延迟时间对水泥改良土击实的影响

李杰

摘要：在公路路基施工水泥改良土填筑过程中，发现水泥改良土的最大干密度会随延时时间的增加最大干密度会减小。如果按照室内确定最大干密度来控制现场压实度检测，很难满足设计及规范要求。根据施工的实际情况，应考虑采用水泥改良土的延时最大干密度控制现场压实度。

关键词：水泥改良土最大干密度；延时

水泥改良土在国内多用于高速公路路床填筑，一级公路的底基层。本文以神佳米第五项目经理部路基为试验段，简单分析击实延迟时间对水泥改良土最大干密度和最佳含水率的影响。

1 工程概况及设计要求

神佳米第五项目经理部管段工程主线起于 K53+474 止于 K59+800，主线全长 6.3km，线路分左右线。工程施工任务左线由 1 座隧道、17 段路基及 18 座桥梁组成，左线里程 K53+474～K59+800，线路总长度为 6326m。右线由 1 座隧道、18 段路基及 18 座桥梁组成。

试验段里程位于 K56+110～K56+250，为挖方段路基。其长 140m，填土高度为 0.8m。设计要求下路床为 3%水泥改良土，上路床为 5%水泥改良土。

试验段用土取自刘国具乡高昌存小沙梁取土场。考虑到路基填筑施工过程用时比较长，所以改良土用水泥应采用缓凝型水泥。试验段用水泥为陕西榆林北元水泥 P.C32.5，其初凝时间为 371min， 终凝时间为 426min。

2 水泥改良目的

本次改良采用普通硅酸盐水泥，其主要由氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫等组成。将水泥搅拌物掺入黄土后，水泥颗粒表面的矿物很快与黄土中的水发生水解和水化反应，生成 Ca（OH）2 和 CSH 等水化物，逐渐使土中水饱和形成胶体、水泥水化物中的一部分 CaO.2SiO2.3H20自身继续硬化，形成早期水泥土的骨架；另一部分及其溶液与黄土颗粒发生反应形成土团粒后又进而结合成粒结构，进一步凝聚反应形成水稳性水化物。随着水泥水化反应的深入，Ca（OH）2 的碱性作用和矿渣水泥水化作用又生成水化物，最终水泥与土颗粒相互连结形成难以彼此分辨的致密空间网络结构，使水泥土具有足够的强度和水稳定性。

3 水泥改良土的物理特性

3.1 液塑限试验

3.1.1 试验概述

通过液塑限试验测定黄土改良前后的液限、塑限、塑性指数的变化情况，研究不同配合比水泥改良黄土填料的工程性质，进而判断此改良黄土对实际工程的应用是否可行。本试验采用液塑限联合测定仪测定，将试样风干，过 0.5mm 的筛，取一定量（200g）的代表性土样，掺入配合比分别为 4%、5%、6%、7%的水泥，用纯水将不同水泥配合比改良试样调制成均匀膏状，放入调土皿，浸润一昼夜后进行试验。试验方法仍采用一皿法，具体操作步骤可参考扰动黄土液塑限试验。

3.1.2 试验结果分析

水泥改良土液塑限试验结果见表 2。将液、塑限值与水泥配合比进行归一化其关系曲线.

由水泥改良黄土液、塑限试验结果可知，水泥改良黄土液、塑限较重塑黄土有明显增大，但塑性指数有所减小。即改良黄土的性质逐渐趋向于砂性，改变了黄土原来粉质、湿陷性特性，增强了其稳定性，同时也大大提高了路基的承载力。

4 水泥改良土不同延时时间室内击实试验

击实延时时间是指在室内从加水泥拌合开始到击实完成这段时间。通过室内击实试验可以得出水泥改良土在标准击实功作用下含水率与干密度之间的关系，从而确定其最佳含水和最大干密度。根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTG E51-2009，测得试验段上路床用 5%水泥改良土室内最大干密度为 1.848g/cm3，最佳含水为 11.8%。

水泥改良土最大干密度随时间延迟呈衰减趋势。在击实时间 8h 之内衰减速度较快，最大干密度变化较大。即此段时间内击实时间对改良土最大干密度影响较大；后随击实时间的延迟，衰减略有减缓，趋于稳定状态。

随击实时间的延长，水泥改良土最佳含水率变化曲线，随击实时间的延迟，其最佳含水率呈上升趋势，击实时间 8h 内含水率增长速度较快。后随时间延迟，其增长速度有所减缓。分析其原因在于掺合料中的水泥在一定时间内将会发生水化及水解反应，产生凝结硬化现象，生成一定胶结物。早期时间内所需的水量增多，随着时间的延长，其凝结硬化逐渐变缓慢，所需的水量也相应减少。因此击实时间的长短对改良土的最佳含水也有较大的影响。

根据以上试验结果分析可得出以下结论：

① 随击实时间的延迟，水泥改良土的最大干密度指标，是一个动态指标，不是静态指标。最大干密度事实上的不稳定，是由于摊铺碾压的时间不同造成了最大干密度及含水随之发生变化。

② 击实时间的长短对水泥改良土的最大干密度和最佳含水率均有影响。施工过程中，可根据现场拌合至碾压完成所需时间以及所用水泥初凝时间、终凝时间，采用相应时间段内击实试验得出的最大干密度及最佳含水来检测路床的压实度。

结语

水泥改良土随击实延迟时间的增长最大干密度降低这一现象的发现，对于高速公路水泥改良土施工中检测方法与标准的选择具有知道意义。水泥改良土施工工艺过程安排十分紧凑，由于采用与现场不符的击实延迟时间获得的最大干密度来控制压实度标准，导致压实度达不到设计和规范要求，一味的增加压实遍数，增加碾压机吨位。不仅浪费宝贵时间、机械资源。还容易过压导致面层被破坏而影响下一层填筑。因此水泥改良土压实度检测应考虑这一现象，一方面提高工作效率，尽可能的在水泥初凝前完成路基的碾压，另一方面根据室内击实延迟时间确定相应的最大干密度来控制压实度，较为科学合理。

参考文献：

[1]交通部公路科学研究院.JTG E51-2009 公路工程无极结合料稳定材料试验规程.北京：人民交通出版社，2009.

[2]王其昌主编.《高速铁路土木工程》[M].西南交大出版社.

[3]周神根等.高速铁路路基设计技术条件研究.见：国家“八五”科技攻关项目一高速铁路线桥隧设计参数选择的研究（研究报告之六）.北京：铁道部科技研究院铁道建筑研究所，1995.

[4l 曹振虎.路基工程势在加强[J]路基工程，1995.

（作者單位：大连地铁建设有限公司，作者身份证号码：210222198203177231）