，其分布距离均等。一般情况下。集料中的粗骨料含量会在水泥用量或者含水量逐渐提升的背景下不断下降，其级配相对较差，加大裂缝出现的可能性。基层成型后的35天内是裂缝发生的集中时间，这一时间段也是水泥凝结以及基层强度形成最为关键的阶段。后期虽然会发生改变，但是其幅度相当小，不会对工程整体造成破坏性影响。横向裂缝问题普遍存在于基层当中，有效采取措施防止裂缝向上一层结构反射是其必须满足的条件，严格控制施工含水量是半刚性基层施工提出的明确要求，比最佳含水量高出1%为最适宜的含水量。
3.7 做好养护工作
基层施工完成后，需要结合工程实际开展养护。确保其强度检验合格后，尽快开展上一层结构层的施工工作，防止因长时间的暴晒而出现开裂问题。
4 总结
水泥稳定土基层强度的影响因素很多，只有深入分析这些原因，才能从根本上采取有效的措施对其进行防治，总的来说，只有做好施工中的质量控制，才能有效调水泥稳定土基层的强度，减少施工后早期病害的出现，延长道路的使用寿命。
参考文献
[1]钟永，曾理.山区高速公路长大纵坡段车辙病害分析及防治措施[J].公路工程，2012（03）：20-24+29.
[2]毕佳蕾，沈振中，旦增赤列.振冲碎石桩复合地基的等效渗透系数计算方法[J].水电能源科学，2017（11）：87-90.
[3]吴秀发，张小亭.同步碎石联结层性能指标及影响因素研究[J].公路工程，2014（05）：141-144+285.
[4]徐芳.浅析农村公路水泥混凝土路面的养护与管理[J].中国科技投资，2013（17）：168+159.
[5]云学.浅谈城市道路沥青混凝土路面施工质量控制措施[J].科技创新与应用，2012（03）：97-99.
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