水泥改良土配合比设计试验研究

摘要：本文通过对对大西铁路客运专线二标段水泥改良土配合比设计试验研究，获得了配合比设计中的主要影响因素，得到了准确确定水泥改良土配合比设计的试验方法，同时对提高水泥改良土配合比设计的准确度进行了研究和探讨，希望对改良土的配合比设计以及施工有所帮助。

【关键词】： 水泥改良土 配合比  设计影响因素

中图分类号：TQ172.1+8文献标识码：A 文章编号:

1 水泥改良土配合比设计

水泥改良土配合比设计是由水泥、土和水按适当比例配合而成的，在按比例混合的过程中，各组成材料的配合比例是决定改良土的技术性能和工程成本的关键。配合比设计是根据工程要求和施工条件来确定改良土的各组成成分的适当比例，从而满足工程质量要求。除了要满足设计要求的强度外，还要考虑施工过程中的经济性及可操作性，施工常见的有碾压过程中会出现碾压面松散起皮压不实或翻浆等现象。碾压面松散是含水率偏小，新铺改良土路面，当填料含水率过小时，将发生表面松散、毛面，不利于压实，无法保证强度。翻浆主要是含水率过大，导致压实层出现弹簧、破裂、冒泥浆现象，待干燥收缩后出现大面积裂缝，压实度也无法保证达不到改良土路基的耐久性要求。

2 改良土配合比设计的要求

2.1 掺和料及原土料要求：

外掺料宜采用普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，强度等级为42.5，初凝时间不宜小于3.0h，终凝时间不宜小于6.0h，不应使用快凝水泥、早强水泥，不得使用受潮变质水泥。试验前检测水泥的凝结时间、安定性及强度。原土料应采用经试验室检测满足设计要求的料场，检测指标有颗粒分析、颗粒密度、液限、塑限和塑性指数、击实试验、无侧限抗压强度、有机质含量、硫酸盐含量（其塑性指数宜小于12，有机质含量不宜超过2%，硫酸盐含量不大于0.25%）。

按最优含水率、计算最大干密度并延迟一定的时间制备无侧限抗压强度试件，养护温度控制在（20±1）℃，湿度在90度以上，无侧限抗压强度满足R≥Rd／（1—ZaCv）的要求。

3 水泥改良土配合比设计的影响因素

影响水泥改良土配合比设计的因素有：延迟时间、养护条件、含水率检测方法等。

3.1延迟时间的影响

在水泥改良土的施工中应考虑延迟时间的影响，水泥剂量越高，延迟时间的影响就越大。

大西铁路客运专线在前期改良土的试验填筑过程中，经现场检测发现压实系数很难达到设计要求，采用重型击实标准进行了水泥改良土延迟时间对击实干密度和饱和无侧限抗压强度影响的试验，试验结果表明延迟时间对击实干密度和无侧限抗压强度有一定影响。

水泥改良土延迟击实曲线见图1，延迟时间对击实干密度的影响见图2，延迟时间对7天饱和无侧限抗压强度的影响见图3。

图1 水泥改良土延迟时间击实曲线图

图2 延迟时间与击实最大干密度曲线图

图3 延迟时间与7天无侧限抗压强度曲线图

通过进行水泥改良土的击实试验和无侧限抗压强度试验，可以看出水泥改良土延迟时间对强度和干密度有较大的影响，延迟时间越长强度和干密度越小，呈台阶下降趋势，所以水泥改良土配合比设计时，延迟时间的确定应在保证改良土无侧限抗压强度的同时，还应满足现场拌合到碾压完成所需的时间。

3.2 养护条件的影响

由于水泥的水化反应，温度越高水泥的水化反应就越剧烈，通过在（5±2）℃、（10±2）℃、（15±2）℃、（20±2）℃、（25±2）℃、（30±2）℃下对水泥改良土进行养护，并观察破坏特征，试验结果表明提高养护温度，水泥改良土无侧限抗压强度显著增加，但增长趋势在温度为20℃越来越缓慢，低温情况下进行养护，水泥改良土表现出明显的脆性破坏，迅速产生裂缝。

水泥改良土在同样湿度不同温度条件下对应的7天饱和无侧限抗压强度结果见图4，因此保证养护室的环境温度恒定，才能够准确的得到改良土配合比实际无侧限抗压强度。

图4 不同温度与7天饱和无侧限抗压强度曲线图

3.3 含水率检测方法的影响

在改良土填筑过程中，含水率的控制是非常重要的，直接关系到压实质量，因此准确的测定水泥改良土的含水率至关重要。由于水泥的水化反应，为了使做出的试验结果更为精确，在击实结束的试样取一定量土进行含水量试验时，应提前将烘箱的内温度达到试验规定的环境温度，然后将取出的试样立即放入烘箱中进行烘干。

水泥与水拌和后就会发生水化作用，水化反应会消耗一部分水，在较高温度下水化作用发生得较快。如先将混合料放入烘箱中，再启动烘箱升温，则在升温过程中水泥与水的水化作用发生的较快，而烘干法又不能除去已于水泥发生水化作用的部分，这样得出的含水率往往偏小。一般会减小0.7～1.1%，所以应提前将烘箱升温到110℃，使放入水泥的混合料一开始就能在110℃的温度下进行烘干。检测方法对含水率结果的影响见表【1】。

表1 检测环境温度与含水率关系表

4 结论

水泥改良土是铁路、公路、建筑地基等工程建设中使用最广泛的填筑材料之一，随着用量的增加和施工技术的改进对其强度和耐久性的要求越来越高，而准确可靠的改良土配合比是保证施工质量的前提，准确的掌握和有效的控制影响其准确性的因素非常关键，本文通过对其影响因素的仔细研究，有效的提高改良土配合比设计的准确度，并确定了有效控制水泥改良土施工质量的关键因素。

参考文献：

《铁路工程土工试验规程》（TB10102-2010 ）

《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTJ 057-94）