延遲時間對水泥改良土擊實的影響

李杰

摘要：在公路路基施工水泥改良土填筑過程中，發現水泥改良土的最大干密度會隨延時時間的增加最大干密度會減小。如果按照室內確定最大干密度來控制現場壓實度檢測，很難滿足設計及規范要求。根據施工的實際情況，應考慮采用水泥改良土的延時最大干密度控制現場壓實度。

關鍵詞：水泥改良土最大干密度；延時

水泥改良土在國內多用于高速公路路床填筑，一級公路的底基層。本文以神佳米第五項目經理部路基為試驗段，簡單分析擊實延遲時間對水泥改良土最大干密度和最佳含水率的影響。

1 工程概況及設計要求

神佳米第五項目經理部管段工程主線起于 K53+474 止于 K59+800，主線全長 6.3km，線路分左右線。工程施工任務左線由 1 座隧道、17 段路基及 18 座橋梁組成，左線里程 K53+474～K59+800，線路總長度為 6326m。右線由 1 座隧道、18 段路基及 18 座橋梁組成。

試驗段里程位于 K56+110～K56+250，為挖方段路基。其長 140m，填土高度為 0.8m。設計要求下路床為 3%水泥改良土，上路床為 5%水泥改良土。

試驗段用土取自劉國具鄉高昌存小沙梁取土場。考慮到路基填筑施工過程用時比較長，所以改良土用水泥應采用緩凝型水泥。試驗段用水泥為陜西榆林北元水泥 P.C32.5，其初凝時間為 371min， 終凝時間為 426min。

2 水泥改良目的

本次改良采用普通硅酸鹽水泥，其主要由氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵及三氧化硫等組成。將水泥攪拌物摻入黃土后，水泥顆粒表面的礦物很快與黃土中的水發生水解和水化反應，生成 Ca（OH）2 和 CSH 等水化物，逐漸使土中水飽和形成膠體、水泥水化物中的一部分 CaO.2SiO2.3H20自身繼續硬化，形成早期水泥土的骨架；另一部分及其溶液與黃土顆粒發生反應形成土團粒后又進而結合成粒結構，進一步凝聚反應形成水穩性水化物。隨著水泥水化反應的深入，Ca（OH）2 的堿性作用和礦渣水泥水化作用又生成水化物，最終水泥與土顆粒相互連結形成難以彼此分辨的致密空間網絡結構，使水泥土具有足夠的強度和水穩定性。

3 水泥改良土的物理特性

3.1 液塑限試驗

3.1.1 試驗概述

通過液塑限試驗測定黃土改良前后的液限、塑限、塑性指數的變化情況，研究不同配合比水泥改良黃土填料的工程性質，進而判斷此改良黃土對實際工程的應用是否可行。本試驗采用液塑限聯合測定儀測定，將試樣風干，過 0.5mm 的篩，取一定量（200g）的代表性土樣，摻入配合比分別為 4%、5%、6%、7%的水泥，用純水將不同水泥配合比改良試樣調制成均勻膏狀，放入調土皿，浸潤一晝夜后進行試驗。試驗方法仍采用一皿法，具體操作步驟可參考擾動黃土液塑限試驗。

3.1.2 試驗結果分析

水泥改良土液塑限試驗結果見表 2。將液、塑限值與水泥配合比進行歸一化其關系曲線.

由水泥改良黃土液、塑限試驗結果可知，水泥改良黃土液、塑限較重塑黃土有明顯增大，但塑性指數有所減小。即改良黃土的性質逐漸趨向于砂性，改變了黃土原來粉質、濕陷性特性，增強了其穩定性，同時也大大提高了路基的承載力。

4 水泥改良土不同延時時間室內擊實試驗

擊實延時時間是指在室內從加水泥拌合開始到擊實完成這段時間。通過室內擊實試驗可以得出水泥改良土在標準擊實功作用下含水率與干密度之間的關系，從而確定其最佳含水和最大干密度。根據《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》JTG E51-2009，測得試驗段上路床用 5%水泥改良土室內最大干密度為 1.848g/cm3，最佳含水為 11.8%。

水泥改良土最大干密度隨時間延遲呈衰減趨勢。在擊實時間 8h 之內衰減速度較快，最大干密度變化較大。即此段時間內擊實時間對改良土最大干密度影響較大；后隨擊實時間的延遲，衰減略有減緩，趨于穩定狀態。

隨擊實時間的延長，水泥改良土最佳含水率變化曲線，隨擊實時間的延遲，其最佳含水率呈上升趨勢，擊實時間 8h 內含水率增長速度較快。后隨時間延遲，其增長速度有所減緩。分析其原因在于摻合料中的水泥在一定時間內將會發生水化及水解反應，產生凝結硬化現象，生成一定膠結物。早期時間內所需的水量增多，隨著時間的延長，其凝結硬化逐漸變緩慢，所需的水量也相應減少。因此擊實時間的長短對改良土的最佳含水也有較大的影響。

根據以上試驗結果分析可得出以下結論：

① 隨擊實時間的延遲，水泥改良土的最大干密度指標，是一個動態指標，不是靜態指標。最大干密度事實上的不穩定，是由于攤鋪碾壓的時間不同造成了最大干密度及含水隨之發生變化。

② 擊實時間的長短對水泥改良土的最大干密度和最佳含水率均有影響。施工過程中，可根據現場拌合至碾壓完成所需時間以及所用水泥初凝時間、終凝時間，采用相應時間段內擊實試驗得出的最大干密度及最佳含水來檢測路床的壓實度。

結語

水泥改良土隨擊實延遲時間的增長最大干密度降低這一現象的發現，對于高速公路水泥改良土施工中檢測方法與標準的選擇具有知道意義。水泥改良土施工工藝過程安排十分緊湊，由于采用與現場不符的擊實延遲時間獲得的最大干密度來控制壓實度標準，導致壓實度達不到設計和規范要求，一味的增加壓實遍數，增加碾壓機噸位。不僅浪費寶貴時間、機械資源。還容易過壓導致面層被破壞而影響下一層填筑。因此水泥改良土壓實度檢測應考慮這一現象，一方面提高工作效率，盡可能的在水泥初凝前完成路基的碾壓，另一方面根據室內擊實延遲時間確定相應的最大干密度來控制壓實度，較為科學合理。

參考文獻：

[1]交通部公路科學研究院.JTG E51-2009 公路工程無極結合料穩定材料試驗規程.北京：人民交通出版社，2009.

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（作者單位：大連地鐵建設有限公司，作者身份證號碼：210222198203177231）