一、水泥稳定类材料的定义
1、在粉碎或原状松散土中,掺入适量水泥和水,按技术要求进行拌和、摊铺,在最佳含水量时进行压实和养护成型,其抗压强度符合要求,该类基层称为水泥稳定类基层。
2、水泥可用来稳定绝大多数的土类(高塑性粘土和有机质较多的土除外),改善其物理力学性质。
3、水泥稳定类一般可用于路面结构的基层和底基层,但水泥土禁止作为高速公路或一级公路路面的基层,只能用做底基层。
二、水泥稳定类材料的特点和种类
1、水泥稳定类基层具有良好的整体性、足够的力学强度、抗水性和耐冻性。其初期强度较高,且随龄期增长而增长,应用范围很广。
2、水泥稳定土包括水泥稳定碎石、砂砾、土等多种材料,是水泥稳定类基层的总称,水泥土是水泥稳定细粒土(粘土、粉土、黄土等)的总称。
三、水泥稳定类材料的强度形成
1、水泥稳定过程中,水泥、土和水之间发生了多种非常复杂的作用:
a.化学作用:水泥颗粒的水化、硬化作用;有机物的聚合作用;水泥水化产物与粘土矿物之间的化学作用等。
b.物理-化学作用:粘土颗粒与水泥及水泥水化产物之间的吸附作用;微粒的凝聚作用;水及水化产物的扩散、渗透作用;水化产物的溶解、结晶作用等。
c.物理作用:如土块的机械粉碎作用,混合料的拌和、压实作用等。
①水泥的水化作用:
②离子交换作用:
③化学激发作用:
当粘土颗粒周围介质的pH值增加到一定程度时,粘土矿物中的部分Si02和A的活性将被激发出来,与溶液中的Ca2+进行反应,生成新的矿物,这些矿物主要是硅酸钙和铝酸钙系列,这些矿物具有胶凝能力。生成的这些胶结物质包裹着粘土颗粒表面,与水泥的水化产物一起,将粘土颗粒凝结成一个整体。
④碳酸化作用:
四、影响水泥稳定土强度的因素
1、土质
各类砂砾土、砂土、粉土和粘土均可用水泥稳定。用水泥稳定级配良好的碎(砾)石和砂砾的效果最好,强度高、水泥用量少;其次是砂性土;再次之是粉性土和粘性土。一般要求土的塑性指数不大于17。
2、水泥的成分和剂量
通常情况下,硅酸盐水泥的稳定效果好,而铝酸盐水泥较差;水泥分散度增加,其活性程度和硬化能力也有所增大。水泥土的强度随水泥剂量的增加而增长,水泥用量过多,经济上不合理,且容易开裂。试验和研究证明,水泥剂量为3~5%较为合理。
3、含水量
水泥正常水化所需水量约为水泥重的20%。对砂性土,完全水化达最高强度的含水量较最佳密度含水量小;而粘性土则相反。
4、施工工艺及养生
从开始加水拌和到碾压完成一般控制在6小时之内,最好在3小时之内。水泥稳定土需湿法养生,保证水泥充分水化形成强度;养生温度愈高,强度增长的愈快。
五、水泥稳定土的施工
1、生产
水泥稳定土主要由水泥、粗骨料、细骨料、砂石、水等经拌和而成,主要有拌合楼、路拌两种方式,由于路拌方式较不符合环境及技术要求,因此目前基本利用搅拌站或拌合楼的方式进行生产。
2、运输
在水泥稳定土的运输过程中要注意防止水分的散失及拌合料的散落,材料的运输时间不宜过长,否则水泥容易凝结,导致在施工前出现质量问题。
3、施工
水泥稳定土基层施工是整个过程最重要的环节,施工主要分为测量放线、打桩、摊铺、碾压等步骤,摊铺宜采用摊铺机进行摊铺,碾压遵循静压-震压-静压顺序进行。
4、养护
养护可采用洒水养护、覆盖养护等方式进行,防止出现裂缝,养护期间封闭交通,减少荷载。