5%水泥改良土的施工控制要点

浅议5%水泥改良土的施工控制要点

摘要：介绍了改良土掺入5%水泥及其作用机理，并结合实践经验，讨论了5%水泥改良土现场施工和现场检测的控制要点，分析了改良土延迟时间与最大干密度和最有含水率的关系。

关键词：改良土；施工；检测

abstract: the improved soil mixed with 5% cement and its mechanism of action, combined with practical experience, the 5% cement modified soil-site construction and field testing of the control points, and analysis of improved soil delay time and the maximum dry density and the mostthe relationship between moisture content.

key words: soil improvement；construction； testing

中图分类号： tq172文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2012）0工程概况

新建西平铁路沿线为湿陷性黄土，湿陷性黄土存在湿陷和压缩两种不同性质的变形，新建西平铁路对沉降变形的控制极为严格，地基处理方案不仅要考虑消除地基湿陷性，还要考虑降低地基的压缩性，把地基的总沉降量控制在容许范围以内。因此，对湿陷性黄土的地基处理应达到两个目的，其一是消除处理范围内的湿陷性，其二是提高地基承载力，提高路基的变形模量，减少压缩（固结）变形。

1改良黄土的方法及作用机理

目前，对于黄土改良的方法有化学改良和物理改良，采用最多的是化学改良，对于化学改良，即掺入不同配合比的改良材料，使其与黄土发生一定反应，近而改变黄土原有的结构特性或工程力学特性，从而满足黄土作为路基填料应满足的各方面要求。目前常用的方法是掺入不同配合比的水泥、石灰、粉煤灰、水泥加白灰、水泥加粉煤灰、白灰加粉煤灰、掺固化剂等填料。而物理改良则主要是掺入粗颗粒，通过改变其级配来改变黄土的物理特性及强度特性。根据西平线的设计要求，主要采用掺加5%的水泥掺和料的化学改良方法，普通硅酸盐水泥主要是由氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫等组成。将水泥搅拌物掺入黄土后, 水泥颗粒表面的矿物很快与黄土中的水发生水解和水化反应,生成

ca(oh)2和csh（注：是一种结晶度较低的单碱水化硅酸钙）等水化物，逐渐使土中水饱和形成胶体、水泥水化物中的一部分cao、2sio2.3h2o自身继续硬化,形成早期水泥土的骨架；另一部分及其溶液与黄土颗粒发生反应形成土团粒后又进而结合成粒结构,同时进一步凝聚反应形成水稳性水化物，随着水泥水化反应的深

入,ca(oh)2的碱性作用和矿渣水泥水化作用又生成水化物最终形

成水泥与土颗粒相互连结难以彼此分辨的致密空间网络结构,使水泥土具有足够的强度和水稳定性。

2施工前的准备

水泥改良土填筑前应按设计要求现场取样对材料和混合料做室

内标准击实试验，确定最优含水率和最大干密度，施工现场并按室内试验配合比选择试验段做摊铺压实工艺性试验，确定工艺参数。水泥、石灰运输、储存应妥善覆盖保管，不得日晒雨淋，受潮变质。生石灰应经过充分消解后方能使用。施工中应有防止水泥、石灰粉末飞扬的措施。

3改良土的填筑、压实施工应符合下列规定

改良土的下承层表面应平整、坚实，应有不小于2%的排水坡；

拌合时，土块应打碎，粒径不应大于15mm，应按工艺性试验确定的配合比配料并拌和均匀、色泽一致、无灰条、灰团、花面，拌合物中不得含有土块、水泥块、生石灰块、及时消除粗细集料窝和局部过分潮湿之处；

3.填料的含水率应严格控制，其施工含水率等于或略大于最优含水率；（注：。压实含水量应严格控制在最优含水量+2%~-1%范围内）；

4.碾压后的压实层面不得有明显的轮迹，并不得有“弹簧”、松散、起皮现象，压实层面应平整；

5.外掺水泥、石灰的改良土路基应按设计要求的养生期洒水养生；

6.路基填筑压实按照三阶段、四区段、八流程的施工工艺组织施工，其工艺流程见说明图

4施工检测

改良土填筑层水泥、石灰掺料剂量试验配比允许偏差为

+1%~-0.5%；

检测频率：每层100m检查3处；

检测方法：edta滴定法。

每一区段的填筑过程中（包括换填），应按下列范围、频次和取样要求，对细粒土采用压实系数或地基系数、粗粒土采用相对密度或地基系数进行分段检测。

2.1压实系数kh与相对密度mr

(1)基床及基床以下部分每层检测一次；在长度不大于100mm, 范围内检测不少于6个点；

(2)检测点应包括填层中部2点，距填层两侧边缘0.5~1.0m各2个点。用环刀法检测时应在压实层下2/3 处取样；

(3)每个检测点应做两次平行密度测定，两次相差不大于

0.02g/cm3时，取其平均值。

2.2地基系数k30

(1)基床及基床以下部分每层检测一次；在长度不大于100m, 范围内检测不少于2点；

(2)检测点应包括填层中部一点、距填层边缘2m, 处一点。按左、中、右大致均匀分布。

5室内试验

1.最大干密度和最优含水率的大小是影响压实效果的重要因素。

击实试验的理论依据是土的三相（颗粒、水、空气）之间的体积变化理论，即用锤击法使土中空气自孔隙中逸出，土颗粒得到重新排列，随着含水量的不同排列也在变化。当土颗粒的排列达到最大干密度和相应的含水量即击实所求指标，过了这个界限，击实作用大部分被水分所承担，土颗粒上的有效应力变小。此时，干密度随含水量的增加而降低。

2.试验方法采用《铁路土工试验规程》（tb10102）—2004）中关于“改良土试验”重型击实要求，水泥现拌现用，1小时内必需完成试验，若超时，者做废，与现场施工差距很大。鉴于水泥改良土最大干密度具有延时衰减特性，在保证填筑压实质量的前提下，应采取延长水泥改良土初凝时间的措施；施工前必须做水泥改良土延迟时间与最大干密度的关系曲线，通过工艺试验，确定合理的工艺流程和初凝时间等关键技术参数；现场的最大干密度可采用水泥改良土初凝前对应的最大干密度，并取代表性工样试验，试验数据如下：

（表一）

（表二）

（表三）

（表四）

结论：

由于室内标准击实试验的土样与实际施工时的真实路基填土在