摘要：近幾年國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)與發(fā)展致使交通量與日俱增，原有的路面結(jié)構(gòu)等級(jí)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足現(xiàn)行公路發(fā)展要求，這就要求基層必須有足夠的剛度和強(qiáng)度，必須能承受車(chē)輪荷載的反復(fù)作用。水泥穩(wěn)定土作為道路路基的主基層，近幾年來(lái)被廣泛應(yīng)用不同等級(jí)公路中。它的強(qiáng)度比較穩(wěn)定，且受水分影響不大，單純從強(qiáng)度而言，水泥穩(wěn)定土可以適應(yīng)做各種等級(jí)道路路面的基層。并簡(jiǎn)單介紹了水泥穩(wěn)定土的定義、反應(yīng)原理及顆粒組成范圍。
　　關(guān)鍵詞：交通量，路基，水泥穩(wěn)定土，水化反應(yīng)，顆粒組成范圍
　　隨著近幾年來(lái)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)與發(fā)展的良好勢(shì)頭，城市與城市的溝通發(fā)展日趨繁榮、城市與鄉(xiāng)鎮(zhèn)的協(xié)作發(fā)展逐漸緊密，致使交通量與日俱增，伴隨而來(lái)的是交通運(yùn)輸需求的不斷擴(kuò)大，交通流量的迅速增長(zhǎng)，重載、超載交通日益嚴(yán)重，原有的路面結(jié)構(gòu)等級(jí)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足現(xiàn)行公路發(fā)展要求。因此，提高路面等級(jí)，加強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)厚度十分必要，也十分迫切。
　　由于我國(guó)目前瀝青資源不足，瀝青混合料的單價(jià)較高，不可能鋪筑過(guò)厚的瀝青面層，當(dāng)然，客觀(guān)上不一定需要厚瀝青面層，厚瀝青面層也不一定就好，在瀝青面層較薄的情況下，整個(gè)路面的承載能力將主要依靠基層來(lái)滿(mǎn)足，這就要求基層材料具有較高的強(qiáng)度和風(fēng)度。因此基層的強(qiáng)弱和好壞對(duì)整個(gè)路面，無(wú)論是瀝青路面還是水泥混凝土路面的整體強(qiáng)度、使用質(zhì)量和使用壽命都有十分重要的影響。
　　這就要求基層必須有足夠的剛度和強(qiáng)度。基層必須能承受車(chē)輪荷載的反復(fù)作用，即在預(yù)定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次反復(fù)作用下，基層不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的殘余形變，更不會(huì)產(chǎn)生剪切破壞（無(wú)結(jié)合料的粒料基層）或疲勞彎拉破壞（用各種結(jié)合料處治的基層）。基層要滿(mǎn)足上述技術(shù)要求，除必需的厚度外，主要取決于基層材料本身的強(qiáng)度。材料的強(qiáng)度包括兩個(gè)主要方面：一方面是石料顆粒本身的硬度或強(qiáng)度，可用集料磨耗值表示，我國(guó)也用巖石的抗壓強(qiáng)度表示；另一方面是混合材料整體的強(qiáng)度或剛度，如回彈模量、承載比、抗壓強(qiáng)度、抗剪切強(qiáng)度、抗彎拉強(qiáng)度或間接抗拉強(qiáng)度（劈裂強(qiáng)度）等。
　　水泥穩(wěn)定土作為道路路基的主基層，近幾年來(lái)被廣泛應(yīng)用不同等級(jí)公路中。它的強(qiáng)度比較穩(wěn)定，且受水分影響不大，其強(qiáng)度越高，穩(wěn)定性也就越好。水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度可以在大范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)不同等級(jí)道路以及不同路面結(jié)構(gòu)層位（基層或底基層）對(duì)材料強(qiáng)度的要求。水泥劑量越多，水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度越高，反之則低。水泥穩(wěn)定土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度低可以低到小于1Mpa，高可以高到10Mpa以上（7d齡期），直到水泥混凝土的強(qiáng)度。因此，單純從強(qiáng)度而言，水泥穩(wěn)定土可以適應(yīng)做各種等級(jí)道路路面的基層。
　　水泥穩(wěn)定土就是用水泥做結(jié)合料所得混合料的一個(gè)廣義的名稱(chēng)，它既包括用水泥穩(wěn)定各種細(xì)粒土，也包括用水泥穩(wěn)定各種中粒土和粗粒土。在經(jīng)過(guò)粉碎的或原來(lái)松散的土中，摻入足量的水泥和水，經(jīng)拌和得到的混合料在壓實(shí)和養(yǎng)生后，當(dāng)其抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定的要求時(shí)，稱(chēng)為水泥穩(wěn)定土。
　　用水泥穩(wěn)定細(xì)粒土得到的強(qiáng)度符合要求的混合料，視所用的土類(lèi)而定，可簡(jiǎn)稱(chēng)為水泥土、水泥砂或水泥石屑等。
　　用水泥穩(wěn)定中粒土和粗粒土得到的強(qiáng)度符合要求的混合料，視所用原材料而定，可簡(jiǎn)稱(chēng)為水泥碎石、水泥砂礫等。
　　水泥加入土中并加水拌和后，水泥中的各個(gè)成分與土中的水分發(fā)生強(qiáng)烈的水解和水化反應(yīng)，同時(shí)從溶液中分解出氫氧化鈣，并形成其他水化物。
　　上述水泥與水反應(yīng)所生成的各種水化物可繼續(xù)硬化并在土中形成水泥石骨架，所生成的Ca(OH)2積極地與土發(fā)生各種反應(yīng)。用水泥穩(wěn)定細(xì)粒料土?xí)r，膠結(jié)作用包括機(jī)械結(jié)合和化學(xué)結(jié)合兩部分。化學(xué)結(jié)合包括水泥和土顆粒表面的相互作用。土中的粉粒和粘粒含量增加時(shí)，顆粒的表面積也大大增加，水化水泥和顆粒表面間的化學(xué)作用的機(jī)會(huì)也大大增加。水化過(guò)程中產(chǎn)生的石灰在此化學(xué)作用過(guò)程中起著明顯的作用。首先它與顆粒表面附著的離子有交換作用；其次，石灰與硅土（和鋁土）作用，在硅土顆粒表面形成輔助的含水硅酸（鋁硅酸）。這種離子交換作用使土的塑性減小，并使土對(duì)水分變化的敏感性變小。輔助的含水硅酸鈣是膠結(jié)物，它進(jìn)一步使顆粒相互結(jié)合。土中的細(xì)料含量愈多，粘粒愈多，這種輔助作用愈重要。
　　土中的水泥增加時(shí)，自由的粉粒和粘粒的數(shù)量明顯減少，得到一種持水能力低、體積穩(wěn)定性增加、承載能力增加的粗顆粒——水泥改善土。水泥繼續(xù)增加時(shí)，粗顆粒的數(shù)量也增加，直到全部土顆粒都保持在一個(gè)固體內(nèi)，像是一種結(jié)構(gòu)——水泥穩(wěn)定土。
　　從理論上講，除有機(jī)質(zhì)含量大及硫酸鹽含量大的土外，只要土中的最大顆粒的粒徑不超過(guò)規(guī)定的路面基層材料的最大粒徑，幾乎各種類(lèi)型的土都可以用水泥穩(wěn)定。但并不是各種類(lèi)型的土用水泥穩(wěn)定都是經(jīng)濟(jì)合理的。
　　考慮到經(jīng)濟(jì)性和施工的可能性，實(shí)際上各國(guó)對(duì)適宜用水泥穩(wěn)定的土的顆粒組成范圍都有一定的限制。例如，美國(guó)的經(jīng)驗(yàn)表明，含有10％～35％粉粒和粘粒的砂土和砂礫土，用水泥穩(wěn)定最佳。在英國(guó)認(rèn)為，液限大于45％，塑性指數(shù)大于20％以上，用水泥穩(wěn)定是不經(jīng)濟(jì)的。挪威對(duì)水泥穩(wěn)定基層所有集料作了如下規(guī)定：
　　最大粒徑：31.5mm，≥19mm顆粒含量≤25％，≥2mm顆粒含量≤75％，水泥加集料中小于0.075mm的含量≥10％。
　　在我國(guó)《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ034--2000)中，對(duì)水泥穩(wěn)定土用作路面底基層和基層時(shí)，分別作了如下規(guī)定：

                         
　　1、水泥穩(wěn)定土用做底基層時(shí)，顆粒的最大粒徑(方孔篩)不應(yīng)超過(guò)53mm(高等級(jí)道路不宜超過(guò)37.5mm)。土的顆粒組成應(yīng)在表1所列范圍內(nèi)，同時(shí)土的均勻系數(shù)應(yīng)大于5，土的液限不應(yīng)超過(guò)40，塑性指數(shù)不應(yīng)超過(guò)17。對(duì)于中粒土和粗粒土，如土中小于0.6mm的顆粒含量在30%以下，塑性指數(shù)可稍大。實(shí)際工作中，宜選用均勻系數(shù)大于10，塑性指數(shù)小于12的土。塑性指數(shù)大于17的土，宜采用石灰穩(wěn)定，或用水泥和石灰綜合穩(wěn)定。
　　2、水泥穩(wěn)定土用做基層時(shí)，土的最大粒徑不應(yīng)超過(guò)37.5mm(高等級(jí)道路宜為31.5mm)。土的顆粒組成應(yīng)在表2范圍內(nèi)。集料中不宜含有塑性指數(shù)的土。對(duì)于二級(jí)公路宜接近級(jí)配范圍的下限組配混合料或采用表3中的2號(hào)級(jí)配。

                        
　　級(jí)配碎石、未篩分碎石、砂礫、碎石土、砂礫土、煤矸石和各種粒狀礦渣均適宜用水泥穩(wěn)定。碎石包括巖石碎石、礦渣碎石、破碎礫石等。

                        
　　3、凡是飲用水（含牲畜飲用水）均可用于水泥穩(wěn)定土施工。
　　4、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥都可用于穩(wěn)定土，但應(yīng)選用初凝時(shí)間3h以上和終凝時(shí)間較長(zhǎng)（宜在6h以上）的水泥。不應(yīng)使用快硬水泥、早強(qiáng)水泥以及已受潮變質(zhì)的水泥。宜采用標(biāo)號(hào)325或425的水泥。
　　由于水泥穩(wěn)定土的形成原理是水泥中的各個(gè)成分與土中的水分發(fā)生強(qiáng)烈的水解和水化反應(yīng)，土中的水分不斷減少，由于水分的減少而發(fā)生毛細(xì)管作用、吸附作用等會(huì)引起材料的體積收縮。試驗(yàn)證明，由于水泥水化作用混合料水分減少而產(chǎn)生收縮占總收縮量的17%，可見(jiàn)碾壓時(shí)混合料的含水量是產(chǎn)生干縮裂縫的主要原因。含水量增加1%，對(duì)干縮應(yīng)變?cè)龃蟮挠绊懕人�泥增�?%的影響大2%-3%。由于水泥的水化和結(jié)硬作用進(jìn)行得比較快，因此對(duì)施工要求比較嚴(yán)格。要求在較短的時(shí)間內(nèi)完成從加水拌和到碾壓成型的幾個(gè)主要工序。路拌法施工時(shí)，一般要求不超過(guò)3—4h，并應(yīng)短于水泥的終凝時(shí)間。采用集中廠(chǎng)拌法施工時(shí)，延遲時(shí)間不應(yīng)超過(guò)2h。再加上養(yǎng)生時(shí)遇刮風(fēng)、高溫天氣，因水分流失太快而產(chǎn)生干縮裂縫。因此水泥穩(wěn)定土需嚴(yán)格控制施工含水量及施工后養(yǎng)生，其裂縫還是可以盡量減少或避免的。
　　由此可見(jiàn)水泥穩(wěn)定土具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、經(jīng)濟(jì)適用、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)重交通和高速公路路面基層以及機(jī)場(chǎng)道面基層的需要。同時(shí)也便于機(jī)械化施工。水泥穩(wěn)定土既可以在路上就地拌和，以可以用固定的拌和機(jī)械進(jìn)行集中拌和后運(yùn)到路上直接攤鋪，也可以利用移動(dòng)式拌和機(jī)械沿線(xiàn)進(jìn)行拌和。只要在原材料選擇、混合料設(shè)計(jì)、施工組織、質(zhì)量控制等方面嚴(yán)格把關(guān)，認(rèn)真細(xì)致地完成施工每一個(gè)環(huán)節(jié)，就可以提高結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度。
　　
　　
　　參考文獻(xiàn)：《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ034-2000）
　　《公路建筑材料》（ISBN7-114-02926-8）