水泥稳定粉砂土压实机理初探

赵云峰

(鹤岗市萝北县太平沟乡企)

1 引言

粉砂土作为路堤填料，具有天然含水率低，塑性小，水分散发快，不易碾压成型的特点。经对土源土质进行颗粒分析、塑限和塑性指数分析，认定该土属砂类土，准确命名为含细粒土砂(塑性指数IP=10.71)，试验方案确定为石灰稳定、水泥稳定或水泥、固化土综合稳定。因此，该种砂经试验确定用水泥∶固化剂∶粉砂土=3∶7∶90是最佳配比。本文着重介绍有关影响这种水泥稳定粉砂土压实度的因素。

2 影响水泥稳定粉砂土压实度的因素

2.1 砂的级配组成

砂的可压实性与砂的级配组成有密切的关系。与粘土碎石相比，砂的可压实性更差。这是因为，粘土的压实是粘土的片状颗粒重新定向而趋向一致化的结果;而碎石的压实是小颗粒填充大颗粒空隙的结果。对于级配较好的松北地区粉砂土，由于颗粒趋于圆形，其大小相差也不大，因此压实相对困难。另外，颗粒的大小也对压实性有显著的影响。可以设想，在同样力的作用下，大颗粒的砂砾不容易移动，而小颗粒的砂却容易移动。这一方面是因为颗粒越大，所需的搬动力越大，内摩阻力越大，移动所受到的约束力就越大;另一方面是因为颗粒越小，同重量的颗粒的接触面越少(面接触逐渐转变为点接触)，这也表现为摩擦力的降低。因此，比较理想的情况是，在细砂中加入一定量的较粗的碎石颗粒，一方面增加其内摩阻力，另一方面也可以让粗集料形成一定的骨架作用，使细砂的移动受到更多的约束。

2.2 水泥稳定粉砂土的最佳含水率与最大干密度

击实试验表明:细粒粉砂土的含水率与干密度的击实曲线比较平缓，说明适宜压实所需含水率的幅度较大。水泥稳定粉砂土击实试验结果见表1，可得最佳含水率为12.7％，最大干密度为1.83g/cm3。

表1 粉砂土击实试验结果

混合料的含水率对强度影响，试验表明施工中含水率应控制在最佳合水量的115％，即最佳合水量增加2个百分点左右。其主要原因有以下几方面。

(1)室内试件成型击实均在水泥初凝之前进行，而室外试件碾压时基本处于水泥初凝之后的终凝期。初凝期间试件流动性大，易击实;而终凝期间试件流动性小，需要加水才能保证其压实性能。

(2)室内试件采用重型击实(甲法)，用4.5kg击锤分5层击实，每层27下，Φ10击实筒，其体积为997cm3，这种击实方法与路面的实际压实功是否匹配，也即怎样的压实功对含水率为多少时达到最大干密度是有影响的，对最大干密度数值可能也略有影响。

(3)室内击实引起的水泥稳定细砂的超静孔隙水压力比施工现场不易消散(试件体积小，侧限压力大，三向均无渗透)，因此相比之下，室内试件只有含水率较小时，超静孔隙水压力小，才易击实;而室外试件的最佳含水率相对就高些。

2.3 压实功能及压实方法对压实效果的影响

粉砂土在施工过程中除了含水率对压实的效果有较大影响外，压实功能对压实效果也有很大影响。试验表明:同一种土密度越高，施工中在保证含水率在最佳含水率附近的情况下，如何提高压实功能便成为一关键问题。选定水泥∶固化剂∶粉砂土=3∶7∶90，采用振动成型工艺，在不同含水率情况下的强度比较情况见表2。

表2 采用振动成型含水率强度比较

选定水泥∶固化剂∶粉砂土=3∶7∶90，采用静压成型工艺，在不同含水率情况下的强度比较情况见表3。

表3 采用静电成型含水率强度比较

这说明该种水泥稳定粉砂土的碾压采用静碾压效果更好。细粒粉砂土用作路堤材料只要采用一定的技术措施，不但在技术上是可行的，而且有时非常经济，只要选择适当的压路机具和施工方法，不但施工方便、进度快，还很容易达到规定的压实度。

3 结论

(1)级配好的砂不容易压实，可加碎石或粘土予以调整。

(2)水泥砂的室内外含水率存在约2％～3％的差距，调整室外含水率时不能机械地依据室内数据。而应重视经验与表观情况。

(3)该种水泥稳定粉砂土的碾压采用静碾压效果更好。

[1] 公路土工试验规程(JTJ051-93)[M].北京:人民交通出版社，1993.

[2] 沙庆林.高等级公路半刚性基层[M].北京:人民交通出版社，1998.

[3] 高大钊.土质学与土力学[M].北京:人民交通出版社，2004.