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摘要：水泥稳定土是公路路面上常用的一种材料，在现在的公路工程中得到了普遍的应用，对其强度形成原理的了解就非常必要。
关键词：水泥稳定土 水化 土 水泥
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2010)09-013-01
在粉碎的或原来松散的土中，掺入足量的水泥和水，经拌和、摊铺、压实及养生后得到的混合料，当其抗压强度符合规定的要求时，称为水泥稳定土。
用水泥稳定细粒土得到的混合料简称水泥土(如细粒土灯砂简称水泥砂)；用水泥稳定级配碎石和未筛分碎石得到的混合料简称水泥碎石；用水泥稳定砂砾得到的混合料简称水泥砂砾。
水泥稳定土有趣好的力学性能和板体性，能适应不同的气候与水文条件，特别是在潮湿寒冷地区的适应性较其他稳定土更强，用水泥来稳定土可显著地改善土的使用范围很广，在工业发达，水泥产量大的国家，大量采用了水泥稳定土。
1、水泥稳定土强度形成原理
在水泥稳定土中，水泥、土和水之间发生了多种非常复杂的作用，从而使土的性能发生了明显的变化，水泥稳定土的强度主要靠以下三个方面的作用形成。
1.1 水泥石的骨架作用
在水泥稳定土中，首先发生的是水泥自身的水化反应，从而产生出具有胶结能力的水化产物，这是水泥稳定土强度的主要来源。
水泥水化生成的水化产物，在土的孔隙中相互交织搭接，将土颗粒包裹连接起来，使土逐渐丧失了原有的塑性等性质，并且随着水化产物的增加，混合料也逐渐坚固起来，由于土具有非常高的比表面积、亲水性和水泥稳定土中的水泥含量较少，在水泥稳定土中，水泥的水化硬化较混凝土中差得多，特别是粘土矿物对水化产物中的Ca(OH)2，具有极强的吸附和吸收作用，使溶液中的碱度降低，不但影响水泥水化产物的稳定性，而且影响混合料的性能，必要时还应对水泥稳定土进行“补钙”，以提高混合料中碱度。
1.2 离子交换作用
水泥水化后所生成的氢氧化钙所占的比例比较高，可达水化产物的25％，大量的氢氧化钙溶于水以后，在土中形成了一个富含Ca的碱性溶性环境，Ca取代K、Na，使粘土颗粒之间的距离减小，相互靠拢，导致土的凝聚，从而改变土的塑性，使土具有一定的强度和稳定性。
1.3 碳酸化作用
水泥水化生成的Ca(OH)2，除了与粘土矿物发生化学反应外，还可以进一步与空气中的CO2，发生碳化反应生成碳酸钙晶体，Ca(OH)2与土中的活性SIO2和AL2OJ作用生成含水的硅酸钙和铝酸钙。
2、影响水泥稳定土强度的因素
2.1 土质
各类砂砾土、砂土、粉质土和粘质土均可用于水泥稳定，但稳定效果不同，试验和生产实践表明，用水泥稳定级配良好的碎(砾)石和砂砾效果最好，不但强度高，而且水泥用量少，其次是细粒土质砂，再次是粉质土和粘质土，重粘土难以粉碎和拌和，不宜单独用水泥来稳定，因此，一般要求土的塑性指数不大于17，实际工程中应选用塑性指数小于12的土，有机质含量超过20％和硫酸盐含量超过0.25％的土不宣选用。
2.2 水泥的品种和剂量
各类类型的水泥都可以用于稳定土，对于同一种土，通常情况下硅酸盐水泥的稳定效果好，而铝酸盐水泥较差。
水泥剂量是指水泥质量占全部粗细颗粒(即碎石、砾石、砂砾、粉粒、粘粒)干质量的百分率。
水泥稳定土的强度随水泥剂量的增加而增长，过多的水泥用量，虽能增加强度，在经济上却不一定合理，效果上也不一定显著，且容易开裂。试验和研究表明，水泥剂量为4％－8％较为合理，合理的剂量应根据结构层技术要求进行混合料组成设计确定。
2.3 含水量
当含水量不足时，水泥不能在混合料中完全水化和水解，发挥不了水泥对水的稳定作用，影响强度形成，含水量达不到最佳含水量时还会影响水泥稳定土的压实度。
水泥正常水化所需的水量约为水泥重的20％，对于细粒土质砂，完全水化达到最高强度的含水量较最佳密度的含水量为小，对于粘质土则相反。
2.4 施工工艺过程
水泥、土和水拌和均匀，且在最佳含水量下充分压实，使之干密度最大，其强度和稳定性就高，水泥稳定土从开始加水拌和到完成压实的延迟时间要尽可能缩短，一般要在6h以内。若时间过长，则水泥凝结，在碾压时，不但达不到压实度要求，而且还会破坏已结硬水泥的胶凝作用，反而使水泥稳定土强度下降，在水泥终凝时间达不到规定要求时，可以使用一定剂量的缓凝剂，缓凝剂的品种和具体数量应根据试验确定。
水泥稳定土需湿法养生，以满足水泥水化形成强度的需要，养生温度愈高，强度增长得愈快，因此，应保证水泥稳定土养生的温度和湿度条件，施工最低气温及冻前龄期的要求与石灰稳定土相同。
3、水泥稳定土的用途
水泥稳定土的水稳性和抗冻性都较石灰稳定土好，暴露的水泥稳定土因干缩和冷缩也易产生裂缝，水泥土与水泥稳定砂砾、水泥稳定碎石相比有下述三个不利的特征：(1)水泥土容易产生严重的收缩裂缝，并影响沥青面层；(2)水泥土的强度没有充分形成时其表层遇水会发生软化；(3)水泥土的抗冲刷能力小，表面水由面层裂缝渗入后易产生唧泥现象。
水泥稳定土可用于各级公路路面结构的基层和底基层。但水泥土禁止用做高级沥青路面的基层，只能用做底基层，在高等级公路的水泥混凝土面板下，水泥土也不应做基层。水泥稳定土结构层的施工最小厚度为15cm，结构层适宜的厚度为16－20cm。
关键词：水泥稳定土 水化 土 水泥
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2010)09-013-01
在粉碎的或原来松散的土中，掺入足量的水泥和水，经拌和、摊铺、压实及养生后得到的混合料，当其抗压强度符合规定的要求时，称为水泥稳定土。
用水泥稳定细粒土得到的混合料简称水泥土(如细粒土灯砂简称水泥砂)；用水泥稳定级配碎石和未筛分碎石得到的混合料简称水泥碎石；用水泥稳定砂砾得到的混合料简称水泥砂砾。
水泥稳定土有趣好的力学性能和板体性，能适应不同的气候与水文条件，特别是在潮湿寒冷地区的适应性较其他稳定土更强，用水泥来稳定土可显著地改善土的使用范围很广，在工业发达，水泥产量大的国家，大量采用了水泥稳定土。
1、水泥稳定土强度形成原理
在水泥稳定土中，水泥、土和水之间发生了多种非常复杂的作用，从而使土的性能发生了明显的变化，水泥稳定土的强度主要靠以下三个方面的作用形成。
1.1 水泥石的骨架作用
在水泥稳定土中，首先发生的是水泥自身的水化反应，从而产生出具有胶结能力的水化产物，这是水泥稳定土强度的主要来源。
水泥水化生成的水化产物，在土的孔隙中相互交织搭接，将土颗粒包裹连接起来，使土逐渐丧失了原有的塑性等性质，并且随着水化产物的增加，混合料也逐渐坚固起来，由于土具有非常高的比表面积、亲水性和水泥稳定土中的水泥含量较少，在水泥稳定土中，水泥的水化硬化较混凝土中差得多，特别是粘土矿物对水化产物中的Ca(OH)2，具有极强的吸附和吸收作用，使溶液中的碱度降低，不但影响水泥水化产物的稳定性，而且影响混合料的性能，必要时还应对水泥稳定土进行“补钙”，以提高混合料中碱度。
1.2 离子交换作用
水泥水化后所生成的氢氧化钙所占的比例比较高，可达水化产物的25％，大量的氢氧化钙溶于水以后，在土中形成了一个富含Ca的碱性溶性环境，Ca取代K、Na，使粘土颗粒之间的距离减小，相互靠拢，导致土的凝聚，从而改变土的塑性，使土具有一定的强度和稳定性。
1.3 碳酸化作用
水泥水化生成的Ca(OH)2，除了与粘土矿物发生化学反应外，还可以进一步与空气中的CO2，发生碳化反应生成碳酸钙晶体，Ca(OH)2与土中的活性SIO2和AL2OJ作用生成含水的硅酸钙和铝酸钙。
2、影响水泥稳定土强度的因素
2.1 土质
各类砂砾土、砂土、粉质土和粘质土均可用于水泥稳定，但稳定效果不同，试验和生产实践表明，用水泥稳定级配良好的碎(砾)石和砂砾效果最好，不但强度高，而且水泥用量少，其次是细粒土质砂，再次是粉质土和粘质土，重粘土难以粉碎和拌和，不宜单独用水泥来稳定，因此，一般要求土的塑性指数不大于17，实际工程中应选用塑性指数小于12的土，有机质含量超过20％和硫酸盐含量超过0.25％的土不宣选用。
2.2 水泥的品种和剂量
各类类型的水泥都可以用于稳定土，对于同一种土，通常情况下硅酸盐水泥的稳定效果好，而铝酸盐水泥较差。
水泥剂量是指水泥质量占全部粗细颗粒(即碎石、砾石、砂砾、粉粒、粘粒)干质量的百分率。
水泥稳定土的强度随水泥剂量的增加而增长，过多的水泥用量，虽能增加强度，在经济上却不一定合理，效果上也不一定显著，且容易开裂。试验和研究表明，水泥剂量为4％－8％较为合理，合理的剂量应根据结构层技术要求进行混合料组成设计确定。
2.3 含水量
当含水量不足时，水泥不能在混合料中完全水化和水解，发挥不了水泥对水的稳定作用，影响强度形成，含水量达不到最佳含水量时还会影响水泥稳定土的压实度。
水泥正常水化所需的水量约为水泥重的20％，对于细粒土质砂，完全水化达到最高强度的含水量较最佳密度的含水量为小，对于粘质土则相反。
2.4 施工工艺过程
水泥、土和水拌和均匀，且在最佳含水量下充分压实，使之干密度最大，其强度和稳定性就高，水泥稳定土从开始加水拌和到完成压实的延迟时间要尽可能缩短，一般要在6h以内。若时间过长，则水泥凝结，在碾压时，不但达不到压实度要求，而且还会破坏已结硬水泥的胶凝作用，反而使水泥稳定土强度下降，在水泥终凝时间达不到规定要求时，可以使用一定剂量的缓凝剂，缓凝剂的品种和具体数量应根据试验确定。
水泥稳定土需湿法养生，以满足水泥水化形成强度的需要，养生温度愈高，强度增长得愈快，因此，应保证水泥稳定土养生的温度和湿度条件，施工最低气温及冻前龄期的要求与石灰稳定土相同。
3、水泥稳定土的用途
水泥稳定土的水稳性和抗冻性都较石灰稳定土好，暴露的水泥稳定土因干缩和冷缩也易产生裂缝，水泥土与水泥稳定砂砾、水泥稳定碎石相比有下述三个不利的特征：(1)水泥土容易产生严重的收缩裂缝，并影响沥青面层；(2)水泥土的强度没有充分形成时其表层遇水会发生软化；(3)水泥土的抗冲刷能力小，表面水由面层裂缝渗入后易产生唧泥现象。
水泥稳定土可用于各级公路路面结构的基层和底基层。但水泥土禁止用做高级沥青路面的基层，只能用做底基层，在高等级公路的水泥混凝土面板下，水泥土也不应做基层。水泥稳定土结构层的施工最小厚度为15cm，结构层适宜的厚度为16－20cm。