黄土地区水泥土填料压实度影响因素分
析
摘 要：压实度是路床验收过程中关键性检测指标之一，验收检测采用参数对压实度检测结果判定有直观影响，同时验收检测往往存在滞后性，期间压实度随龄期是否发生变化，其变化规律如何，是目前水泥土压实度验收中普遍存在的疑惑。本文通过室内试验及现场检测，研究了水泥土压实度检测最大干密度的取值，和水泥土压实度衰减的本质及影响因素，建议水泥土击实标准时间宜与现场施工实际时间相符，不同龄期下水泥土因含水量散失，对压实度检测也带来衰减，检测时间宜在路床水泥土施工完成后立即进行检测。
关键词：水泥土 压实度 击实延迟时间 衰减 含水量散失
引言
[1]
路床是路面结构的基础，路床质量的优劣对于路面整体稳定性及耐久性的
影响至关重要。陇
东地区区域性地质多为湿陷性黄土，为消除土体湿陷性，大多采用特殊地基处理方式，路床多采 用水泥土施工。但水泥土压实度检测因工艺、检测时间等相关因素影响还存在许多疑问及争议。
杨志刚【1】在路基压实度灌砂法检测技术中，对灌砂法检测过程科学标准化进行了具体分析。许贤敏【2】通过研究水泥土的材料性能、配合比和施工方法，及其在国外的应用实例得出不同情况下水泥土的对应比例。兰庆坤【3】结合济南大东环项目路床6%水泥土施工及大量试验，分析验证了水泥土压实度衰减规律，对路床水泥土验收检测时间提出了建议。丁峰【4】以龙岩某高速公路坍塌路基为依托背景，进行处置方案比选和探讨评价，总结出道路建设工程中在设计与施工方面应当采取的措施和注意的要点。王兵【5】等通过室内夯实水泥土无侧限抗压强度和微观结构观测，对水泥土拌合土料粉质黏土和粉土在相同制作情况下，不同龄期的强度进行了观察，确定60d龄期的强度基本能代表击实水泥土块的长期强度。乐斐【6】通过机西高速公路同一区域路床水泥土，得出压实度随龄期变化
的相应规律。王月栋【7】通过临渭高速公路路基改良土的处治方案及击实试验，确定其对水泥改良土压实度的影响。
上述研究对路基检测最大干密度影响及水泥土压实度、强度等进行了分析，但对于水泥土最大干密度中击实延迟时间、水泥土压实度主要影响因素等情况研究较少。
本文研究了水泥土最大干密度随击实延迟时间的变化规律，路床水泥土现场检测过程中相关影响因素，为水泥土路床压实度施工质量控制及验收检测提供试验依据。
1 试验方法设计
本次试验研究采取室内试验和现场检测的方式进行。室内试验设计了水泥土最大干密度随击实延迟时间变化规律试验。现场检测设计了在不同的龄期下，对同一段落的水泥土路床持续检测压实度，研究压实度的变化规律。
现场选取银昆高速公路某标段ZK160+080-ZK160+200段4%水泥土下路床第一层作为本次试验段，选取K160+440-K160+680段路堑自然土体（马兰黄土，具有一定湿陷性）作为填料，检测指标见表1；水泥采用宁夏天元建材有限公司生产的P.O 42.5缓凝水泥，检测指标见表2。
表1 试验用土各项指标检测结果表
土
最大干密度
最佳含水率/%
限/%
液
限/%
塑塑性指数
(g·cm-3)
1.82 13.4
29.2
8.6
1
10.6
表2 水泥各项性能指标检测结果表
标准稠度用水量
/kg 度
细
定m³性
凝
凝结时间/min 安
抗折强度/Mpa
抗压强度/Mpa
初
凝
终
d
3
28d
3d
28d
24%
321
2 51
3
411
6.5
7.4
33.6
47.9
2 试验
2.1 水泥土最大干密度随击实延迟时间变化规律试验
为了研究水泥土击实延迟时间对最大干密度和最佳含水率的影响，在室内配置水泥拌合均匀的试样，分别延迟0、1h、2h、3h、4h进行击实。
2.1.1 试验结果分析 试验数据结果见表3。
根据试验数据分析，随着击实延迟时间的增长，水泥土的最大干密度在加入水泥立即开始击实试验时最大，之后随着时间的增长而显著降低，延迟1h最大干密度下降最大，之后2-4h下降趋于平缓，最佳含水率则随时间的增长总体是逐渐减小的，这是因为随着土体中的自由水分与水泥发生水化反应，随时间增长，自由水也愈来愈少，含水率逐渐呈下降趋势。
表3 4%水泥土击实试验数据
延迟时间
0 1 2 3 4
（h）
最大干密度（g/cm3）
1.866
1.835
1.834
1.823
1.797
最佳含水率（%）
2.7
12.1
11.3
10.8
10.6
1
图1 水泥土击实随延迟时间变化规律
室内标准击实试验是从水泥刚加入土料时就开始，一般0.5h以内就已完成试验，因为此时水泥水化反应才刚刚开始，击实效果最佳，因此最大干密度也达到了最大值。现场实际施工过程中，水泥土从拌合、摊铺、碾压完成需要4-5h，室内击实延迟时间与现场碾压完成时间不相符，最大干密度取值对现场水泥土压实度检测结果产生偏差。
2.2 不同龄期现场水泥土路床压实度试验
为了对比现场水泥土路床在不同龄期下的压实度，现场选取银昆高速公路某标段ZK160+080-ZK160+200段4%水泥土下路床第一层作为本次试验段。该段落4%水泥土路床施工完成后，选取面积28㎡（长7m，宽4m，含三道碾压轨迹）范围作为试验检测区。依据灌砂法检测压实度的测试方法，分别对1d、3d、5d、7d、9d、11d、13d、15d的压实度进行了检测，绘制不同龄期下压实度变化曲线。为
了控制试验精度，每次检测压实度时，试洞之间控制在50cm以内，尽量避免土质的不均匀性对试验结果的影响。
2.2.1 试验结果分析
水泥土压实度随龄期变化规律见表4和图2，从检测数据中可以看出，水泥土压实度随龄期增长总体呈“衰减”趋势，其中龄期在7d内相对变化较大，往后呈相对稳定状态。
表4 水泥土压实度随龄期变化汇总表
龄期(d）
压实度
差
偏
1
97.5%
0
3
96.1%
%
1.4
5
95.8%
%
1.7
7
94.5%
%
3.0
9
94.3%
%
3.2
11
94.3.5
0% %
13
94.2%
%
3.3
图2 水泥土压实度随龄期变化规律图 3 路床水泥土压实度衰减分析
从现场不同龄期下压实度的检测结果可以看出水泥土压实度存在一定的“衰减”，通过水泥土反应机理及现场操作各环节的分析认为，现场压实度之所以发生“衰减”，主要是因为现场水泥土含水量的散失对试验结果造成影响。
3.1 含水量散失对压实度检测结果的影响
水泥土随龄期的增长，含水量会由表及里的逐步散失，造成含水量随深度发生明显变化。现场实际施工过程中也存在含水率不均匀现象。图3和图4分别为龄期为第1d和第7d水泥土含水量随深度的检测结果。从图中可以看出，水泥土刚碾压完成后，含水量较为均匀；水泥土碾压完成7d，含水量随深度变化明显，随深度增加含水量逐渐减少。
图3 第1d水泥土含水量随深度变化图
图4 第7d水泥土含水量随深度变化图
依据灌砂法压实度检测规程，取试坑内100g代表性样品检测含水量，计算压实度。根据图3和图4可以看出，第1d时试坑内土样含水量较为均匀，第7d时试坑内含水量随深度逐渐减少，在日常压实度检测过程中，通常习惯取中上部的土样进行含水量检测，所以实际检测过程中，检测含水量比实际偏大。
表5 含水量取样偏差对压实度影响
不同龄期
测含
检真实含水水量量
含压实度偏差
水量 偏差
1d
13.5%
13.35%
0.15%
%
0.13
7d
.5%
77%
5.
.8%
11.7%
检测含水量：选取100g土样检测 备注
真实含水量：选取试坑内全部土样检测
从表5中可以看出，第1d龄期的水泥土，选取100g土样基本能代表试坑内全部土样的含水量，含水量偏差对压实度影响很小；7d龄期水泥土，选取的100g土样由于代表性不足，与真实含水量偏差约1.8%，造成压实度约低1.7%左右。
在现场检测过程中，同时也发现随龄期的增长，水泥土路床强度不断增加，后续取样试坑很难打入，且水泥土板结后，打入试坑洞形不圆润，干燥处伴随有剥落现象，对量砂体积存在一定的影响，也会对压实度检测结果造成一定影响。
4 结语
综合室内试验及现场检测结果，并对水泥土随龄期压实度影响因素试验分析，水泥土路床压实度检测有如下四方面影响影响，可供参考。
（1）室内水泥土击实延迟时间应与现场施工相符合的碾压延迟时间进行，从而用相应的最大干密度去控制压实标准更为科学合理。
（2）水泥土随龄期增长，含水量发生散失，且对压实度检测结果造成一定影响。为保证数据准确性，含水量检测时宜取试坑内全部土样进行含水量检测。
（3）水泥土随龄期的延长，强度逐渐增加，试坑难以打入，孔壁状态等均对量砂体积存在一定影响，从而对压实度检测造成一定影响。必要时应分析其影响程度，对压实度结果进行修正。
（4）水泥土路床随龄期变化，压实度存在衰减，对压实度检测时间应在路床施工完成后尽快进行检测，并作为路床交工时的参考。
参考文献：[2]
[1] 杨志刚.公路路基压实度灌砂法检测技术分析[J].交通标准化，2012（15）：149-151.
[2] 许贤敏.水泥土的性能及其在国外的应用[J].公路,2005（05）：121-128.
[3] 兰庆坤.路床水泥土施工及压实度衰减技术研究[J].商品与质量，2020（10）：141-142.
[4] 丁峰.高速公路岩溶路基处治方案探讨[J].公路交通科技(应用技术版)，2010（03）：35-37.
[5] 王兵等.击实水泥土强度随养护龄期增长的微观机理[J].北京科技大学学报,2008（03）：15-20.
[6] 乐斐.路床水泥土压实度随龄期变化规律研究[J].建设机械技术与管理，2015（4）：75-79.
[7] 王月栋.路基改良土处治方案及击实试验对水泥改良土压实度的影响[J].建筑机械，2021（10）：66-71.
[8] 柳墩利等.击实延迟时间对水泥改良土压实系数影响的研究[J].铁道建筑，2018（08）：94-97.
[9] 付宏渊等.考虑荷载与浸水条件的预崩解炭质泥岩变形与强度试验[J].岩土力学，2019（04）：1273-1280.
[10] 张志建.浅析灌砂法检测压实度如何减小误差[J].黑龙江交通科技.2009（08）：21-23.
[11] 周国永等.高速公路上路床水泥土施工控制技术研究[J]. 公路交通科技(应用技术版)，2015(01)：105-107.
[12] 陆惠平等.浅淡钉形水泥土双向搅拌桩在软土地基中的应用[J].交通科技，2014(S1)：77-79.
