水泥穩(wěn)定土、穩(wěn)定砂礫的區(qū)別

.水泥穩(wěn)定土、穩(wěn)定砂礫、有什么區(qū)別？水泥穩(wěn)定土、穩(wěn)定砂礫、穩(wěn)定粒料有什么區(qū)別？一、 水泥穩(wěn)定土作為道路路基的主基層，它的強(qiáng)度是比較穩(wěn)定的，且受水分的影響不大，其強(qiáng)度越高，穩(wěn)定性也越好。尤其是在缺乏優(yōu)質(zhì)顆粒的地區(qū)，采用水泥穩(wěn)定土做基層或底層土是比較經(jīng)濟(jì)的。 土經(jīng)過(guò)水泥穩(wěn)定后能獲得重要的技術(shù)指標(biāo)，如抗壓強(qiáng)度，抗彎拉強(qiáng)度和承載比等數(shù)值。它的強(qiáng)度來(lái)源既取決于土的固有性質(zhì)和水泥，又在很大強(qiáng)度上取決于制配和鋪筑水泥混合料時(shí)采用的工藝過(guò)程，但是與施工工藝有關(guān)的因素是間接的。從改變土的固有性質(zhì)，使土具有新的，穩(wěn)定的質(zhì)量方面來(lái)講，它只起著量變的作用。二、水泥穩(wěn)定砂礫基層是在砂礫中摻加一定劑量的水泥和水，經(jīng)拌和得到的混合料，在壓實(shí)、養(yǎng)生后形成具有較高強(qiáng)度的半剛性基層，它是路面結(jié)構(gòu)的主要承重層，厚度一般不宜小于15厘米。水泥穩(wěn)定砂礫基層適用于農(nóng)村公路，具有就地取材、施工簡(jiǎn)便、造價(jià)較低的優(yōu)點(diǎn)。水泥劑量一般為水泥砂礫總質(zhì)量的3%至5%左右，砂礫質(zhì)量較差的可適當(dāng)提高水泥劑量。三、 水泥穩(wěn)定碎石是以級(jí)配碎石作骨料，采用一定數(shù)量的膠凝材料和足夠的灰漿體積填充骨料的空隙，按嵌擠原理攤鋪壓實(shí)。其壓實(shí)度接近于密實(shí)度，強(qiáng)度主要靠碎石間的嵌擠鎖結(jié)原理，同時(shí)有足夠的灰漿體積來(lái)填充骨料的空隙。它的初期強(qiáng)度高，并且強(qiáng)度隨齡期而增加很快結(jié)成板體，因而具有較高的強(qiáng)度，抗?jié)B度和抗凍性較好。水穩(wěn)水泥用量一般為混合料3%7%，7天的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度可達(dá)1.54.0%MPA，較其他路基材料高。水穩(wěn)成活后遇雨不泥濘，表面堅(jiān)實(shí)，是高級(jí)路面的理想基層材料。水穩(wěn)混合料組成設(shè)計(jì)采用水泥、粉煤灰、穩(wěn)定碎石、砂、石屑等筑路材料作為水泥穩(wěn)定碎石基層。首先，實(shí)驗(yàn)室通過(guò)經(jīng)過(guò)一定數(shù)量的原材料試驗(yàn)，進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)、擊實(shí)實(shí)驗(yàn)，確定最大干密度和最佳含水量。然后以此配比制成試件，試件在規(guī)定溫度條件下保濕養(yǎng)護(hù)6天，浸水1天后，進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。附：”基層（底基層）施工技術(shù)基層可分為無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類和粒料類，前者又稱為半剛性或整體性型，包括水泥穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類和綜合穩(wěn)定類。粒料分為嵌鎖和級(jí)配型。半剛性基礎(chǔ)材料的顯著特點(diǎn)是：整體性強(qiáng)、承載力高、剛度大、水穩(wěn)性好，而且比較經(jīng)濟(jì)。在我國(guó)，半剛性材料廣泛應(yīng)用于修建高等級(jí)公路路面基層和底基層。表 5-1 列出了國(guó)內(nèi)幾條高等級(jí)公路半剛性基層路面的使用情況?！卑雱傂曰鶎硬牧系膹?qiáng)度形成原理及縮裂特性”石灰穩(wěn)定類材料的強(qiáng)度形成原理包括石灰土、石灰砂礫土、石灰碎石土。其強(qiáng)度形成主要指石灰于細(xì)粒土的相互作用。石灰加入土中，發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，從而使土的工程性質(zhì)發(fā)生變化。初期表現(xiàn)為土的結(jié)團(tuán)、塑性降低、最佳含水量增大和最大密實(shí)度減小等；后期變化主要表現(xiàn)在結(jié)晶結(jié)構(gòu)的形成，從而提高土的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。石灰加入土中發(fā)生的物理與化學(xué)反應(yīng)主要有離子交換、炭化、結(jié)晶和火山灰作用。其結(jié)果使粘土膠粒絮凝，生成晶體氫氧化鈣和碳酸鈣和含水硅、鋁酸鈣等膠結(jié)物，這些膠結(jié)物由膠凝狀態(tài)向晶體狀態(tài)轉(zhuǎn)化，致使石灰土的剛度不斷增大，強(qiáng)度與水穩(wěn)性不斷提高。影響石灰土強(qiáng)度與穩(wěn)定性的主要因素有：土質(zhì)、石灰的質(zhì)量與劑量、養(yǎng)生條件與齡期等。各種成因的亞砂土、亞粘土、粉土類和粘土類都可以用石灰來(lái)穩(wěn)定。各種化學(xué)組成的石灰均可用于穩(wěn)定土。但白云石石灰的穩(wěn)定效果比方解石石灰效果好?；钚?CaO+MgO 的含量越高，穩(wěn)定效果越好。石灰細(xì)度越大，比表面愈大，在相同劑量下與圖例的作用愈充分，反應(yīng)進(jìn)行的越快，效果越好。生石灰在灰土中消解可放出大量熱能，加速灰土的硬化，另外剛消解的石灰是膠狀氫氧化鈣，活性和溶解度較高，能保證石灰與土中膠粒更好的作用，所以采用生石灰穩(wěn)定土的效果比熟石灰效果好。石灰劑量是按消石灰占干土的百分率計(jì)。石灰劑量較低時(shí)（小于 34% ），石灰主要起穩(wěn)定作用，使土的塑性、膨脹性、吸水量降低，具有一定的水穩(wěn)性。隨著石灰劑量的增加，石灰土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性提高，但超過(guò)一定范圍時(shí)，將導(dǎo)致石灰土的強(qiáng)度下降。石灰土的最佳劑量隨土質(zhì)不同而不同，土的分散性高劑量大。石灰土強(qiáng)度形成需要一定的溫度和濕度。高溫和適當(dāng)?shù)臐穸葘?duì)石灰強(qiáng)度的形成是有利的，高溫可以使反應(yīng)加快，適當(dāng)?shù)臐穸葹闅溲趸}結(jié)晶和火山灰反應(yīng)提供了必要的結(jié)晶水?！彼喾€(wěn)定類強(qiáng)度形成原理水泥穩(wěn)定類包括水泥穩(wěn)定砂礫、砂礫土、碎石土、土，強(qiáng)度的形成是水泥與細(xì)粒土的相互作用。水泥礦物與土中的水分分散強(qiáng)烈水解和水化反應(yīng)，同時(shí)從溶液中分解出氫氧化鈣并形成全體水化物。水泥的各種水化物生成后，有的自行繼續(xù)硬化形成水泥石骨架，有的則與土相互作用如離子交換及團(tuán)?；饔?、硬化和碳酸化作用。在水泥水化后的膠體中，氫氧化鈣和鈣離子氫氧根離子共存。構(gòu)成粘土的礦物是一以 SiO2 為骨架合成的板狀或針狀的結(jié)晶，它的表面通常會(huì)帶有鈉離子和鉀離子。水泥中的鈣離子與土中的它們進(jìn)行當(dāng)量吸附交換，結(jié)果使大量的土粒形成土團(tuán)，水泥水化生成物 Ca(OH)2 具有強(qiáng)烈的吸附活性，而使這些較大的土團(tuán)粒進(jìn)一步結(jié)合起來(lái)，形成水泥土的鏈條狀結(jié)構(gòu)，并封閉土團(tuán)之間的空隙，形成穩(wěn)定的聯(lián)結(jié)。隨著水泥水化反應(yīng)的深入，溶液中析出大量的 Ca 離子，當(dāng)其數(shù)量超過(guò)離子交換所需量時(shí)，就會(huì)在堿性環(huán)境中使 SiO2 和 Al2O3 的一部分與鈣離子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成不溶于水的穩(wěn)定的結(jié)晶礦物，增大了土的強(qiáng)度。水泥水化中的游離 Ca(OH)2 不斷吸收空氣中的 CO2 ，生成 CaCO3 。這種反應(yīng)能使土固結(jié)，提高土的強(qiáng)度。總之，水泥穩(wěn)定土是水泥石的骨架作用于氫氧化鈣的物理化學(xué)作用的結(jié)果，后者使土微粒和微團(tuán)粒形成穩(wěn)定的微團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，水泥石把這些團(tuán)粒包裹和連接成堅(jiān)強(qiáng)的整體。影響水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度與穩(wěn)定性的主要因素有土質(zhì)、水泥成分與劑量、水。土的類別和性質(zhì)是影響水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度的重要因素之一。土的礦物成分對(duì)水泥穩(wěn)定土的性質(zhì)有重要影響，砂礫土、砂土、粉土和粘土都可用水泥穩(wěn)定。就土的粒度而言，適宜于用水泥穩(wěn)定的范圍非常廣。但要達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度，水泥劑量隨粉粒和粘粒含量的增加而增高。水泥的成分和劑量對(duì)水泥穩(wěn)定土的強(qiáng)度有重要影響。一般認(rèn)為，各種類型的水泥都可用來(lái)穩(wěn)定土。實(shí)踐證明，對(duì)于同一種土，水泥礦物成分是決定水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度的主要因素。通常情況下，硅酸鹽水泥的穩(wěn)定效果較好，鋁酸鹽水泥則較差。當(dāng)水泥的礦物成分相同時(shí)，水泥穩(wěn)定土的強(qiáng)度隨水泥比表面和活性的增大而提高。在硬化條件相似的情況下，水泥的礦物成分相同時(shí)，隨著水泥分散度的增大，其化學(xué)活性和硬化能力也有所增長(zhǎng)。含水量對(duì)水泥穩(wěn)定土的強(qiáng)度有重大的影響，含水量不足時(shí)，水泥與土爭(zhēng)水，若土與水有較大的親和力，就不能保證水泥完成水化和水解作用。水泥穩(wěn)定土需要濕法養(yǎng)生以滿足水泥水化的需要。（ 3 ）綜合穩(wěn)定類材料強(qiáng)度形成原理是指以水泥或石灰為主要結(jié)合劑、外摻少量活性物質(zhì)或其它材料，來(lái)提高和改善土的技術(shù)性質(zhì)。主要類型有：石灰粉煤灰穩(wěn)定類；水泥石灰綜合穩(wěn)定類?！卑雱傂曰鶎硬牧系目s裂特性這類材料的缺點(diǎn)是抗變形能力低，在溫度或濕度變化時(shí)容易產(chǎn)生開(kāi)裂，瀝青層比較薄時(shí)，就形成反射裂縫，嚴(yán)重影響路面的使用性能。半剛性基層材料的收縮分為溫縮和干縮兩類。研究表明：若以最佳含水量狀態(tài)下各種半剛性基層按溫縮系數(shù)的大小排列是：石灰土 石灰砂礫 二灰 水泥砂礫 二灰砂礫；按干縮系數(shù)的大小排列順序?yàn)椋菏彝?石灰砂礫 二灰 二灰砂礫 水泥砂礫。這些材料的收縮開(kāi)裂，對(duì)含土較多的材料以干縮為主，對(duì)含集料較多的材料以溫縮為主。半剛性基層材料的抗裂性能以溫縮系數(shù)和干縮系數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)。抗裂系數(shù)越大，材料的抗裂性能越好，在同樣條件下，能承受較大的溫度和濕度變化而不裂。半剛性基層材料的類型與配合比的選擇，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件和基層所處的環(huán)境來(lái)確定。在條件可能時(shí)，首選二灰穩(wěn)定類基層，二灰砂礫集料含量 75% 時(shí)，抗干縮和溫縮能力都較強(qiáng)，可用在不同地區(qū)，主要是解決早強(qiáng)不足的問(wèn)題。水泥砂礫類，水泥含量為 5% 時(shí)具有較強(qiáng)的抗干縮能力，用于溫差不大的地區(qū)。石灰砂礫類，抗干縮和溫縮能力都較差，適宜采用水泥石灰綜合穩(wěn)定?！钡诙?jié) 半剛性基層材料的要求及組成設(shè)計(jì)一”對(duì)原材料的一般要求1. 土質(zhì)易于粉碎，有一定級(jí)配，便于碾壓成型。具體試驗(yàn)項(xiàng)目有液限與塑性指數(shù)、顆粒組成、壓碎值、硫酸鹽與腐殖質(zhì)。2. 無(wú)機(jī)結(jié)合料目前最常用的水泥、石灰和粉煤灰。對(duì)它們的要求是凝結(jié)時(shí)間與標(biāo)號(hào)、石灰的質(zhì)量、粉煤灰的主要成分、有害雜質(zhì)含量的控制。3. 水 可飲用的水即可?！被旌狭吓浜媳仍O(shè)計(jì)的一般原則與試驗(yàn)項(xiàng)目”一般原則目的：設(shè)計(jì)的混合料組成在強(qiáng)度上滿足要求、抗裂性達(dá)到最優(yōu)且便于施工。基本原則：結(jié)合料的劑量合理、盡可能采用綜合穩(wěn)定以及集料有一定的級(jí)配。2. 混合料的試驗(yàn)項(xiàng)目重型擊實(shí)試驗(yàn)、承載比、抗壓強(qiáng)度、耐久性。”半剛性材料的組成設(shè)計(jì)現(xiàn)行方法現(xiàn)行混合料組成設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是根據(jù)表 5-4 的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，通過(guò)試驗(yàn)選取適宜于穩(wěn)定的材料，確定材料的配合比和最大干密度和最佳含水量。具體設(shè)計(jì)步驟：制備同一種土樣、不同結(jié)合料劑量的混合料，水泥和石灰的劑量可參考表 5-5 、 5-6 所列數(shù)值。采用重型擊實(shí)試驗(yàn)確定各種混合料的最佳含水量和最大干密度，至少做三個(gè)不同水泥或石灰劑量混合料的擊實(shí)試驗(yàn)，最大、最小和中間劑量。按工地預(yù)定達(dá)到的壓實(shí)度，分別計(jì)算不同結(jié)合料劑量時(shí)試件應(yīng)有的干密度。按最佳含水量和計(jì)算得到的干密度制備試件，進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)。試件在規(guī)定溫度下保濕養(yǎng)生 6d ，浸水 1d ，進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。根據(jù) 5-4 的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，選定合適的結(jié)合料劑量?！睙o(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料類材料組成設(shè)計(jì)新法方法是按重型擊實(shí)法進(jìn)行，粒料含量不高時(shí)，現(xiàn)行方法可得出正確得結(jié)果，但費(fèi)工費(fèi)時(shí)。粒料含量高（ 50% ）時(shí)，由于擊實(shí)筒得限制，此法不能得出真正得最大干密度。所以要有新得方法。具體步驟是：集料用量得確定；結(jié)合料用量得確定用計(jì)算法確定最大干密度和最佳含水量石灰土、二灰穩(wěn)定粒料用公式 5-6 計(jì)算；水泥穩(wěn)定粒料用公式 5-8 計(jì)算。詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn) P146-147 ?！倍曳€(wěn)定類材料得早強(qiáng)問(wèn)題二灰穩(wěn)定類材料后期強(qiáng)度高，隔溫性和水穩(wěn)性好，早期強(qiáng)度低，影響開(kāi)放交通，在重型交通量道路上也因早強(qiáng)不足導(dǎo)致路面破壞。在低溫條件下，強(qiáng)度增長(zhǎng)率更低，這就限制了施工季節(jié)。摻加少量水泥或化學(xué)添加劑可提高二灰穩(wěn)定類材料得早強(qiáng)強(qiáng)度。摻人少量水泥可提高早期強(qiáng)度，不足之處在工藝上有初終凝時(shí)間限制，而且早期強(qiáng)度得提高主要來(lái)源于水泥水化產(chǎn)物得形成，二粉煤灰中含有得 SiO2 、 Al2O3 并沒(méi)有得到充分得發(fā)揮和利用，因此，摻化學(xué)添加劑提高二灰穩(wěn)定類得早期強(qiáng)度是有效得方法之一?！卑雱傂曰鶎邮┕ぴ谖覈?guó)，高等級(jí)公路半剛性基層施工中，混合料得拌和方式有路拌法和廠拌法，攤鋪方法有人工和機(jī)械兩種。施工程序一般是先修筑試驗(yàn)路，然后再進(jìn)行大面積施工。筑試驗(yàn)路的任務(wù)是：檢驗(yàn)拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、養(yǎng)生等投入設(shè)備的可能性；檢驗(yàn)混合料的組成設(shè)計(jì)是否符合質(zhì)量要求和各道工序的質(zhì)量控制措施；通常用于大面積施工的材料配合比劑松鋪系數(shù)；確定每一作業(yè)段的合適長(zhǎng)度和一次鋪筑的合理厚度；提出標(biāo)準(zhǔn)施工方法。標(biāo)準(zhǔn)施工方法包括：集料與結(jié)合料數(shù)量的控制；攤鋪方法；合適的拌和方法、速度、遍數(shù)；混合料最佳含水量的控制方法，整平和整型的合適機(jī)具與方法；壓實(shí)機(jī)械的組合、壓實(shí)的程序、速度和遍數(shù)；壓實(shí)度檢察方法及每一作業(yè)段的最小檢察數(shù)量。大面積施工程序：路拌法施工 準(zhǔn)備下承層 施工測(cè)量備料攤鋪拌和整平與碾壓成型初期養(yǎng)護(hù)。廠拌法施工 二灰砂礫機(jī)械化施工工藝流程圖見(jiàn) P150 。施工中要注意的幾個(gè)問(wèn)題：施工季節(jié)、水泥穩(wěn)定類材料施工作業(yè)長(zhǎng)度的確定、路拌法施工中土與粉煤灰用量的控制、接茬處理、養(yǎng)生期?！绷Ａ项惢鶎樱ǖ谆鶎樱┦┕ぜ夹g(shù)這類基層按強(qiáng)度構(gòu)成原理可分為嵌擠型和級(jí)配型。前者包括泥結(jié)碎石、泥灰結(jié)碎石、填隙碎石；級(jí)配型包括級(jí)配碎石、級(jí)配礫石、符合級(jí)配的天然砂礫?！绷Ａ项惢鶎訌?qiáng)度形成原理1. 嵌擠型強(qiáng)度主要依靠碎石之間的嵌擠和摩擦作用形成的內(nèi)摩阻力，顆粒間的黏結(jié)力是次要的，即這種結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度取決于石料的強(qiáng)度、形狀、尺寸、均勻性、表面粗糙度及施工時(shí)的壓實(shí)程度。2. 密實(shí)型它的強(qiáng)度與穩(wěn)定性取決于內(nèi)摩阻力和黏結(jié)力的大小。集料的類型、集料的最大粒徑和級(jí)配及混合料中 0.5mm 以下顆粒的含量和塑性指數(shù)在其中起到很大作用。同時(shí)還與密實(shí)度有很大的關(guān)系。因此，施工時(shí)主要控制最大粒徑、細(xì)料含量及塑性指數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度。”級(jí)配碎石基層的材料要求粗細(xì)碎石集料和石屑各占一定比例的混合料，等顆粒組成符合密級(jí)配要求時(shí)，稱為級(jí)配碎石?！奔?jí)配碎石用作基層時(shí)，碎石的最大粒徑不能超過(guò) 30mm ，粒徑大，石料易離析，攤鋪、拌和、整平也受影響。其中的針片狀顆粒的總含量不超過(guò) 20% ，且要清潔。級(jí)配要符合表 5-8 。石料的壓碎值：高速公路、