罗丹
玉溪市公路局新平公路分局 云南新平 653400
摘要：所谓水泥稳定土基层，就是将土粉碎，掺入适量水泥，按照一定技术要求使拌匀的混合料在最佳含水量压实，养护成型的基层。水泥稳定土适应各种不同的气候条件与水文地质条件，对绝大多数的土类（除高塑性土和含有机酸较高的土外），用水泥来稳定都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，抗水性和坑冻性，所以水泥稳定土被广泛使用为沥青路面基层，并取得了很好的使用效果。
关键词：水泥稳定；基层；强度；因素
1. 水泥稳定土强度形成原理
要想知道影响水泥稳定土强度的因素，首先就得从水泥稳定土强度形成的原理分析得到。在水泥稳定土中，由于水泥用量很少，水泥的水化在土中进行的，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，水泥与土拌合后，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石骨架，有的则有活性的土进行反应。水泥与土之间产生的化学的与物理化学的作用所分为三方面。
第一是离子交换作用，即在碱性溶性中钙离子置换土中纳氢及其它交换离子，土的微小颗粒具有一定的胶体性质，它们都带有负电荷，表面吸附着一定数量的钠、氢、钾等低价阳离子，这些离子的存在，使土遇水就会软化，水泥在溶液中电离出来的钙离子就与土中的钠、氢、钾离子产生交换作用，原来的钠（钾）土变成钙土，土粒表面所吸附的离子由一价变成二价，减少了土粒表面的吸附水膜的厚度，使土粒相互之间列为接近，分子引力随着增加，许多单个土粒聚结成小团粒，组成一个稳定结构。
第二是硬凝反应，随着水泥水化反应深入，在碱性的环境中，使组成粘土的矿物生成不溶于水的稳定的结晶矿物，它具有水硬性并能在固体和水两相环境下发生硬化，这些胶凝物质在土微粒团的外围结成一层稳定保护膜，或填充颗粒的空隙而使颗粒间产生结合力，这样就减少空隙率与透水性和提高密实度，使得水泥稳定土获得强度和水稳性。
第三是碳酸化作用，水泥水化物中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳作用，成为碳酸氢钙坚硬的结晶体，它和其它生成的复杂盐类把土粒胶结起来，从而大大提高了土的强度和整体性。
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，而在土团粒内部却没有水泥，只有在长时间扩散过程作用下，土团内部才能被水泥水解物渗入，而改变其原有性质，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，从而形成一种独特的水泥土骨架，在水泥较多的大团粒区域中，水泥的水解和硬凝过程占优势，而在水泥与个别是微粒相接触的地方，则物理化学过程占优势，这种作用以吸附的和化学附着的相互作用形成产生并不可地吸收水泥水解作用的个别矿产物。
2.影响水泥稳定土基层强度的因素
2.1 土质
粘性土的水泥稳定土强度高，但高液限粘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粘土7天无侧限抗压强度达2.8MPa以上，粉质砂，砂质粘土7天无侧限抗压强度达1.7MPa以上，粉质粘土级配差的砂7天无侧限抗压强度达0.7MPa以上，粉土、粉质粘土级配很差的砂0.7MPa以下。因此，稳定重粘土水泥用量过高而不经济，且重粘土难于粉碎和拌和，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。
2.2 水泥的成分和剂量对水泥稳定土强度影响
由石灰石和粘土等原料混匀后煅烧而成硬块，把水泥熟料与其它材料共同磨细，形成水泥。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆水泥加水拌和后，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，叫做水泥的“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，用蒸汽养护或其它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，它到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。实践表明，对于同一种土，水泥矿物成分是决定水泥稳定土的强度的主导因素，硅酸盐水泥的稳定效果较好，而铝酸盐水泥则较差。水泥成分对水泥强度的影响程序在很大程度上取决于土的成因及其胶体化学性质，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显著地改善，过多的水泥用量，虽可获得强度增加，但经济上是不合理，因而存在一个经济用量，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。
2.3 含水量对水泥稳定土强度的影响
水泥稳定土混合料中的含水量对于水泥稳定土的强度有重大影响，水泥稳定土的含水量不适宜时，也不能保证大土团被碎和水泥在土中的均匀分布，更不能保证达到最大压实度的要求，水泥稳定土中的含水量与素土一样，对于一定的压实功能，存在一个能达到最大密度的最大含水量，但相应于最佳密实度的最佳含水量不一定就是相应于强度高的含水量，对于砂性土，最高强度的含水量较最佳密实度的含水量为小，而对于粘性土，恰恰相反。
2.4 施工工艺及养生条件对水泥稳定土强度的影响
水泥、土和水拌和得愈均匀，水泥土的强度和稳定性愈高，选择什么样的拌合、摊铺、压实设备是水泥稳定基层达到技术强度指标的关键所在，拌合不均匀会使水泥剂量少的地方强度不能满足设计要求，而水泥剂量多的地方则出现干缩裂缝，摊铺不均，平整差，压实系数掌握不当，也是对水泥稳定土强度重大影响，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的影响，增加湿拌的时间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，水泥稳定土必须在加水拌和后2小时内压实完毕，水泥稳定土需要湿养生，使在混合料中能维持足够的水分，以满足水泥水化的需要，养生温度便逾高，水泥稳定土的强度增长得逾快，在施工过程中，为避免水泥过早凝固，以采取慢凝水泥为宜，硅酸盐水泥矿渣水泥都可用作水泥稳定土，水泥标号不低于325号。
总之，影响水泥稳定土基层强度的因素很多，但最主要影响水泥稳定土基层的强度和稳定性，不外乎上述所述的四条。
参考文献：
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[3]李达.道路水泥稳定土基层强度因素分析及病害防治措施[J].赤峰学院学报(自然科学版),2006(02):71-73.
论文作者:罗丹
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/28
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