水泥改良低液限粉性土作为路基填料的研究

1 概述
　　路基做为公路的重要组成部分，它是路面的支撑体，承受由路面传递来的荷载，直接影响着路面的使用性能，要保证公路的整体性能，路基必须具有足够的强度、稳定性和耐久性。
　　粉土的塑性指数小，干时虽稍有粘结性，但易被压碎、扬尘大，不易成型，施工碾压易产生叠瓦状推移和分层现象，浸水时很快被湿透，形成流体状态，耐冲蚀能力差。不同地区的粉土存在显著差异，即使同一地区不同位置的粉土性质也会有很大差异。粉土毛细水上升高度大，在季节性冰冻地区容易使路基产生水分累积，造成严重的冻胀翻浆现象，而且用粉土填筑的路基边坡易被冲刷破坏，因此高速公路建设中粉土是一种较差的筑路材料。
　　综上所述，在粉土地区的高速公路建设中，从粉土的基本特性出发，研究其力学性能和路用性能，可以指导工程建设，解决实际问题，具有重要的理论意义和实际价值。
　　2 低液限粉性土水泥改良方案
　　水泥稳定土是指粉碎的土、水泥和水的混合物，经压实产生的一种改性材料。水泥稳定属于外掺材料稳定类型。水泥土由于它的强度、良好的变形特征、抗水、耐热和抗冻效应等，可适用于道路路面、道路和建筑物基础等。
　　基于粉土的特性和固化材料的作用效应，因此考虑单纯掺加水泥来改良粉土，从2%开始，逐步增加水泥用量，直到5%，首先通过击实试验确定水泥土的最大干密度和最佳含水量，依据此试验数据制备水泥土试件，测定水泥土的无侧限抗压强度及弹性模量，同时进行水泥土的CBR试验，通过这些试验结果来确定水泥土的经济用量，既保证达到作为路基填料的工程性质使用要求，同时尽量降低水泥用量，以降低工程成本。
　　3 水泥改良粉性土的试验研究
　　试验根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51—2009)的有关规定进行。首先，通过击实试验得出不同水泥掺量下（2%、3%、4%、5%）粉土的最佳含水量和最大干密度，然后进行无侧限抗压强度、回弹模量、承载比等试验。压实度为95%，水泥采用普通硅酸盐32.5水泥。
　　通过试验过程中的散点图可以看出，此种土在含水量15%~17%间最大干密度急剧下降，说明这种土掺加水泥后，在水泥未发生反应前，仍表现出对水的敏感性，当含水量超过15%后，在击实过程中明显看到水的渗出，垫块上滤纸完全浸湿，当含水量超过16%，击实过程中可以明显看到土类似弹簧土，很难击实，这也说明当含水量超过16%后，土颗粒之间的水分承担了很大一部分力，由于水分填充了土间的空隙，使土很难压实，土的密实度明显下降，最大干密度随之急剧下降。
　　其次，进行水泥改良粉性土无侧限抗压强度试验。从试验数据可以看出，无侧限抗压强度随水泥的掺配量增加而增加；七天龄期强度，从2%到5%基本呈线性关系，从28天龄期分析，掺加2%到3%其强度增长的幅度是最大的，掺加3%水泥后，粉性土的28天抗压强度已经接近0.5MPa。
　　第三，做水泥改良粉性土回弹模量试验，以回弹模量表征土基的承载能力。通过试验数据可以看出粉土掺入不同剂量的水泥后，其抗压回弹模量明显增大，7天龄期，回弹模量随水泥剂量的增加而增大，从2%到4%，增加平缓，从4%到5%后，回弹模量增加较大；从7天龄期到90天龄期对比来看，从7天到28天之间，是回弹模量增加量最大的时间段，这与水泥强度与其龄期的关系是一致的，从28天龄期到60天龄期还有一个增长，到60天龄期到90天龄期，回弹模量增长幅度已经很小，因为在28天后水泥的强度大部分已经形成，28天到60天后期强度略有增长，60天之后强度增长非常缓慢，所以回弹模量也有同样对应关系。
　　第四，做水泥土的承载比（CBR）试验，试验结果分析：粉性土在不加任何改良剂的情
　　况下，不符合高速公路上路床和下路床对填料最小强度CBR的要求，同时路基设计规定粉质土不宜直接填筑于路床。当加入不同剂量的水泥时，其CBR值迅速增加，随着水泥剂量的增加，呈近线性增加，加入2%的水泥就可以达到填筑路基的要求。路基设计规范规定，高速公路和一级公路路基填料，上路床要求CBR达到8%以上，试验表明粉土中只要加入2%的水泥就可以满足要求。
　　4 结语
　　试验证明：通过水泥改良粉性土的试验得出以下结论：
　　（1）水泥可以作为稳定改良粉质土的一种有效方法。
　　（2）加入水泥后使粉性土的抗压弹性模量明显增加小。
　　（3）加入水泥后，CBR由4%左右明显增加到40%，已经完全满足路基填料设计的要求。虽然2%的水泥剂量就可以满足填筑路基的设计要求，但考虑到实际施工中存在一定量的损耗，建议施工过程中采用加入3%的水泥剂量来控制。