1、1水泥稳定材料的强度影响因素摘要：强度是无机结合料稳定材料的最重要的性能指标，而强度的形成机理及影响因素都是非常复杂的问题，它既和土及结合料的性质有关，同时又受施工和环境的影响；因此为了获得所需强度的混合料，必须从土的物理性质、水泥种类和剂量、混合料的含水量、施工和养护工艺等多个方面入手。 关键词 水泥稳定材料 强度 影响因素 中图分类号：TQ172 文献标识码：A 文章编号： 1.土的化学成分对水泥稳定土性能的影响 在水泥稳定土中由于水泥用量较少，而粘土颗粒具有非常大的比表面积，对水合水泥的水化产物都具有较强的吸附能力，所以水泥的整个水化、硬化反应都是在粘土矿物所营造的环境中进行的，因此土的
2、化学成分对水泥稳定土的性能影响非常大。 1.1 有机质对水泥稳定土的影响 有机质是指土中以碳、氢、氧、氮为主的有机化合物，其中还常含有少量的硫、磷和金属元素。土中的有机质颗粒非常细，属于粘粒，在水中以胶体形式存在，具有很高的亲水性、可塑性和压缩性。其透水性和强度很低。 2含有较多有机质的灰化土，用水泥稳定后，其强度很低，约只有0.2MPa，并且强度不随龄期增加。用水泥稳定不含有机质的土时，强度一开始就增长，并且其强度也增高，达到了 4.2Mpa，是有机质土的 21 倍。正因为有机质对水泥稳定具有强烈的破坏作用，所以公路路面基层施工技术规范中规定，土中有机质含量超过 2%的土，必须先用石灰进行处
3、理，闷料一夜后再用水泥稳定。 1.2 硫酸盐对水泥稳定土的影响 某些地区的土中可能含有硫酸盐，硫酸盐能与水泥中的铝酸三钙生成钙矾石，钙矾石生成时，产生剧烈的体积膨胀，在已结硬的水泥稳定土中将产生内应力，易破坏混合料的胶结结构，产生开裂。 有资料表明，水泥稳定土试件在含水量不变的条件下养生时，硫酸盐对其抗压强度的影响不大；但当试件浸水后，其强度的损失明显增加，即使使用抗硫酸盐水泥，也不能有效的降低硫酸盐的影响。在公路路面基层施工技术规范中，规定硫酸盐含量超过 0.25%的土，不应有水泥稳定。 1.3 碳酸钙、氧化铁及氧化铝对水泥稳定土的影响 土中的碳酸钙有利于提高水泥的稳定效果，这是因为石灰质土
4、多呈碱性，而土中的任何有机质都可以被钙离子所饱和；同时钙离子还可以起到减小粘土颗粒双电呈厚度的作用。含有较多的氧化铁和氧化铝；用水泥稳定此种土的效果非常好，即使用很少剂量的水泥也结构能到达比较满意的效果。这是因为，土中的氧化铁和氧化铝，其晶体常常很不完3整，结晶程度低，具有一定的活性，而水泥水化所 生成的氢氧化铁，由于其刚刚生成，活性很高，因此两者之间会产生一定的灰结作用，而提高了稳定效果。 在工程施工中，可以通过改善集料的级配来降低水泥剂量：公路路面基层施工技术规范中，在规定可水泥稳定的土的颗粒组成范围的同时，又规定土的均匀系数大于 5，最好事大于 10，也就是为了使徒具有较好的级配。我国公
5、路路面基层施工技术规范中规定，水泥稳定中粒土和粗粒土用作基层时，水泥剂量不得超过 6%，必要时，应首先改善集料的级配，然后在用水泥稳定。 通常认为，土中粘粒含量超过 5%，就对水泥稳定是有害的。 公路路面基层施工技术规范中建议，采用水泥稳定时，宜选用塑性指数小于12 的土。 2 水泥剂量对混合料强度的影响 在水泥稳定土中，水泥剂量用水泥占干土的百分比来表示。水泥剂量是影响水泥稳定土性能的重要因素，增加水泥剂量可使水化产物相应的增加，提高了胶结料所占的比例和胶结强度。因此，在常用的水泥剂量范围内，水泥稳定土的强度随水泥剂量的增加而增加。对于大多数级配良好的材料，经水泥稳定后，其强度与水泥剂量的增
6、加而增加。 通常，水泥剂量的确定，要从技术和经济两个方面来综合考虑，在保证水泥稳定土达到规定的强度、耐久性和施工要求的前提下，尽可能采用最低的水泥用量。这一最低的水泥用量，应根据试验的结果来确定。43 含水量与干密度对混合料强度的影响 在一定的压实功下，水泥稳定土混合料中含水量不同，压实后所能达到的干密度也不相同，干密度和含水量之间具有一定的关系。当含水量达到某特定值值时，混合料在压实功的作用下，最易形成较高的密实度，相对应的干密度可以达到最大值，此时的干密度称为最大干密度，相应的含水量称为最佳含水量。当处于最大干密度和最佳含水量状态时，水泥稳定土混合料的性能也往往呈最佳状态。因此通过击实试验
7、，确定混合料的最大干密度和最佳含水量，是水泥稳定土混合料组成设计中最重要的一步。 在工地施工中对于水泥稳定中中粒土和玩的粗粒土含水量宜较最佳含水量增加 0.51%；对于水泥稳定细粒粘性土，混合料的含水量宜较最佳含水量增加 12%，以满足水泥水化的要求，同时也可以弥补碾压过程中水分的损失。 4 施工条件对混合料强度的影响 4.1 撒铺与拌合 摊铺和拌合的质量，尽可能的使土中的土团粉碎，并且尽可能的使水泥撒铺和拌合均匀。施工过程中，如果土本身分散不均匀 、不充分，则易形成离析和土团，造成局部混合料的级配发生改变或者出现土团等薄弱环节，从而影响了水泥稳定土混合料的性能。如果水泥分散不均匀，将造成一部
8、分混合料由于水泥剂量降低，而使强度下降；另一部分混合料由于水泥剂量增加，则易产生较大的收缩。摊铺水泥时，应使水泥分布得尽可能均匀，以取得较好的拌合效果。 54.2 延迟时间 延迟时间是指水泥稳定土混合料由加入水和生部分的凝结作用；再碾压时，为了破坏已形成的水泥胶接作用，就需要花费额外的压实功，从而影水泥开始，直到拌和碾压全部结束所经历的时间。如拌和时间过长或未能立即进行碾压，水泥就会产响了水泥稳定土的压实度。 如从加水到压实延迟时间 2 小时时，水泥稳定砂砾、砂砾土、级配好的砂、碎石混合料等材料时，其强度可下降 1025%；对于水泥稳定粘土，其强度可下降 50%。延迟时间对水泥稳定土混合料性能
9、的影响程度还与水泥剂量有关，水泥剂量越高，影响程度也就越大。 我国公路路面基层施工技术规范中，对用于稳定土的水泥作了如下规定：普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰硅酸盐水泥都可以用于稳定土，应选用终凝时间较长（宜在 6 小时以上）的水泥；快硬水泥、早强水泥以及受潮变质的水泥不应使用；宜采用低标号（如 325）的水泥。 4.3 养生条件及养生龄期 4.3.1 养生条件 压实后，在适当的温度和湿度下养生一定的时间，使水泥充分水化，并与土顺利的发生相互作用，保证水泥稳定土的强度不断的增加。养生期间的温度越高，水泥稳定土的强度也就越高；反之，养生温度降低，水泥土中的各种反应过程的反应速度降低，造成水
10、泥稳定土的强度发展湿度变慢。 公路路面基层施工技术规范中规定：水泥稳定土结构层，宜在春天和气温较高的季节组织施工，施工期的最低气温应在 5 度以上，6在有冰冻的地区，应在第一次重冰冻（-3-5）到来之前半个到一个月完成。 水泥稳定土的养生还需要一定的湿度。保持一定的湿度、提供水泥水化所需要的水，是水泥稳定土强度稳定增长的必要条件。因此水泥稳定土碾压完成后，必须进行保湿养护，避免水分过度挥发。 4.3.2 养生龄期 公路路面基层施工技术规范中规定，水泥稳定土基层的养生期不得少于 7 天；特殊情况，养生期末满 7 天，就做沥青面层时，也应限制重型车量通行。因为，水泥稳定土强度的形成所依赖的各种物理化学反应过程比较慢，因此需要一定的养护时间使其反应尽可能充分的进行。强度是无机结合料稳定材料的最重要的性能指标，我们要了解影响水泥稳定土强度的各种因素，创造条件，使水泥与土充分反应，得到优质的水泥土混合料。 【1】 公路路面基层施工技术规范JTJ034-2000 中华人民共和国交通部发布
