摘要：近几年国民经济的快速增长与发展致使交通量与日俱增，原有的路面结构等级已远远不能满足现行公路发展要求，这就要求基层必须有足够的刚度和强度，必须能承受车轮荷载的反复作用。水泥稳定土作为道路路基的主基层，近几年来被广泛应用不同等级公路中。它的强度比较稳定，且受水分影响不大，单纯从强度而言，水泥稳定土可以适应做各种等级道路路面的基层。并简单介绍了水泥稳定土的定义、反应原理及颗粒组成范围。
关键词：交通量，路基，水泥稳定土，水化反应，颗粒组成范围
随着近几年来国民经济的快速增长与发展的良好势头，城市与城市的沟通发展日趋繁荣、城市与乡镇的协作发展逐渐紧密，致使交通量与日俱增，伴随而来的是交通运输需求的不断扩大，交通流量的迅速增长，重载、超载交通日益严重，原有的路面结构等级已远远不能满足现行公路发展要求。因此，提高路面等级，加强路面结构厚度十分必要，也十分迫切。
由于我国目前沥青资源不足，沥青混合料的单价较高，不可能铺筑过厚的沥青面层，当然，客观上不一定需要厚沥青面层，厚沥青面层也不一定就好，在沥青面层较薄的情况下，整个路面的承载能力将主要依靠基层来满足，这就要求基层材料具有较高的强度和风度。因此基层的强弱和好坏对整个路面，无论是沥青路面还是水泥混凝土路面的整体强度、使用质量和使用寿命都有十分重要的影响。
这就要求基层必须有足够的刚度和强度。基层必须能承受车轮荷载的反复作用，即在预定设计标准轴次反复作用下，基层不会产生过多的残余形变，更不会产生剪切破坏（无结合料的粒料基层）或疲劳弯拉破坏（用各种结合料处治的基层）。基层要满足上述技术要求，除必需的厚度外，主要取决于基层材料本身的强度。材料的强度包括两个主要方面：一方面是石料颗粒本身的硬度或强度，可用集料磨耗值表示，我国也用岩石的抗压强度表示；另一方面是混合材料整体的强度或刚度，如回弹模量、承载比、抗压强度、抗剪切强度、抗弯拉强度或间接抗拉强度（劈裂强度）等。
水泥稳定土作为道路路基的主基层，近几年来被广泛应用不同等级公路中。它的强度比较稳定，且受水分影响不大，其强度越高，稳定性也就越好。水泥稳定碎石的强度可以在大范围内进行调整，以适应不同等级道路以及不同路面结构层位（基层或底基层）对材料强度的要求。水泥剂量越多，水泥稳定碎石的强度越高，反之则低。水泥稳定土的无侧限抗压强度低可以低到小于1Mpa，高可以高到10Mpa以上（7d龄期），直到水泥混凝土的强度。因此，单纯从强度而言，水泥稳定土可以适应做各种等级道路路面的基层。
水泥稳定土就是用水泥做结合料所得混合料的一个广义的名称，它既包括用水泥稳定各种细粒土，也包括用水泥稳定各种中粒土和粗粒土。在经过粉碎的或原来松散的土中，掺入足量的水泥和水，经拌和得到的混合料在压实和养生后，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强度符合要求的混合料，视所用的土类而定，可简称为水泥土、水泥砂或水泥石屑等。
用水泥稳定中粒土和粗粒土得到的强度符合要求的混合料，视所用原材料而定，可简称为水泥碎石、水泥砂砾等。
水泥加入土中并加水拌和后，水泥中的各个成分与土中的水分发生强烈的水解和水化反应，同时从溶液中分解出氢氧化钙，并形成其他水化物。
上述水泥与水反应所生成的各种水化物可继续硬化并在土中形成水泥石骨架，所生成的Ca(OH)2积极地与土发生各种反应。用水泥稳定细粒料土时，胶结作用包括机械结合和化学结合两部分。化学结合包括水泥和土颗粒表面的相互作用。土中的粉粒和粘粒含量增加时，颗粒的表面积也大大增加，水化水泥和颗粒表面间的化学作用的机会也大大增加。水化过程中产生的石灰在此化学作用过程中起着明显的作用。
首先它与颗粒表面附着的离子有交换作用；其次，石灰与硅土（和铝土）作用，在硅土颗粒表面形成辅助的含水硅酸（铝硅酸）。这种离子交换作用使土的塑性减小，并使土对水分变化的敏感性变小。辅助的含水硅酸钙是胶结物，它进一步使颗粒相互结合。土中的细料含量愈多，粘粒愈多，这种辅助作用愈重要。
土中的水泥增加时，自由的粉粒和粘粒的数量明显减少，得到一种持水能力低、体积稳定性增加、承载能力增加的粗颗粒——水泥改善土。水泥继续增加时，粗颗粒的数量也增加，直到全部土颗粒都保持在一个固体内，像是一种结构——水泥稳定土。
从理论上讲，除有机质含量大及硫酸盐含量大的土外，只要土中的最大颗粒的粒径不超过规定的路面基层材料的最大粒径，几乎各种类型的土都可以用水泥稳定。但并不是各种类型的土用水泥稳定都是经济合理的。
考虑到经济性和施工的可能性，实际上各国对适宜用水泥稳定的土的颗粒组成范围都有一定的限制。例如，美国的经验表明，含有10％～35％粉粒和粘粒的砂土和砂砾土，用水泥稳定最佳。在英国认为，液限大于45％，塑性指数大于20％以上，用水泥稳定是不经济的。挪威对水泥稳定基层所有集料作了如下规定：
最大粒径：31.5mm，≥19mm颗粒含量≤25％，≥2mm颗粒含量≤75％，水泥加集料中小于0.075mm的含量≥10％。
在我国《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034--2000)中，对水泥稳定土用作路面底基层和基层时，分别作了如下规定：
1、水泥稳定土用做底基层时，颗粒的最大粒径(方孔筛)不应超过53mm(高等级道路不宜超过37.5mm)。土的颗粒组成应在表1所列范围内，同时土的均匀系数应大于5，土的液限不应超过40，塑性指数不应超过17。对于中粒土和粗粒土，如土中小于0.6mm的颗粒含量在30%以下，塑性指数可稍大。实际工作中，宜选用均匀系数大于10，塑性指数小于12的土。塑性指数大于17的土，宜采用石灰稳定，或用水泥和石灰综合稳定。
2、水泥稳定土用做基层时，土的最大粒径不应超过37.5mm(高等级道路宜为31.5mm)。土的颗粒组成应在表2范围内。集料中不宜含有塑性指数的土。对于二级公路宜接近级配范围的下限组配混合料或采用表3中的2号级配。
级配碎石、未筛分碎石、砂砾、碎石土、砂砾土、煤矸石和各种粒状矿渣均适宜用水泥稳定。碎石包括岩石碎石、矿渣碎石、破碎砾石等。
3、凡是饮用水（含牲畜饮用水）均可用于水泥稳定土施工。
4、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥都可用于稳定土，但应选用初凝时间3h以上和终凝时间较长（宜在6h以上）的水泥。不应使用快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥。宜采用标号325或425的水泥。
由于水泥稳定土的形成原理是水泥中的各个成分与土中的水分发生强烈的水解和水化反应，土中的水分不断减少，由于水分的减少而发生毛细管作用、吸附作用等会引起材料的体积收缩。试验证明，由于水泥水化作用混合料水分减少而产生收缩占总收缩量的17%，可见碾压时混合料的含水量是产生干缩裂缝的主要原因。含水量增加1%，对干缩应变增大的影响比水泥增加1%的影响大2%-3%。由于水泥的水化和结硬作用进行得比较快，因此对施工要求比较严格。要求在较短的时间内完成从加水拌和到碾压成型的几个主要工序。路拌法施工时，一般要求不超过3—4h，并应短于水泥的终凝时间。采用集中厂拌法施工时，延迟时间不应超过2h。再加上养生时遇刮风、高温天气，因水分流失太快而产生干缩裂缝。因此水泥稳定土需严格控制施工含水量及施工后养生，其裂缝还是可以尽量减少或避免的。
由此可见水泥稳定土具有强度高、稳定性好、经济适用、应用范围广等优点，能适应重交通和高速公路路面基层以及机场道面基层的需要。同时也便于机械化施工。水泥稳定土既可以在路上就地拌和，以可以用固定的拌和机械进行集中拌和后运到路上直接摊铺，也可以利用移动式拌和机械沿线进行拌和。只要在原材料选择、混合料设计、施工组织、质量控制等方面严格把关，认真细致地完成施工每一个环节，就可以提高结构层的强度。
参考文献：《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）
《公路建筑材料》（ISBN7-114-02926-8）
