水泥稳定土的强度及干缩裂缝的防治方法

彭 如

(河北省石家庄市晋州市交通运输局公路管理站，河北 晋州 052260)

水泥稳定土的强度及干缩裂缝的防治方法

彭 如

(河北省石家庄市晋州市交通运输局公路管理站，河北 晋州 052260)

在简单介绍水泥稳定土强度形成机理的基础上，结合以往施工经验，提出稳定土强度形成的主要影响因素，并根据稳定土的性质与特点，总结其干缩裂缝成因及影响因素，提出相应的防治办法。

水泥稳定土；强度形成与影响因素；干缩裂缝形成与防治

1 水泥稳定土的强度形成机理与影响因素

1.1 形成机理

水泥稳定土是指在土中按比例掺加水泥，然后在实际含水量达到最佳值时进行压实，使其内部发生物理化学反应，以改善土体性质。其强度形成主要和三方面作用有关：其一，骨架作用，水泥在掺加到土体中后会发生水化反应，生成凝结物质，成为土体强度来源。这些凝胶物质会在土体孔隙当中搭接和交替，充分包裹土石颗粒，使其塑性性质不断丧失，并在凝胶物质增多的过程中，进一步提高混合土强度。其二，离子交换，在水泥水化反应后生成的凝胶物质中，氢氧化钙占比约25%，在其溶于水之后，会增大钙离子含量，减小土粒间距，使土粒不断靠拢，产生凝聚作用，提高强度。其三，碳酸化作用，水泥水化反应后生成的氢氧化钙与二氧化碳气体反应会生成碳酸钙，加之氢氧化钙和其它物质反应，如氧化铝和氧化硅等，也会生产具有一定强度的晶体，从而提高了混合土的强度。

1.2 影响因素

(1)土质

土质会对水泥稳定土实际强度造成直接影响，除了有机质含量在20%以上，硫酸盐含量在0.25%以上，塑性指数超过17的土，其它土均能掺加水泥形成水泥稳定土，但是不同土的效果存在很大差别。

①可作为高等级公路工程水稳基层的材料主要包括砾石土、石屑石碴、砂粒和碎石土等。选用级配良好的碎石或砂粒，不仅能减少水泥的实际用量，还能取得良好的加强效果。

②砾石与碎石压碎值在高等级公路工程中不得大于30%，而在二级及以下公路工程中不得大于35%。

③对二级以下的公路工程，其颗粒的最大粒径需控制在37.5 mm以内，而高等级公路工程，需控制在31.5 mm以内。在实际施工中，应尽量选用塑性指数在12以内且均匀系数不小于10的土。通过对实践结果的总结与分析，可知稳定、加强效果最显著的砂性土，粘性土与粉性土其次。

(2)水泥

①水泥成分在很一定程度上也决定了稳定土最终强度，通过实践可知，相较铝酸盐水泥，硅酸盐水泥具有更高的稳定性和强度。此外，稳定土强度和水泥活性、比表面积成正比，因此应尽量选用二者均较高的水泥；同时，还要考虑水泥的终凝时间及标高，一般优先选择终凝时间在6h以上的低标号水泥。

②实验表明，采用水泥的稳定类混合材料强度和水泥用量成正比，但这并不代表可以一味增加水泥用量，因为水泥水化作用会放出很大热量，一旦温度控制不力，将产生表面收缩裂缝，影响外观和质量。根据推算结果，每层加一倍水泥用量，裂缝将增加近24倍。因此增加水泥用量并不是保证强度的可用方法，通常都将其控制在4%～8%范围内。而若从抗裂角度讲，当水泥实际用量保持在5%～6%范围内时，稳定土颗粒将具有较好的抗干缩能力与抗温缩能力，而用量一旦超过7%或小于3%，则颗粒抗裂性能将明显降低。因此，考虑到稳定土的抗裂性能，在实际情况中建议将水泥用量控制在4%～6%以内。

(3)含水量

①若稳定土中含水量较少，则水泥和土就会产生“争水”的现象，此时如果土体具有较高水亲和力，则水泥会因缺水而无法充分水化或水解，对强度的形成造成影响。此外，当稳定土混合料中含水量不足时，将无法达到可保证压实度的最佳含水量。

②水泥在发生水化作用时大约要消耗自身体积2%的水。因此，在对稳定土混合料实施拌和的过程中，应适当提高其实际含水量，以超出设计最佳含水量0.5%～1.0%为宜(相对普通土体而言，其它土体，如细粒粘土等，需在超出量上稍作调整，细粒粘土应超出1%～2%)，以确保水泥可以充分水化。

(4)施工工艺

①稳定土混合料的拌和与碾压。如果稳定土混合料拌和的足够均匀，则稳定土将会形成较高的强度与稳定性；相反，如果拌和不够均匀，则水泥相对较少的部分不仅强度较低，而且还容易产生裂缝。稳定土混合料自完成拌和至碾压开始的间隔时间与碾压的压实度也会对稳定土强度带来影响。一般情况下，稳定土混合料自完成拌和至碾压开始的间隔时间不会少于2 h，所以要避免使用快硬与早强水泥。碾压时严格控制施工参数，如在达到最佳含水量时进行碾压，保证碾压质量。

②养生。稳定土碾压成型后，其强度随着养生时间的延长而不断增加，在早期的1～2个月中，稳定土抗压强度与混合料龄期保持对数关系。在养生过程中，要严格控制养生的温度与湿度，施工时最低气温不能低于5 ℃，而且要在冰冻期到来前完工。资料显示，相比在常规环境下，在潮湿环境下进行养生的试块，其强度增长速度较快。基于此，应在实际的养生过程中，采取有效措施保持稳定土表面湿润，确保水泥可以充分发挥出固化作用。可用的养生措施有许多种，如覆盖草席、粉土等。

2 水泥稳定土干缩裂缝产生因素与防治方法

(1)稳定土的混合料在拌和、碾压的过程中其内部水分不断蒸发、散失，使混合料所含水分明显减少。因水分的不断减少会发生吸附、毛细管等作用，致使材料体积不同程度的收缩。研究表明，由于水泥水化等作用使水分减少而引发的收缩约占混合料收缩总量17%，超出其它任何一种原因引发的收缩，所以这也是产生收缩裂缝的重要因素。针对这一问题，在施工中必须对混合料含水量进行严格控制，尤其是在碾压过程中的含水量。

(2)稳定土混合料在完成摊铺和碾压之后，若未进行有效覆盖，加之高温、大风天气影响，或长时间暴晒，会使其表面水分快速流失，产生裂缝。由这些原因产生的裂缝在实际情况中最为常见，应从以下几个方面入手，做好防治工作：①混合料完成拌和后对其含水量等一系列关键指标进行检查，确认合格后再送往施工现场，同时混合料进场前还需进行抽检，抽检合格的方可进场使用，未经抽检或抽检不合格的禁止入场；②务必要在混合料达到最佳含水量时进行碾压，并确保压实度，避免少压和漏压；③稳定土完成碾压且经检验确认合格后，及时进行养生，先覆盖一层塑料膜保水，再根据混合料性质确定是否需要采取其它养生措施，以及养生的持续时间，最后根据气候情况定期洒水，避免其表面过快失水。

(3)若在施工时混合料的含水量较大，超出最佳含水量，则即使在碾压后采用铺筑沥青面层的方式进行保护，也会有很大的几率产生裂缝，并且这些裂缝一旦产生，还会在很短的时间内反映至沥青面层，造成整体损坏。这就要求施工中必须做好现场检测和管理，通过有效的管控，确保施工处在最佳工况以内，从而有效避免上述问题的发生。

[1] 高化田.水泥稳定土的强度及干缩裂缝的防治措施[J].交通世界，2016，(11):25-26.

[2] 蔡利鹏，王静.浅谈水泥稳定土的强度及干缩裂缝的防治措施[J].科技创新与应用，2013，(29):232.

[3] 葛小琴.浅析水泥稳定碎石基层产生裂缝的成因和防治方法[J].江西建材，2014，(8):161-162.

U416.214

C

1008-3383(2017)11-0035-02

2017-09-13

彭如(1975-)，女，助理工程师，研究方向：道路桥梁。