路基及支挡结构作业

1、高速铁路路基填料的选择与改良摘要：铁路的飞速发展对路基提出了新的要求。要保证铁路高速、安全、平稳的运行，必须对路基的变形进行严格的控制，与此直接相关的就是路基填料的选择与改良。本文对路基填料的分类做了简要介绍，提出了三种路基填料改良方法，结合相关规范要求验证了其改良效果，并介绍了其在实际生产中的应用。：石灰土、粉煤灰、填料、高速铁路1路基填料选择与改良的相关背景我国幅员辽阔，铁路经过的地区比较复杂，路基作为铁路的重要组成部分，直接承受列车的荷载及各种附加力，铁路路基本体必须有足够的强度和一定范围内的变形，所以作为承载高速铁路的基础路基的设计得到越来越广泛的重视，把路基作为土工结构物来设计的理念

2、在路基设计中逐步得到体现。为了满足铁路需要，保证安全，提高铁路路基质量，铁道部建设司近十几年先后几次对铁路路基设计规范进行了修订，在我国铁路末”的要求，设计标准有了很大的提高。式发展时提出了“强本简高速铁路列车的高速、安全、平稳运行对路基变形提出了更高的要求，路基变形直接反映在轨面上，它对轨面的影响主要表现为垂直下沉，除路基自重产生的压密下沉之外，在列车多次重复荷载下还产生累计变形(塑性残余变形)，过大的或不均匀下沉将导致路基病害，造成轨道不平顺，既加剧列车与线路的动力作用，也不利于列车的高速行驶。因此，填料工程性质的好坏将直接关系到填料路基的质量。为控制路基变形，京沪高速铁路线桥隧站设计暂行

3、规定要求使用A，B 组填料或经过改良的C，D 组填料。随着国家铁路的第六次大提速的完成，快速铁路对路基的基床承载力与沉降变形要求更高。要达到高速、舒适、安全运行的目的，对线路来说必须确保轨道结构几何尺寸的高度平顺和稳定，而这依赖于给轨道结构提供一个强度高、刚度大且纵向变化均匀、长久稳定的路基。而仅局限于选线时尽量绕避不良地质地段，避免深挖是不够的，铁路路基的填料选择、沉降控制与观测、路基的防排水能力，以及过渡段设计等方面显得更加重要。其路路基的填料种类、压实标准与铁路路基的沉降控制有着密切的联系。因此，本文就铁路路基的填料选择与填料改良这两方面做简要的介绍。2路基填料2.1 路基填料的基本要求

4、填料是指铁路路基等土工建筑物的原材料。多年的工程实践证明，填料质量的好坏，直接关系到铁路建筑物的强度的高低与变形，已经越来越被工程界所重视。路基填料的基本要求有刚度要求强度要求水稳性与排水性要求耐久性要求2.2 填料的分类根据填料的岩土工程性质及其适用条件可以将填料划分为以下五类：A 组优质填料，级配良好的碎石、含土碎石，级配良好的粗圆砾、粗角砾、细圆砾、细角砾，级配良好的含土粗圆砾、含土粗角砾、含土细圆砾、含土细角砾，级配良好的砾砂、粗砂、中砂、，含土砾砂、含土粗砂、含土中砂、含土细砂。B 组良好填料，级配不好的碎石、含土碎石，细粒含量 15%30%的土质碎石，级配不好的粗圆砾、粗角砾、细圆

5、砾、细角砾，级配不好的含土粗圆砾、含土粗角砾、含土细圆砾、含土细角砾，细粒含量 15%30%的土质粗圆砾、土质粗角砾、土质细圆砾、土质细角砾，级配良好的细砂，级配不好的砾砂、粗砂、中砂，细粒含量大于 15%的含土砾砂、含土粗砂、含土中砂。C 组可以使用的填料，细粒含量大于 30%的土质碎石，级配不好的细砂，含土细砂，粉砂，低液限粉土、粉质粘土、粘土。D 组不应使用的填料，高液限粉土、粉质粘土、粘土。E 组严禁使用的填料，机土。2.3 不同类型填料的工程性质（1）坚硬的石块，如花岗岩、石灰岩、石英岩等岩石块体，最高的抗压强度和抗剪强度，作为填料，浸水后强度不变，耐风化、抗冻、抗磨，为最佳的路堤填

6、料。适用于各种气候条件下的路堤，最适宜浸水路堤。在施工时，不应乱堆乱填，否则石块间的孔隙过大，可能引起沉落变性。A、B 类填料路基边缘和边坡的散落问题，以及压实控制问题、坡面防护问题。（2）中砂、粗砂、砾石土、碎石土、卵石土，这些土体无粘聚力或粘聚力很小，其抗剪强度以内摩擦角为主，这类砂石土体颗粒之间的摩擦系数大，压缩性小，透水性大，强度不受含水量影响，是很好的填料，适用于浸水路堤。这类土体中如果粘性土含量较小（15%），因颗粒之间无粘聚力，施工时在边坡表面容易散落，因此应该分层填筑。A、B 类填料路基边缘和边坡的散落问题，以及压实控制问题，坡面防护问题。（3）粘土：土体抗剪强度以粘聚力为主，

7、内摩擦角较小。土体浸水后，强度将大大降低。当粘土的塑性指数小于 25 时，仍可以用作填料。当塑性指数再大时，浸水后土体膨胀，干燥时龟裂，且冬季冻胀剧烈，雨季容易翻浆冒泥，因而不易用作填料。如果，不得不用时，只能用于路堤料包起来。，周围用其它较好的填一般粘性土：包括粘砂土和砂粘土，其抗剪强度由内摩擦角和粘聚力组成，强度的大小主要取决于土体密实程度和含水量，密实程度越高，强度越大；土体浸水后，其抗剪强度显著降低，粘土颗粒含量越多，强度降低越显著。这类土体分布广泛，是常用的路堤填料之一。按规定夯填压密后，得到足够的强度和稳定性，是较好的路堤填料。施工时宜在最佳含水量的条件下进行压实。粉砂、细纱：这类

8、土的抗剪强度较低，稳定性差。干燥时容易被风蚀流散，遇到水时容易液化，是较差的填料之一。若不得不用时，应该放缓边坡，并应该采取相应的边坡防护。由于这类土体容易发生振动液化，故不易用作浸水路堤。易风化软岩：这类填料在未风化之前强度相对较大，所以在施工时不易被压实，石块间孔隙大。运营后，随着时间的推移，岩石不断被风化，特别是遇水后，产生崩解，强度显著降低，稳定性较差，使路堤产生较大的沉陷，因而易风化软岩是稳定性较差的填料。其它填料：如各种矿碴，当其强度较大，并有良好的透水性时，也是较好的填料。淤泥、淤泥质土、白垩及滑石类土等都是容易吸水，稳定性差的土，因此，一般都不用作填料。填料。带草皮的表层土体因

9、不易压实，草皮易腐烂，一般也（8）特殊土类型填料，如膨胀土的胀缩性、黄土的湿陷性、冻土的冻胀融沉、盐渍土的膨胀与腐蚀等，应该注意其特殊性，予以考虑减小或消除特殊性质对路基稳定性的影响。2.4 路基填料的适用性判别高等级铁路的路基填筑标准及对路基工后沉降的要求均远高于普通铁路。因此必须特别重视对路基填料的勘察、鉴定、分类工作，慎重对待取土场的选择。对填料需严格把关，在勘察设计阶段就应当作为一项专门的工作来进行，对其工程特性，适用性进行必要的试验工作后作出专门的评价，以确定该取土场的填料用作路基本体或基床底层是否合格，否则需考虑改良土方案或变更取土场。由于地区不同，路基填料也千差万别，根据铁路路基

10、设计规范相关规定，对于巨粒土、粗粒土填料根据颗粒组成，颗粒形状，颗粒级配、细粒含量、抗风化能力等来分为A、B、C、D 组，细粒土填料根据液限含水量L 进行填料分组，当L40时为粉土，为组，当L40时为黏性土，为D 组，有机土为 EC组。根据京沪高速铁路设计暂行规定的有关规定，路基填筑质量必须要满足有关压实标准的要求，事实上不是所有的路基填料都能满足这一点。通过运专线的实践证明，的确不是所有的 A、B、C 组填料都能满足高速铁路的压实要求。当级配不良或黏粉比过小时就可能达不到压实要求。这就要求在勘测设计阶段和施工前对土源进行详细判别。根据客运专线和高速铁路有关规范的规定，采用下列方法对填料进行判

11、别。粒土(砾砂、粗砂、中砂)当级配连续，曲线平滑的粗粒土不均匀系数Cu12，Cc=0.84 时；与最大干密度相对应的最小孔隙率 n31%时。如果能够满足以上两个条件之一时，可初步判定该粗粒土能够满足高速铁路路粒土(粉黏土)黏粉比m0.22；床以下部位的压实标准的要求。无侧限抗压强度 qu160KPa(或黏聚力 c65KPa)；不均匀系数Cu12，Cc=13。当粉黏土符合以上三条中的两条时，可以初步认为粉黏土能够达到高速铁路床以下部位的压实标准的要求。针对快速铁路对填料及压实标准的高要路求，一方面要在施工中积累资料，同时需要开展大量的室内外试验研究工作，研究制定填料适用性试验方法与判别标准，建立

12、一套适合我国地域特点，适用于路基设计、施工的填料分类。3填料的改良及应用3.1 填料加固与改良在比较平坦的地区，铁路路基取土比较，传统的做法是在考虑经济成本与可行性的同时，采取部分填料外运与集中挖坑取土或者薄取相结合，在集中挖坑取土后，再对取土场进行生态恢复，比如将取土坑留给当地百姓进行养鱼等经济生产。或者沿线与排水沟相结合，挖深拓宽排水沟。这两种传统方法由于简单便于实施，得到了人们广泛的认同，并在很多类似线路中得以应用。而今，随着科技发展，人们对生态环境保护意识的增强，在缺乏填料的地区修建铁路时，传统的取土方法被质疑对当地农业生态的破坏过于严重，因此，对铁路路基新型填料的探索一直没有停止。3

13、.1.1 路基填料加固的方法机械方法(如压实)压实方法是一种最简单、最基本的加固方法也是其他方法所必须用的技术措施。它通过一定的压实功作用，使土粒及粒团相互靠近，土体空隙减少，增大密实度，降低透水性，提高强度与稳定性，从而达到加固土体的目的。物理方法(如改善水温状况)掺加盐溶液的方法主要是通过离子交换，降低冰点和提高表面张力等作用，使土的结构得到改善，粘聚力得到提高，抗冻性有所改善，达到加固土体的目的。（3）加入掺加剂(粒料、粘土、盐溶液、有机结合料、无机结合料、高分子化合物及其它化学添加剂)掺加无机结合料的方法是利用结合料自身以及结合料与土之间的各种化学反应，在土体中形成网状晶体，把土粒和土

14、的粒团连接成整体，来提高土的强度、刚度和稳定性，达到加固土体的目的。掺加有机结合料的方法是利用各种低稠度的沥青，煤沥青或沥青乳液与天然状态的土(不加热)拌和而成，依靠沥青与土粒间的各种吸附过程以及在自然作用下沥青的“稠化”过程，而使土体具有良好的粘弹性和结构可恢复性，达到加固土体的目的。掺加高分子的方法是通过单体在土中发生聚合反应形成高度稳定的高聚合物，与土粒之间以物理化学作用而形成坚强稳定的键合，以达到加固的目的。（4）其他技术处理(如热处理、电化学加固)热处理方法是在高温作用下使土的性质和成分发生根本的不可逆的变化，获得较高的水稳定性和力学强度达到加固土体的目的。电化学加固方法是土体在长时

15、间直流电的作用下，发生一系列变化，使土的性质改变，稳定性提高，达到加固土体的目的。具体加固方法的选择应根据工程结构使用要求、结构物对加固的要求(强度、刚度、稳定性)，掺加剂或材料的供应情况、施工条件及当地的土性质等进行详细的技术经济比较后确定。3.2 改良填料的应用近几年，改良土在道路与铁道工程中发展较快，尤其是无机结合料，例如用石灰、水泥改良的石灰土、水泥土、石灰水泥土以及二灰土(石灰粉煤灰改良土、水泥粉煤灰改良土)等，这些改良土具有较高的抗压强度，且强度和模量随龄期不断增长，具有良好的稳定性。3.2.1 石灰土3.2.1.1 石灰土作用机理石灰土强度形成的机理在于在细粒土中掺入适量的石灰，

16、并在最佳含水量下拌匀压实，使石灰与土发生一系列的物理、化学反应，从而使土的性质发生根本的变化。石灰与土的相互作用一般分四个方面，第一是离子交换作用；第二是结晶硬化作用；第三是火山灰作用；第四是碳酸化作用。3.2.1.2 影响石灰土强度的灰质对石灰土强度的影响石灰质量应符合 III 级以上，并要尽量缩短石灰的存放时间。在同等石灰剂量下，质量好的石灰，改良效果好。实践证明，应用磨细的生石灰改良土效果好于熟石灰。这是因为生石灰在土中消解过程中放出大量的水化热，促进了石灰与土之间各种反应的进行。另外，刚刚消解的石灰具有较高的活性，有利于与土反应。石灰剂量对石灰土强度的影响石灰的剂量对石灰土强度影响显著

17、，石灰的含量较低时，石灰主要其稳定作用，使土的塑性、膨胀性降低，初步具有水稳性，密实度和强度得到稳定。随着剂量的增加，强度和稳定性均提高。但石灰的含量超过一定数量后，过多的石灰将沉积在土中孔隙而不参加反应会导致孔隙比增加、石灰土强度降低。因此，对于石灰改良土，存在最佳石灰剂量。含水量对石灰土强度的影响水是石灰土的重要组成部分，它促使石灰和土发生物理化学反应，形成强度。施工时水便于土的、拌和和压实，并且有利于养生.不同土质的石灰土各有其自己的最佳含水量。一般通过击实试验，来控制施工中的含水量，所用水应是干净的可饮用水。密实度对石灰土强度的影响石灰土的强度随密实度的增加而增长。实践证明，石灰土的密

18、实度每增减 1%，强度约增减 4%左右。而且密实的石灰土，其抗冻性、水稳性也好，缩裂现象也少，所以提高石灰土的密实度具有重要意义。养生条件对石灰土强度的影响石灰土的强度是在一系列复杂的物理、化学反应过程中逐渐形成的，而这些反应过程需要一定的温度和湿度条件。养生的影响包括养生条件和龄期两个方面。试验证温和一定的湿度对石灰土强度的形成很重要。空气养生过程中，石灰土试件的水分逐渐损失，因此其强度最低。恒温恒湿条件下养生，试件的强度最高。实践证明，暖和气候是石灰土养生的良好条件。在夏季高温天气，石灰土的强度随龄期增长很快。在秋末初冬低温天气，石灰土的强度随龄期很少增长。在冬季负温度的反复作用下，石灰土

19、的强度还可能显著降低。石灰土的强度随龄期的增长较水泥土慢的多。到 28 天龄期时，水泥土可达强度的 70%左右，而石灰土只能达到 30%左右的强度。石灰土的强度增长期很长，可达 8 一 10 年。(6)土的种类和成分对石灰土强度的影响石灰土的强度随土中粘粒含量的增多和塑性指数的增大而增加。土中粘土矿物增加或塑性指数的增大，使得土的化学活动性增强，有利于石灰与土的相互作用进行。石灰土的强度随土中有机质含量的增多而减少。有机质一般呈酸性反应，使土的PH 值降低，再者有机质本身的水稳性差，遇水激烈膨胀，致使土体的强度降低。石灰土的强度随土的PH 值增大而增大。土中溶液的碱性较大时，有利于土中硅铝矿物

20、两性氧化物等的解离，从而促进石灰与土之间的火山灰反应以及其他化学反应的进行。3.2.1.3 石灰土的优缺点国内外都在广泛使用石灰改良土，这是因为石灰土具有如下优点:石灰改良土具有较高的抗压强度。强度形成好的石灰土是一种整体性材料，具有板体作用，并且具有较好的水稳性。石灰特别适宜于其他掺入料不宜改良的塑性指数高的粘性土。石灰土是一种缓凝慢硬材料，从加水拌和到完成压实的延迟时间 (2 一 3天)对其强度没有明显影响，便于施工。石灰土既可以用路拌法施工，也可以用集中拌和法施工，甚至用人工拌和。虽然石灰土具有以上优点，但相对于其他掺入料的改良土，也具有一些缺点: (1)就一般的土而言，石灰改良土的强度

21、有一定限制，强度的可调节范围不大。对于塑性指数较小的土，既使使用很大比例的石灰进行改良，也达不到很高的强度，并且对特定的石灰土存在一最佳含灰率，当含灰率大于最佳含灰率时，强度反而随含灰率的增加而降低。石灰土的收缩系数大，在相同条件下，石灰土较水泥土、二灰土的收缩裂缝严重，且石灰土遇水易软化。石灰土的施工强度低于水泥土。主要是石灰土的早期强度低，在温度较低时，其强度随龄期增长缓慢。石灰土的水稳性和冻稳性较水泥土、二灰土要差。3.2.1.4 石灰土改良填料在实践中的应用（1）至孝感城际铁路采用无砟轨道，对填料的要求高，而至孝感城际铁路沿线能直接用于填筑的填料严重匮乏，沿线附近仅有少量填料只能满足基

22、床底层的填筑要求，路基本体填料需采用膨胀土作为填料。通过改良试验研究，确定膨胀土改良是否可以满足本线的路堤本体填筑以及改良土的合适的掺灰比。天河机场附近膨胀土在掺入 6%生石灰改良后，膨胀土改良土可以作为无砟轨道铁路路基本体的填料。通过改良试验可以证明，石灰的掺入能有效地改善膨胀土的水稳定性和力学性质，而且改良效果是长期的。天河机场附近膨胀土在掺入 6%比例生石灰时，膨胀土的改良土可以满足时速 200250km 无砟轨道铁路对路基本体填料要求，但在实际进行填筑时，应根据现场填筑工艺试验进行适当调整。（2）新建铁路郑州至西安高速客运专线对路基填筑质量和工后沉降提出了很高要求，由于该线路在三门峡市

23、辖区段处于低山丘陵区，沿线大部分地段通过黄土堆积的地貌单元，合格的A，B 组填料很少，若以黄土直接作为填料，一旦遇水由于黄土的湿陷性和水敏性将造成路基的承载力突然下降，压缩沉降增大，从而不能满足高速铁路对路基强度和刚度的要求。若要采用黄土，必须在填筑施工中严格控制其含水量和压实质量，并在工程运营中采取适当的防水隔水措施。石灰的掺入能有效改善黄土的力学性能，石灰改良黄土随着掺入量的增加，最优含水量逐渐增大，最大干密度逐渐减小，击实曲线较黄土平缓，可以使石灰在比较大的含水量范围内达到要求的击实度，有利于施工中控制含水量，使其能满足路基填料的要求。黄土中加入石灰后塑性显著降低，亲水性减弱，工程性质得

24、到改善。石灰改良黄土在一定的压实度下随着含灰率增加，压缩性减小，刚度增加，这会减小路基变形，有利于线路平顺和高速行车的实现。密实度较高的石灰改良黄土应力应变曲线有明显的峰值点，在达到峰值点以前曲线急剧上升，达到峰值点以后，土的强度随应变增加而降低。黄土经石灰改良后塑性明显降低，工程性质得到改善。石灰改良黄土抗剪强度、无侧限抗压强度受密实度、掺和比以及龄期等的影响。石灰改良土存在最佳含灰率，盲目的加大或减小石灰含量，不一定达到最佳的工程效果，在大量应用之前，应在试验基础上综合考虑确定合理的掺和比。3.2.2 水泥土3.2.2.1 水泥土强度形成机理水泥与土拌和后，水泥的矿物成分在土中先与水进行水

25、解和水化反应，同时在溶液中分解出氢氧化钙并形成其他水化物。当各种水化物生成后，有的自身继续硬化，形成具有强度的水泥骨架。水泥土强度增长基于水泥与土之间的物理化学反应，不仅有水泥的水化硬化，而且伴随着土体与水泥水化物的相互作用。水泥土的强度主要有 4 个层次:土固有结构，物理改良，水泥硬化，硬凝反应。其中水泥硬化对强度的贡献最大。土样中影响水泥土强度发展的很多，如容重、含水量、孔隙比、塑性指数、塑限、粒径、有机质种类及含量、土样的阳离子交换容量、土中可溶盐的种类及含量、土样PH 值、粘土矿物种类和非晶质含量，以及非晶质的铝硅比等。3.2.2.2 水泥土材料要求(l)适合水泥改良的土的类型除有机质

26、含量大及硫酸盐含量大的土外，几乎各种类型的土都可用水泥改良。但考虑到经济性和施工的可能性，实际上各国对适宜于水泥改良的土的颗粒组成范围都有一定的限制。认为，含有 10%一 35%粉粒和粘粒的砂土和砂砾用水泥稳定最好。英国认为，液限大于 45%、塑性指数大于 20%的土，用水泥稳定是不经济的。我国公路路面基层施工技术规范(JTJ034 一 93)中，对水泥改良土用作路面底基层有如下规定:土的颗粒级配如下表，且土的均匀系数大于 5，液限小于 40，塑性指数小于 17。实际应用中，宜选用均匀系数大于 10，塑性指数小于 12 的细粒土。(2)水泥材料要求普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐

27、水泥都可用于改良土，但应选用终凝时间较长(宜在 6 小时以上)的水泥。快硬水泥、早强水泥以及以受潮变质的水泥不应使用。宜采用标号较低(如 325)的水泥。3.2.2.3 影响水泥土强度的(1)水泥成分和剂量对水泥土强度的影响：各种类型的水泥都可以用于改良土。对于同一种土，水泥矿物成分是决定水泥土强度的主导。在通常情况下，硅酸盐水泥的改良效果较好，而铝酸盐水泥的改良效果则较差。当水泥的矿物成分相同时，水泥土的强度随水泥比表面积和活性的增大而提高。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，其化学活性程度和硬化能力也有所增长，从而水泥土的强度也大大提高。水泥土的强度还在很

28、大程度上取决于水泥的数量。即随着水泥剂量的增加，水泥土的物理一力学性质也将显著地改善，但不存在最佳水泥剂量。龄期(养生时间)对水泥土强度的影响水泥土的强度随养生时间而增长，至少在龄期 1 一 2 个月之内，在抗压强度和试件龄期的对数间通常是直线关系。含水量对水泥土强度的影响水泥土混合料中的含水量对水泥土的强度有很大的影响。当混合料中含水量时，水泥就要与土争水。若土对水有更大的亲和力，就不能保证水泥的完全水化和水解作用，发挥不了水泥对土的改良作用，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土的压实度。水泥正常水化所需要的水量约为水泥重量的 20%。对于砂性土，完全水化达到最高强度的

29、含水量较最佳干容重时对应的含水量要小;而对于粘性土则相反。(4)试件尺寸及方法对水泥土强度的影响用水泥改良粘性土时，粘性土中的单个土颗粒较水泥颗粒小的多。因此，水泥不可能土颗粒。实际上，粘性土被后成为一个个小土块。小土块被水泥浆，然后在压实作用下被压成一整体。在水泥水化作用之前，整个土体的强度与粘土的粘结强度相同。但在水化作用之后，土体的强度将与相互连接的包裹水泥所形成的骨架结构的强度有关。在这种情况下，整个改良土的强度随土块尺寸的减小而增大。从加水拌合到成型的延迟时间对水泥土强度的影响水泥遇到水就要开始水化作用。因此，水一旦加入到水泥土混合料中，就应该尽快完成压实。如果不立即进行制件，水泥就

30、会产生部分结硬作用。压实时，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，从而影响水泥土的压实度，导致水泥土强度的损失。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的类型、温度以及土的化学成分有关。因此，在施工实践中，当延迟时间长时，实际上是不可能达到较高的干容重和强度的。水泥剂量越高，影响程度越大，所以，在实际施工中，应该使用拌合效率高的机械，并使拌合、整平、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，特别对路拌法施工特别重要。为了减轻延迟时间的影响，保证水泥土达到应有的强度，美、英、法等国规定必须在加水拌和后 2 小时内完成压实。养生温度对水泥

31、土强度的影响养生温度对水泥土的强度有明显的影响。养生温度越高，水泥土的强度也越高。试验表明:水泥改良粘性土的强度增长率随温度而增加，而水泥改良均匀砂的强度增长率却保持不变。其原因可能是由于粘土与水泥水化时所出的石灰发生灰结作用的结果。因此，在试验室内评定某种材料是否适宜用水泥改良或根据抗压强度确定应该采用的水泥剂量时，试件应该在一定的温度下进行养生。这个温度在寒带、温带、带、热带地区应该是不一样的。我国公路路面基层施工规程规定，当按照强度标准进行水泥土的混合料设计时，水泥土试件必须在规定的温度下进行保湿养生:在冰冻地区，此温度为 20 土 2，在非冰冻地区，此温度为 2327。实际上，在施工现

32、场水泥土的养生不是在恒温下进行的。在一天内，它要经受中午前后的高温和夜间的低温的影响。昼夜的温度差在不同的地区可能达 1015。由于养生温度与抗压强度不是直线关系，几个小时的高水泥土强度的影响要比长时间的低温影响大。(7)养生湿度对水泥土强度的影响养生湿度对水泥土强度也有影响。试验证明:湿气养生试件的强度高于空气养生的试件的强度。特别是当水泥剂量大时，养生湿度的影响更大。确定水泥土 7 天(或 28 天)龄期的抗压强度时，有两种方法:一种是水泥土试件经 7 天(或 28 天)湿气养生(或蜡封保湿养生)后，立即进行抗压强度试验，测定其抗压强度。另一种方法是，水泥土试件经过 6 天(或 27 天)

33、湿气养生(或蜡封保湿养生)后，浸水 l天，然后进行抗压强度试验，测定其抗压强度。实践证明，对于水泥土试件，仅用湿气养生的方法不能真正混合料的性能，只有采用湿气养生后再浸水一天的方法才能真正混合料的潜在的性能。对于石灰土或其他化学材料改良土，同样如此。因此我国公路路面基层施工规范规定，在对各种半刚性材料进行混合料组成设计时，试件经过 6 天(或 27 天)湿气养生后，必须浸水一天，然后进行抗压强度试验。3.2.2.4 水泥土的优缺点水泥土的优点:(l)强度高，稳定性好，受水分变化的影响不大，而且其强度越高，稳定性越好。(2)强度的可调整范围较大，7 天的抗压强度可在几百千帕至 10 兆帕之间调整

34、。几乎各种土都可以用水泥进行适当的改良。水泥土拌合既可以适用路拌法也可以使用集中拌和法或使用移动式拌合机沿线进行拌合，便于机械化施工。水泥土的缺点:水泥土在施工过程中容易产生收缩裂缝，特别是水泥标号越高，裂缝越多。由于水泥的水化和硬结作用进行的比较快，因此对施工要求比较严格。要求在较短的时间内(一些国家要求在 2 小时以内)完成从加水拌和到碾压成型的几个主要工序。(3)水泥土不适宜在雨季施工，或在雨季施工比较。(4)水泥土施工用水和养生用水比较多，在干早地区和缺水地区使用水泥土较多。3.2.3 粉煤灰材料3.2.3.1 粉煤灰材料强度形成机理粉煤灰是火力发电厂排出的一种工业废渣，主要由三部分组

35、成，即由飞灰 (FlyAsh)，底灰(BottomAsh)和炉渣(Slay)三部分组成。飞灰是极细尘粒，它的数量约占粉煤灰总量的 80%，其中 45%的粒径小于 0.01mm，粉煤灰一般指飞灰。粉煤灰的化学成分主要为氧化硅、氧化铝。石灰、粉煤灰、砂(或土)按比例混型后，发生了物理、化学反应，使他的抗压强度提高。3.2.3.2 粉煤灰材料要求粉煤灰改良材料的质量在很大程度上取决于被改良的材料。石灰粉煤灰适宜于改良矿渣、碎石、砾石、各种粒状废渣、砂等集料，也可改良粉土，但不适于改良高粘粒含量的细粒土。改良细粒土时细粒土宜采用塑性指数 1220 的粘性土；土块的最大尺寸不应大于 15mm；有机质含量

36、超过 10%的土不宜采用。粉煤灰材料要求粉煤灰中 SiO2、Al2O3、Fe2O3 的总含量应大于 70%，粉煤灰的烧矢量不应超过 20%，粉煤灰的比面积宜大于 2500cm2/g。3.2.3.3 粉煤灰材料的优点(1)节省取土、减少占地:公路路基填筑需要征地取土，合理利用工业废渣修筑公路路基，既能够节省取土，又减少占地。对粉煤灰如此利用，解决了热电厂定期要花费大量的人力、物力进行储灰池的和废料的覆盖，同时就粉煤灰本身与普通土比较，成本也较普通土低(包兰线分析结果)，它还能减少地基处理费用 40%60%(高速铁路地基处理费用一般大于路基总造价的 30%)，按我国现状统计，每年排放的粉煤灰可填筑 100km 以上的高速铁路(13m 宽，6m 高)，节省用地 12000 亩以上。(2)有利于提高