公路工程水泥稳定土的质量.doc

公路工程水泥稳定土的质量控制摘要：本文笔者在理论与实践基础上,分析了公路工程水泥稳定土存在的质量问题，并就如何进行水泥稳定土的质量控制做了简单探讨。关键词：公路工程；水泥稳定土；强度控制 水泥稳定土具有一定的抗拉强度和良好的稳定性 ，能适应各种不同的气候条件与水文地质条件 ，用水泥来稳定能显著地改善其物理力学性质 ，获得良好的整体性 、足够的力学强度 ，抗水性和耐冻性，水泥稳定土在公路工程中应用越来越广泛。1水泥稳定土的强度形成原理在水泥稳定土中，由于水泥用量很少，水泥的水化完全是在土中进行的，土对这一过程起着很大的影响，故凝结速度比在水泥混凝土中进行得缓慢。水泥与土拌和后，水泥矿物与土中的水分发生强烈 的水解和水化反应，同时从溶液中分解出氢氧化钙并形成其它水化物。当水泥的各种水化物生成后，有的自身继续硬化形成水泥骨架，有的则同有活性的土进行反应。1.1离子交换作用土中的黏土颗粒由于颗粒细小、比表面积大,因而具有较高的活性,当黏土颗粒与水接触时,黏土颗粒表面通常带有一定量的负电荷,在其周围形成一个电场,负电荷的离子就称为电位离子。带负电的黏土颗粒表面,进而吸引周围溶液中的正离子,如k+,na+等,而在颗粒表面形成了一个双电层结构,这些与电位离子电荷相反的离子就称为反离子。在双电层中电位离子形成了内层,反离子形成外层。靠近颗粒的反离子与颗粒表面结合较紧密,当黏土颗粒运动时,结合较紧密的反离子将随颗粒一起运动,而其他反离子不运动,由此在运动与不运动的反离子之间便出现了一个滑移面。1.2硬凝反应随着水泥水化 反应的深入 ，溶液中析出大量ca2+，当ca2+ 的数量超过上述离子交换的需要量后,则在碱性的环境中使组成粘土矿物的sio2和al2o3的一部分或大部分同ca2+进行化学反应 ，生成不溶于水的稳定的结晶矿物，由于生成了这种重新结合的化合物而增大了土的强度 ，这种反应为硬凝反应。1.3碳酸化作用石灰中的主要成分是ca(oh) 2,它能与溶解于水中的co2或空气中的co2反应生成caco3。由于新生成的caco3具有一定的胶结性,且难溶于水,加之该生成物晶体的持续生长及体积的增大而不断密实等因素,促进了二灰结构的形成。随着二灰结构的形成将在很大程度上阻碍空气与内部材料的接触,从而大大延缓该作用的程度。因此二灰材料的碳酸化作用是一个长期而缓慢的过程。综上所述 ，随着结晶进行的同时，结晶的析出端 ,也是就是露出晶边的al+ + +离子的正电荷将吸引结台于已析出晶面的 (ho)-离子的负电荷，结果晶面之问发生排斥 。从而形成所谓 “晶边晶面结合”的蜂窝状结构，把土中的矿物颗粒包络于蜂窝状结构里面，这就是水泥稳定土强度提高的过程。2水泥稳定土的强度控制影响水泥稳定土强度的因素是土质、水泥成分和剂量、水泥稳定土的含水量、工艺过程、养生条件等，只有控制了上述因素 ，就能控制好水泥稳定土的强度。2.1控制水泥稳定土的土质土的矿物成分对水泥稳定土的性质具有重要的影响 ，试验表明 ，除有机质或硫酸盐含量高的土以外，各种砂砾 、碎石、砂砾土、砂土、粉土和粘性土均可用水泥稳定 ，但是稳定效果不尽相 同。级配 良好的碎石，砂砾 ，砾石、砂 、粘土 ，砂或砾石的 7天无侧限抗压强度可达 2.810.5mpa以上 ，而粉质砂 、砂质粘土，粉质一砂质粘土 ，级配差的砂 ，粉土粉质粘土的7天无侧限抗压强度一般为 35mpa以下，所以在实际设计施工中，选用什么样的水泥稳定土要根据路面等级要求，及当地外部环境而定，高等级公路中多采用强度较高的水泥稳定碎石 (砂砾)，一般尤以水泥稳定碎石为好，因碎石是经过机械破碎，其级配易控制，条件如果允许，被选用较多，而砂砾却经常受周围环境的影响较大 ，在实际施工中、其砂砾级配控制不易，要随时进行砂砾筛分，调整其级配 ，经常要过几道筛，增加了施工难度，但由于料源所限时用砂砾可节省投资，而其它水泥稳定土多用于二级以下公路的基层 ，或高级路面的底基层。2.2控制水泥的成分和水泥剂量许多试验研究证明，水泥的矿物成分和分散度对其稳定效果有着明显的影响，实践表明对于同一种土质水泥矿物成分是决定水泥稳定土强度的主要因素 ，在通常的情况下，硫酸盐水泥的稳定效果好当水泥矿物成分相同时水泥稳定 土的强度随着水泥比表面和活性的增大而提高，同时水泥成分对水泥稳定土强度的影响程度在很大程度上取决于土质的成因及其胶体的化学性质。在硬化条件相似的情况下，当水泥的矿物成分相 同时，随着水泥分散度的增大，其他化学活性程度和硬化能力也有所增长，从而水泥稳定土的强度也大大提高，水泥稳定土的强度还在很大程度上取决于水泥的数量，即随着水泥剂量的增加，水泥稳定土的物理-力学性质也将显著地改善，但过多的水泥用量，虽可获得强度增加，但经济上是不合理 的如某水稳砂砾的试验配合比，水泥:砂砾为 4:96、5:95、6:96(重量比)，其7天无侧艰抗压强度分别为 2.5mpa、3.0mpa、4.8mpa。在实际施工中对现场的水稳砂砾混合料做试验，随着水泥量的增大，即使砂砾含泥量大于 3，如实测达9.8 ，而现场用 edta法测试水泥剂量达 7.1 ，以下为现场测试的 3组水稳砂砾 7天无侧限抗压强度 ，试件为1515，见下表。由此可见，水泥剂量过大，其水泥稳定材料强度将成比例增加，但过多地消耗水泥用量又不经济，并且在水泥稳定材料表面容易形成裂缝 。所以 ，在施工中一定要合理控制水泥剂量。3组水稳砂砾7天无侧限抗压强度2.3含水量对水泥稳定土的影响水泥稳定土中的含水量对其强度有重大影响 当其混合料 中含水量不足时，就不能保证水泥的完 全水化和水解作用 ，更不能达到保证最大压实度要 求，太多则容易出现反弹，气温变化时对含水量的控 制影响也很大，早上 7点控制的最佳含水量 ，至中午 11点左右就要考虑气温变化进行加水，补充气温升高而散失的水份 ，同样下午 5点左右又要考虑减水，在现场施工中，就出现过此类问题，早上对混合料的含水量测试 为 6.5 ，中午即为 4.5，中午加水达 6.9，下午不减水到傍晚 7:3o就出现局部反弹现象 ，对其混 合料的含水量测试达 9.2 ，所以 ，含水量 的控制一定要根据天气情况、原材料情况及时进行含水量测试 ，提供合适的施工配合比。2.4水泥稳定土的强度、工艺过程及养生条件控制。水泥稳定土和水拌和得愈均匀，一般现场用强制式的机械拌和效果较好，容易满足设计强度要求 ，而现场路拌 ，由于拌和 不易均匀 ，会使水泥剂量少的地方强度不能满足设计强度要求 ，而水泥剂量多的地方则出现龟裂，从开始加水拌和到完成压实的延迟时间，对水泥稳定土的密实度和强度有很大影响，增加湿拌的时 或湿拌结束后延迟压实 ，水泥就会产生部分结硬作用 ，一方面影响到水泥稳定 土的压实度而压实度对水泥稳定土的强度影响很大，另一方面将破坏已结硬水泥的胶凝作用，使水泥稳定土的强度下降 ，水泥稳定土需要湿治养生，使在混合料中能维持足够的水分，以满足水泥的需要，养生湿度愈高，水泥稳定土的强度增长愈快，温度低，强度增长慢，所以规范严格规定温度5以下不宜施工。3小结水泥稳定土有良好的板体性，它的水稳性和抗冻性都较好，水泥稳定土的初期强度高并且强度随龄期增长 它的力学强度还可视需要而调整 ，它的 7d