水泥穩定粉砂土壓實機理初探

趙云峰

(鶴崗市蘿北縣太平溝鄉企)

1 引言

粉砂土作為路堤填料，具有天然含水率低，塑性小，水分散發快，不易碾壓成型的特點。經對土源土質進行顆粒分析、塑限和塑性指數分析，認定該土屬砂類土，準確命名為含細粒土砂(塑性指數IP=10.71)，試驗方案確定為石灰穩定、水泥穩定或水泥、固化土綜合穩定。因此，該種砂經試驗確定用水泥∶固化劑∶粉砂土=3∶7∶90是最佳配比。本文著重介紹有關影響這種水泥穩定粉砂土壓實度的因素。

2 影響水泥穩定粉砂土壓實度的因素

2.1 砂的級配組成

砂的可壓實性與砂的級配組成有密切的關系。與粘土碎石相比，砂的可壓實性更差。這是因為，粘土的壓實是粘土的片狀顆粒重新定向而趨向一致化的結果;而碎石的壓實是小顆粒填充大顆粒空隙的結果。對于級配較好的松北地區粉砂土，由于顆粒趨于圓形，其大小相差也不大，因此壓實相對困難。另外，顆粒的大小也對壓實性有顯著的影響。可以設想，在同樣力的作用下，大顆粒的砂礫不容易移動，而小顆粒的砂卻容易移動。這一方面是因為顆粒越大，所需的搬動力越大，內摩阻力越大，移動所受到的約束力就越大;另一方面是因為顆粒越小，同重量的顆粒的接觸面越少(面接觸逐漸轉變為點接觸)，這也表現為摩擦力的降低。因此，比較理想的情況是，在細砂中加入一定量的較粗的碎石顆粒，一方面增加其內摩阻力，另一方面也可以讓粗集料形成一定的骨架作用，使細砂的移動受到更多的約束。

2.2 水泥穩定粉砂土的最佳含水率與最大干密度

擊實試驗表明:細粒粉砂土的含水率與干密度的擊實曲線比較平緩，說明適宜壓實所需含水率的幅度較大。水泥穩定粉砂土擊實試驗結果見表1，可得最佳含水率為12.7％，最大干密度為1.83g/cm3。

表1 粉砂土擊實試驗結果

混合料的含水率對強度影響，試驗表明施工中含水率應控制在最佳合水量的115％，即最佳合水量增加2個百分點左右。其主要原因有以下幾方面。

(1)室內試件成型擊實均在水泥初凝之前進行，而室外試件碾壓時基本處于水泥初凝之后的終凝期。初凝期間試件流動性大，易擊實;而終凝期間試件流動性小，需要加水才能保證其壓實性能。

(2)室內試件采用重型擊實(甲法)，用4.5kg擊錘分5層擊實，每層27下，Φ10擊實筒，其體積為997cm3，這種擊實方法與路面的實際壓實功是否匹配，也即怎樣的壓實功對含水率為多少時達到最大干密度是有影響的，對最大干密度數值可能也略有影響。

(3)室內擊實引起的水泥穩定細砂的超靜孔隙水壓力比施工現場不易消散(試件體積小，側限壓力大，三向均無滲透)，因此相比之下，室內試件只有含水率較小時，超靜孔隙水壓力小，才易擊實;而室外試件的最佳含水率相對就高些。

2.3 壓實功能及壓實方法對壓實效果的影響

粉砂土在施工過程中除了含水率對壓實的效果有較大影響外，壓實功能對壓實效果也有很大影響。試驗表明:同一種土密度越高，施工中在保證含水率在最佳含水率附近的情況下，如何提高壓實功能便成為一關鍵問題。選定水泥∶固化劑∶粉砂土=3∶7∶90，采用振動成型工藝，在不同含水率情況下的強度比較情況見表2。

表2 采用振動成型含水率強度比較

選定水泥∶固化劑∶粉砂土=3∶7∶90，采用靜壓成型工藝，在不同含水率情況下的強度比較情況見表3。

表3 采用靜電成型含水率強度比較

這說明該種水泥穩定粉砂土的碾壓采用靜碾壓效果更好。細粒粉砂土用作路堤材料只要采用一定的技術措施，不但在技術上是可行的，而且有時非常經濟，只要選擇適當的壓路機具和施工方法，不但施工方便、進度快，還很容易達到規定的壓實度。

3 結論

(1)級配好的砂不容易壓實，可加碎石或粘土予以調整。

(2)水泥砂的室內外含水率存在約2％～3％的差距，調整室外含水率時不能機械地依據室內數據。而應重視經驗與表觀情況。

(3)該種水泥穩定粉砂土的碾壓采用靜碾壓效果更好。

[1] 公路土工試驗規程(JTJ051-93)[M].北京:人民交通出版社，1993.

[2] 沙慶林.高等級公路半剛性基層[M].北京:人民交通出版社，1998.

[3] 高大釗.土質學與土力學[M].北京:人民交通出版社，2004.