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油井水泥缓凝剂的评定方法
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水泥和添加剂对高含盐水泥土强度的影响
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海水环境对水泥土渗透性和强度的影响及机理分析
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土木币1480
目前，我国绝大部分高等级公路沥青路面的基层和底基层都是半刚性的无机结合料稳定材料。对于路面底基层，一般都采用就近的土为原料做无机结合料稳定土，其所采用的结合料主要有水泥、石灰和工业废渣等，稳定的方法类型主要有水泥稳定、石灰稳定、水泥石灰综合稳定、石灰粉煤灰稳定、水泥粉煤灰稳定以及水泥石灰粉煤灰稳定[1]。根据以往的经验，石灰稳定土和石灰粉煤灰稳定土适宜稳定对象为塑性指数介于12～20的亚粘土，低塑性的粉砂土则稳定效果为好；而水泥稳定土的适宜对象，如单从角度出发可为除有机质含量大及硫酸盐含量大外的几乎各种类型的土[2]。对于粉土铺筑路面底基层，在以往的当中稳定该种材料的实践与研究较少。本文作者通过对江苏省宁靖高速公路姜堰粉土段的研究发现，该处粉土的粘粒含量很少，不管是石灰粉煤灰稳定还是水泥稳定都不具有良好的效果，强度与收缩性能的研究表明，该种土适宜采用水泥石灰粉煤灰综合稳定。
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2、水泥石灰粉煤灰稳定粉土的试验路方案实施
& &在试验路实施之前，参考石灰粉煤灰土及水泥土的要求[3]预先拟定了水泥石灰粉煤灰稳定粉土的施工工艺大纲，试验路的稳定方案铺筑主要是检验既定的施工工艺是否适合以及试验路上情况与室内研究结果是否相符，本文只考虑前者。试验路方案是铺筑长度为100m，半路幅宽，选择的水泥石灰粉煤灰稳定土的配比有4∶11∶15∶70、4∶12∶24∶60和6∶6∶18∶70三种情况。试验方案的铺筑严格按选择的配比用量及拟定的的施工工艺进行，具体工艺过程为：1)施工放样及上土：放样及上土，用CA25振动压路机静压2遍，YL16胶轮压路机跑光，然后根据计算的松铺厚度用平地机进行铺土的整平；2)摊铺石灰及粉煤灰：用打方格的方法控制湿灰的摊铺，上灰采用先粉煤灰，后石灰的顺序进行；3)拌和并稳压，测石灰剂量：拌和时采用两台拌和机同时由中央分隔带向路肩前后重叠进行，实测其含水量，并用EDTA滴定来检验石灰剂量[1]，然后稳压；4)上水泥后，再拌和整平：上好水泥后按前述同样方法进行拌和，用CA25振动压路机静压1遍，振压1遍，胶轮压路机碾压1遍，然后进行粗平；5)压实：CA25压路机稳压一遍， YL16胶轮路机跑光一遍，平地机精平，CA25压路机稳压一趟(去时静压回时振动，往返为一遍)，12-15T的三轮压路机碾压3-5遍，18-21T三轮压路机碾压1遍，16T胶轮压路机碾压2遍；6)保湿养生。
通过试验方案的铺筑实施，我们发现施工过程当中存在以下问题：1)施工的持续时间较长：在各方案的施工过程当中，从水泥铺撒开始进行计时，100米长半幅拌和一遍平均需1.5～2小时，至整平整型结束共约需3小时，碾压约需3小时，总计约需6小时，对于一般的水泥超过其终凝时间表，从时间表上级看无法控制二次拌和；2) 整平较困难：经钢轮和胶轮压路机静压之后，表面光滑密实，整平难以进行；3)拌和不均匀：由于机械原因，尽管粉土的拌和较容易，石灰的现场测定剂量高低之差仍达3%，离散性较大；4)碾压粘料：成型时的含水量未严格按施工指导的要求控制略比最佳含水量低1%左右，在碾压过程当中钢轮压路机的轮有锈迹，轮表面有粘料现象，碾压时机械自动刮除不净，轮上仍然有大量粘料，在轮重压力下造成碾压层表面凸凹不平，表现出不十分平整的外观，且刮除物没有被清扫或作其他处理，碾压成型后表面局部存在薄皮层，也显得松散；5)碾压存在剪切破坏：用CA25振动式压路机碾压之后，混合料的表面表现得已经较为密实，但12～15吨光轮压路机碾压1遍之后浅层就出现松散，刮开表面薄皮层观察发现其下已非常密实，至最终碾压结束时表面又表现为非常密实，次日现场测定其压实度也完全满足要求，但取样时发现表面有薄层。
试验路的各结构方案在碾压方面均较容易达到压实要求，压实度都超过95%，但表面松散和结构薄层现象客观存在。从7天的强度及后期的观测看其后期的强度和板体性都还较好，因此应针对上述存在的问题，在实体工程上采取一些施工的改进措施：1)选择终凝时间在8小时以上的水泥，并研究延迟压实对混合料的强度影响；2)改进整平前的稳压方法；3)选择性能好的拌和机械；4)控制碾压含水量，改善碾压工艺，消除表面粗糙不平整及薄层剪切破坏。
3、实体工程的施工工艺改进研究
& &实体工程在大面积展开之前进行了试铺段工作，选择的水泥终凝时间为8小时，在用时上控制水泥及石灰都比配比剂量大一个百分点，采用的配比方案为水泥∶石灰∶粉煤灰∶土=4∶10∶21∶65。考虑不过分延长混合料的成型时间，对石灰及水泥的拌和均匀性通过严格拌和机械来加以解决。实体工程的施工研究采取试验室与路上相结合的方式进行，室内进行标准击实试验、抗压强度试验以及延迟压实和不同压实度时的强度影响试验，室外主要进行碾压适宜含水量的寻求与控制、薄层光面贴补消除、表面粗糙消除以及防止浅层剪切等的试验与控制。
3.1延迟压实的试验研究
& &在工地试验室进行了延迟压实对混合料强度影响的室内试验，试验采用的材料、方法与试验一致，压实度也仍然为95%，各不同成型时间的强度结果如表1所示。
表1延迟压实的混合料强度试验结果
配比方案 混合料& &成型时间 试件& &&&个数 7d强度平均值(MPa) 强度(MPa) 强度特征值(MPa)
4∶10∶21∶65 4小时 6 0.71 0.049 0.63
6小时 6 0.69 0.021 0.66
7个半小时 6 0.74 0.044 0.66
9小时 6 0.66 0.052 0.57
由表中结果可知，水泥石灰粉煤灰稳定土混合料，其成型时间在水混终凝时间之内时，压实对混合料的强度基本无衰减影响，超过终凝时间时已造成延迟压实，混合料强度有所衰减。但对于本工程所用的材料，当碾压成型时间在9小时以内(水泥终凝时间为8小时)时，混合料的强度仍有0.57MPa，大于规范对路面底基层的要求，因此具体施工碾压成型时，控制时间可以在水泥终凝时间8小时限制的上放宽至9小时。
3.2不同压实度的试验研究
& &在工地试验室采用同样的材料、方法与配合比进行了不同压实度情况下的7d无侧限抗压强度试验，各不同压实度下的强度结果如表2所示。
表2& &不同压实度的混合料强度试验结果
配比方案 混合料& &成型时间 试件& &&&个数 7d强度平均值(MPa) 强度标准误差(MPa) 强度特征值(MPa)
4∶10∶21∶65 90 6 0.56 0.039 0.50
92 6 0.65 0.061 0.55
94 6 0.65 0.042 0.58
95 6 0.70 0.036 0.64
由表中结果可知，水泥石灰粉煤灰稳定土混合料的压实度对其强度影响较大，当压实度从95%降至90%时，其强度下降达0.14MPa，因此在施工中应严格控制压实度，以保证底基层结构的强度，特别应注意室内标准试验的最大干密度的准确，这样才能准确控制路上的压实，使得单点压实度不低于90%的判据合理。
3.3消除光面贴补
对用CA25振动压路机静压2遍、YL16胶轮压路机跑光后的平地机整平，不仅整平过程较困难，而且由于光面本身不可能全部需要下刮，因而不可避免地存在松料贴补在光面上的现象，从而造成不同厚度的起皮松散及薄皮夹层。为了消除这种影响，在实体工程试铺段上改进为加厚材料全部下刮，这样保证基本无松料回补。
3.4控制碾压含水量
水泥石灰粉煤灰稳定土混合料在水泥加入并拌和之后的碾压需严格控制含水量，防止因过湿造成钢轮粘料或过干造成表面松散，这就有必要控制在石灰和粉煤灰拌和之后、水泥加入之前的含水量。通过实践得知，最终混合料的碾压含水量比最佳含水量略高1～2%时的压实效果较好，这样可得到水泥拌和之后的混合料含水量符合要求。由于具体工程实施时各施工段土质会有差异、机具设备配套不一、气温也会变化不定，因此，施工现场混合料的实际控制含水量应视当时的压实效果而异，不可机械搬用，宜适时适情进行调整。
3.5改进碾压机具和碾压程序
针对试验路碾压方面存在的问题，实体工程在试铺段中进行了碾压方案的改进探索。从上水泥并拌和之后，对不同的试铺段考虑了不同的碾压方案：(一)履带式推土机稳压→粗平→CA25压路机稳压1遍→平地机精平→CA25压路机往返一趟(去时静压回时振动)→12～15T的三轮压路机碾压2～3遍→18/21T三轮压路机碾压1遍→16T胶轮压路机碾压2遍；(二) 履带式推土机稳压→粗平→CA25压路机稳压1遍→平地机精平→CA25压路机往返一趟(去时静压回时振动)→16T胶轮压路机碾压2遍，18/21T三轮压路机穿插其后碾压2遍→16T胶轮压路机碾压1遍；(三) 履带式推土机稳压→粗平→CA25压路机稳压1趟(来回强振)→CA25压路机往返一趟→平地机精平→CA25压路机往返2遍→16T胶轮压路机碾压2遍。首先进行了第一、第二种碾压方案试铺段的试验，(未抬高铺筑厚度)，并严格按要求控制碾压含水量进行了压实成型。第一种碾压方案的试铺段经检查，压实度完全满足要求，表面也依然粗糙、不平整，深挖发现夹层依然存在，但不存在结构多层分层或斜向剪切延伸。第二种碾压方案的试铺段检查发现，该段压实度不足，均在92～95%之间，表面也粗糙松散有夹层，而且深挖发现有30～60度斜向剪切向下延伸，一般在2～5cm，最深达7～10cm。
第二种碾压方案的试铺段中存在浅层斜向剪切现象比较特殊，通过对混合料的室内最大干密度标准试验的验证发现，原先控制的最大干密度过大，整个段落的真实压实度在96～98%之间，已经造成了超压，而且施工机械的配套方案也未能消除光面上薄层贴补问题，这样也就在这两种方案的基础上决定再实施第三种碾压方案的试铺段(同时控制了混合料的厚度增加1～2cm供整平刮除)，并密切注意碾压含水量与压实度。通过实践摸索发现，强振之后表面精平效果较好，CA25往返2遍后16T胶轮压路机碾压2遍的检测压实度满足要求，而且结构表面光滑、平整，结构内无夹层或斜向剪切，结构上下部位密实程度也较均匀，此方案可用与该材料的实施。
水泥石灰粉煤灰稳定粉土混合料，在拌和之初其工程性质与粉土相差无几，基本不具有粘性，整体凝聚效果不好，而且水分蒸发较快，困此在路拌法施工中极易造成表部干燥、碾压表面粗糙不平整甚至出现上部薄皮夹层。根据本文的探索与实践，要做好该种稳定材料的路拌施工应注意处理好以下几个方面：
1) 选择终凝时间较长的水泥，保证从水泥摊铺到碾压成型具有足够的施工时间。对终凝时间较短的水泥，也可考虑采用掺加的方法加以调整。
2) 在混合料的拌和上较为容易，但拌和的均匀性与拌和机械直接有关，从两台拌和机前后相接拌和一遍使其均匀要求出发，我们应优先选择进口性能较好的拌和机械，从而缩短拌和时间，保证拌和质量。
3) 在混合料用量上考虑加厚1～2cm，保证整平时基本无补贴，可以防止整平的松斜在光面上造成薄层贴补，形成压实表面的松散、不平整以及表部夹层。
4) 水泥石灰粉煤灰稳定粉土的混合料碾压含水量应控制略比其最佳含水量高，并注意混合料表面的水分蒸发，防止过干碾压形成结构表面松散、粗糙不平整，及过湿造成钢轮压路机轮面粘料，带料碾杖造成结构表面不平整或刮料依附表面。
5) 该种混合料较易碾压密实，应注意合理组织机具配套、碾压顺序及碾压遍数，防止出现超压造成结构剪切破坏，也应避免在振碾之后、胶轮收光之前用重钢轮碾压，这样也会使得结构表层松散、起皮、出现薄夹层。
6) 尽量不出现超过水泥终凝时间的延迟压实，因为这样会造成混合料的强度下降。
7) 不能降低结构的压实度要求，并且应尽量控制准确室内的标准最大干密度。
水泥石灰粉煤灰稳定粉土这种无机结合料稳定材料将在研究的试铺段之后在具体的实体工程上实施，以上对于该材料的施工工艺研究结果将直接用于大面积施工，具体的当中的施工方法的质量控制技术还应根据施工的当时情况进行调整和适时研究解决，只有具体对工程的认真负责态度才能施工出优质的工程产品。
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