路面施工技術穩(wěn)定基層PPT課件

1、一一. .穩(wěn)定土的定義及組成材料穩(wěn)定土的定義及組成材料 定義：在各種粉碎或原來松散的土、或礦質(zhì)碎（礫）石、或工業(yè)廢渣中，摻入一定數(shù)量的無機結(jié)合料（如石灰、水泥）及水，經(jīng)拌和得到的混合料，經(jīng)壓實及養(yǎng)生后，具有一定的強度和穩(wěn)定性，在廣義上統(tǒng)稱為無機結(jié)合料穩(wěn)定類混合料，或無機結(jié)合料穩(wěn)定土。無機結(jié)合料穩(wěn)定材料又稱為“半剛性材料”第1頁/共80頁二二. . 穩(wěn)定土使用范圍及分類穩(wěn)定土使用范圍及分類 使用范圍：適用于路面的基層及底基層，不適用于路面的面層。 穩(wěn)定土分類： 按所用結(jié)合料可分為以下幾種： 1）石灰穩(wěn)定土； 2）水泥穩(wěn)定土； 3）瀝青穩(wěn)定土； 4）石灰穩(wěn)定工業(yè)廢渣； 5）綜合穩(wěn)定土等第2頁/共8

2、0頁二二. . 穩(wěn)定土適用范圍及分類穩(wěn)定土適用范圍及分類按結(jié)合料類型分： 水泥穩(wěn)定材料（水泥穩(wěn)定碎石等） 石灰穩(wěn)定材料（石灰土等） 石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定材料（石灰粉煤灰碎石，簡稱二灰碎石）按土的顆粒組成分： 穩(wěn)定粗粒土（二灰穩(wěn)定碎石等，常用做基層） 穩(wěn)定中粒土（水泥穩(wěn)定砂礫等，常用做基層） 穩(wěn)定細粒土（二灰穩(wěn)定土等，常用做底基層）分類：第3頁/共80頁無機結(jié)合料穩(wěn)定混合料半剛性基層材料石灰水泥工業(yè)廢渣砂礫土碎石土礦渣集料細粒土中粒土粗粒土第4頁/共80頁 路面基層材料的類型粒料類：級配型集料、填隙碎石結(jié)合料穩(wěn)定類： 有機結(jié)合料瀝青混和料 無機結(jié)合料：石灰穩(wěn)定類水泥穩(wěn)定類水泥石灰穩(wěn)定類石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)

3、定類 三、相關知識拓展第5頁/共80頁 三、相關知識拓展 無機結(jié)合料穩(wěn)定材料 在破碎的或原來松散的土（包括各種粗、中、細粒土）中，摻入足量的水泥、石灰或工業(yè)廢渣材料和水，經(jīng)拌和得到的混合料，在壓實和養(yǎng)生后，抗壓強度符合規(guī)定要求的混合料。 半剛性材料 用水泥、石灰等無機結(jié)合料處治的土或碎（礫）石及含有水硬性結(jié)合料的工業(yè)廢渣鋪筑的基層，前期具有柔性路面的性質(zhì)，后期強度和剛度有大幅度的增長，但仍遠小于水泥混凝土。 強度來源強度特征第6頁/共80頁三、相關知識拓展瀝青混合料、級配碎石無機結(jié)合料穩(wěn)定材料水泥混凝土25000剛性由于無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的剛度介于柔性和剛性之間，因此也被稱為“半剛性材料”?！?/p>

4、半剛性”的由來第7頁/共80頁 四、結(jié)構定位及功能大多用做瀝青路面或水泥路面的基層或底基層。面層面層瀝青混凝土瀝青混凝土水泥混凝土水泥混凝土基層基層無機結(jié)合料穩(wěn)定無機結(jié)合料穩(wěn)定材料材料底基層底基層無機結(jié)合料穩(wěn)定無機結(jié)合料穩(wěn)定材料材料土基土基壓實土壓實土改善土改善土最適合這兩個層次的工作！第8頁/共80頁四、結(jié)構定位及功能承受車輛荷載的作用，起主要承重層的作用； 優(yōu)化材料設計，盡量減小路面的反射裂縫；優(yōu)化材料設計，增強抵抗水損害的能力。面層面層瀝青混凝土瀝青混凝土水泥混凝土水泥混凝土基層基層無機結(jié)合料穩(wěn)定無機結(jié)合料穩(wěn)定材料材料底基層底基層無機結(jié)合料穩(wěn)定無機結(jié)合料穩(wěn)定材料材料土基土基壓實土壓實土改

5、善土改善土第9頁/共80頁四、結(jié)構定位及主要功能路面裂縫基層開裂在荷載和溫度的反復作用下，無機結(jié)合料基層上的裂縫逐漸向上反射，形成瀝青路面的裂縫。無機結(jié)合料穩(wěn)定材料基層為什么會開裂？為什么說反射裂縫不可避免？瀝青路面主要病害之一：反射裂縫第10頁/共80頁四、結(jié)構定位及功能在瀝青路面上產(chǎn)生反射裂縫后，水沿裂縫面逐漸滲入基層頂面，在高速車載的作用下，高壓水流不斷沖刷無機結(jié)合料穩(wěn)定材料基層上的細小顆粒，逐漸泵吸到路面，形成唧泥。路面唧泥為什么無機結(jié)合料穩(wěn)定材料基層瀝青路面上的水損害比較嚴重？采取哪些措施可以盡量避免這種破壞的發(fā)生？瀝青路面主要病害之二：水損害第11頁/共80頁石灰的技術指標(JTJ

6、 034-2000,(JTJ 034-2000,表類別與指標類別與指標項目項目鈣質(zhì)生石灰鈣質(zhì)生石灰鎂質(zhì)生石灰鎂質(zhì)生石灰鈣質(zhì)消石灰鈣質(zhì)消石灰鎂質(zhì)消石灰鎂質(zhì)消石灰IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII有效鈣加氧化鎂（有效鈣加氧化鎂（%） 858070807565656055605550未消解殘渣（未消解殘渣（5mm圓孔篩圓孔篩的篩余）（的篩余）（%） 71117101420含水量（含水量（%） 444444細度細度0.71mm方孔篩篩余方孔篩篩余（%） 0110110.125mm方孔篩累方孔篩累計篩余（計篩余（%） 13201320鈣鎂石灰的分類界限，鈣鎂石灰的分類界限，MgO含量含量(

7、%) 5 5 4 4第12頁/共80頁1、土質(zhì) 對于石灰穩(wěn)定土和石灰粉煤灰穩(wěn)定土，用塑性指數(shù)為10%20%的粘性土較適宜，不適宜用塑性指數(shù)小于10%的低塑性土及重粘土。 對于水泥穩(wěn)定土，可用各種砂礫、粉土和粘土，但級配良好的粗、中顆粒的土比單純粘性土較適宜。2、穩(wěn)定劑品種及用量 當采用石灰穩(wěn)定劑時，必須測定石灰中有效氧化鈣和氧化鎂的含量，宜用技術等級為3級以上的石灰。 用水泥穩(wěn)定時，硅酸鹽水泥比鋁酸鹽水泥效果好一些，不宜采用快硬或早強水泥。 水泥穩(wěn)定土的強度隨水泥劑量增加而增加，石灰穩(wěn)定土的強度則存在一個最佳石灰劑量值，超過或低于此值，石灰穩(wěn)定土的強度則降低。 五、影響穩(wěn)定土強度的因素第13頁

8、/共80頁3.含水量 存在一個最佳含水量。4.密實度 希望密實度越大越好。5.施工時間長短的影響 主要針對水泥穩(wěn)定土，要求其從開始加水到完全壓實的時間盡可能短，一般不要超過6h。6.養(yǎng)生條件 穩(wěn)定土必須在適當?shù)臏囟?、濕度下養(yǎng)護，其強度才會不斷提高。第14頁/共80頁六、施工工藝及控制 1.基本過程 混合料拌和（拌和機） 混合料運輸（自卸卡車） 混合料攤鋪（攤鋪機） 混合料碾壓（壓路機） 橫縫、縱縫設置 質(zhì)量管理及驗收 養(yǎng)生及交通管制第15頁/共80頁2.2.混合料拌和 （1）備料 貯料場地硬化 集料分別堆放 細集料加蓋雨棚 （2）上料 按比例控制各料斗上料速度 控制進水速度 （3）拌和 及時進

9、行拌和 檢查拌和均勻性、在線配合比拌和運輸攤鋪碾壓接縫質(zhì)量養(yǎng)生第16頁/共80頁3.3.混合料運輸 （1）備車 大噸位自卸卡車 （2）裝車 清洗車廂 不允許自由跌落 應前后移動裝料，防止離析 （3）運輸 盡快運輸?shù)浆F(xiàn)場 覆蓋篷布，盡量減少水分損失拌和運輸攤鋪碾壓接縫質(zhì)量養(yǎng)生第17頁/共80頁4.4.混合料攤鋪 （1）檢查 下承層表面，并灑水濕潤 攤鋪機運轉(zhuǎn)情況 調(diào)整好傳感器臂與控制線的關系（控制高程） （2）攤鋪 宜連續(xù)攤鋪，禁止停機待料 適宜速度：1m/min左右 列隊方式：兩臺梯隊攤鋪 離析處理：及時消除粗集料“窩 ” 檢查：攤鋪均勻性拌和運輸攤鋪碾壓接縫質(zhì)量養(yǎng)生第18頁/共80頁4.4.

10、混合料碾壓 （1）碾壓 壓路機緊跟攤鋪機 合適碾壓長度：50m-80m 合適碾壓順序：靜壓輕振重振膠輪靜壓靜壓 合適碾壓速度：（1.5-1.7）km/h （1.8-2.2）km/h 靜壓要充分，振壓不起浪、不推移 碾壓時應重疊1/2輪寬，結(jié)束時應無明顯輪跡 壓路機禁止剎車 （2）檢測 灌砂法檢測壓實度拌和運輸攤鋪碾壓接縫質(zhì)量養(yǎng)生第19頁/共80頁畫圖5.5.橫縫、縱縫設置 （1）橫縫設置 中斷施工超過2h，應設置橫縫 縱向用三米直尺定出橫縫位置 橫縫斷面：豎向平面 橫縫碾壓：橫向碾壓，逐漸過渡到新鋪層，然后進行正常的碾壓 （2）橫縫檢測 縱向平整度 拌和運輸攤鋪碾壓接縫質(zhì)量養(yǎng)生第20頁/共80

11、頁5.5.橫縫、縱縫設置 （3）縱縫設置 相鄰車道攤鋪時間相差1h以上設置（盡可能采用兩臺攤鋪機梯隊攤鋪） 攤鋪時采用鋼?；蚱秸恼砟?縱縫位置：相鄰車道線上 縱縫碾壓：采用正常的縱向碾壓方式 （4）縱縫檢測 橫向平整度 拌和運輸攤鋪碾壓接縫質(zhì)量養(yǎng)生第21頁/共80頁6.6.質(zhì)量檢查與驗收檢查項目檢查項目質(zhì)量要求質(zhì)量要求檢查規(guī)定檢查規(guī)定備注備注要求值或容許誤差要求值或容許誤差質(zhì)量要求質(zhì)量要求最低頻率最低頻率方法方法壓實度壓實度（）（）不小于不小于98符合技術規(guī)范要求符合技術規(guī)范要求4處處/200米米/層層每處每車道測一點，每處每車道測一點，用灌砂法檢查，采用灌砂法檢查，采用重型擊實標準用重型擊

12、實標準平整度（平整度（mm）8平整、無起伏平整、無起伏2處處/200米米用三米直尺連續(xù)量用三米直尺連續(xù)量10尺，每尺取最大尺，每尺取最大間隙間隙縱橫高程（縱橫高程（mm）5，-10平整順適平整順適1斷面斷面/20米米每斷面每斷面35點用水準點用水準儀測量儀測量厚度（厚度（mm）代表值代表值-8均勻一致均勻一致1處處/200米米/車道車道每處每處3點，路中及邊點，路中及邊緣任選挖坑丈量緣任選挖坑丈量合格值合格值-15寬度（寬度（mm）不小于設計不小于設計邊緣線整邊緣線整 齊，順適，齊，順適，無曲折無曲折1處處/40米米用皮尺丈量用皮尺丈量橫坡度（）橫坡度（）0.33個斷面?zhèn)€斷面/100米米用水準

13、儀測量用水準儀測量結(jié)合料劑量結(jié)合料劑量()0.5每每2000m26個以上個以上樣品樣品EDTA滴定滴定及總量校核及總量校核拌和機拌和后取樣拌和機拌和后取樣級配級配符合規(guī)范范圍符合規(guī)范范圍每每2000m21次次水洗篩分水洗篩分拌和機拌和后取樣拌和機拌和后取樣強度（強度（MPa）3-5或或0.8-1.1符合設計要求符合設計要求2組每天組每天7天浸水抗壓強度天浸水抗壓強度上、下午各一組上、下午各一組含水量（）含水量（）2最佳含水量最佳含水量隨時隨時烘干法烘干法外觀要求外觀要求表面平整密實，無浮石，彈簧現(xiàn)象；表面平整密實，無浮石，彈簧現(xiàn)象；無明顯壓路機輪跡。無明顯壓路機輪跡。拌和運輸攤鋪碾壓接縫質(zhì)量養(yǎng)

14、生第22頁/共80頁7.7.養(yǎng)生及交通管制 （1）養(yǎng)生 碾壓結(jié)束，應立即進行質(zhì)量檢查，并進行養(yǎng)生 養(yǎng)生方法：應將麻布或透水無紡土工布濕潤，然后人工覆蓋在碾壓完成的基層頂面。覆蓋2小時后，再用灑水車灑水，或用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)生。 灑水方式：灑水車的噴頭要用噴霧式，不得用高壓式噴管 養(yǎng)生期：水泥穩(wěn)定類7d，二灰穩(wěn)定類28d （2）交通管制 在養(yǎng)生期間應進行交通管制 拌和運輸攤鋪碾壓接縫質(zhì)量養(yǎng)生第23頁/共80頁穩(wěn)定土的常見病害及防治措施 1、石灰穩(wěn)定土成型時彈簧、起皮、擁包及防治 石灰穩(wěn)定土碾壓成型時常會出現(xiàn)局部彈簧、松散并有大面積起皮現(xiàn)象，局部含水量過大易產(chǎn)生彈簧現(xiàn)象；拌和不均或局部粗細顆粒離析現(xiàn)

15、象易導致松散現(xiàn)象；表面過干，平地機薄層找平易造成大面積起皮；壓路機碾壓方式不當易產(chǎn)生擁包。為防止上述病害出現(xiàn)，在施工過程中注意以下幾點因素：1）土塊要粉碎，最大尺寸不應大于15mm，且拌和要充分均勻。2）控制好原材料（土、石灰）及混合料含水量，拌和好的混合料含水量宜大于最佳含水量+1%左右，且要拌和均勻。3）碾壓過程，石灰穩(wěn)定土表面應始終保持濕潤。4）嚴禁薄層貼補，攤鋪時寧高勿低，平地機最后整平時寧漏勿補。5）碾壓時，壓路機應遵從先輕后重，先邊后中，先慢后快原則連續(xù)不斷地碾壓至規(guī)定壓實度。第24頁/共80頁 2、石灰穩(wěn)定土成型初期隆起、開裂及防治生石灰中常含有過火石灰。在石灰穩(wěn)定土成型后，過火

16、顆粒才逐漸消解，體積膨脹，引起成型后的石灰土層隆起，為消除這種病害，通常將生石灰提前1012天運進施工現(xiàn)場，并進行充分消解；對于鎂質(zhì)石灰，由于難消解，則需提前1215天進行消解，且加水速度不已過快、過急，以便于鎂質(zhì)石灰能夠充分得以消解。目前，我國不少廠家開始生產(chǎn)袋裝生石灰粉（磨洗生石灰）。生石灰粉使用時可不需消解，但拌入土中后，宜悶料38小時成型效果最佳。因為生石灰粉在土中消解過程中會放出大量水化熱，如碾壓成型過早，會由于生成的水化熱過多而使土體積膨脹，產(chǎn)生隆起現(xiàn)象；成型過晚，則石灰與土之間各種有利反應作用不能夠充分得以利用，且難以壓實。實際施工過程中，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)石灰穩(wěn)定土成型12天出現(xiàn)大量裂

17、縫現(xiàn)象，高溫季節(jié)尤為明顯。這主要由兩方面原因造成的結(jié)果：一方面是石灰穩(wěn)定土自身含水量過大；另一方面是保濕養(yǎng)生不及時；水化反應后，石灰穩(wěn)定土含水量減少，產(chǎn)生干縮裂縫。為了減輕或消除這種病害，石灰穩(wěn)定土宜在接近最佳含水量時成型，成型后必須采取有效措施保濕養(yǎng)生，養(yǎng)生期一般為7天左右，養(yǎng)生期應封閉交通。第25頁/共80頁 3、石灰穩(wěn)定土縮裂與防治石灰穩(wěn)定土縮裂類型主要有以下三種： 第一種為干縮，是由于蒸發(fā)和混合料內(nèi)部發(fā)生水化作用，混合料水分不斷減少導致毛細管作用，材料礦物晶體間水化作用和碳酸化收縮作用等引起材料產(chǎn)生體積收縮； 第二種為溫縮，由于不同礦物顆粒組成的固相、液相（水）和氣相在降溫過程中相互作

18、用的結(jié)果，使半剛性材料產(chǎn)生體積收縮。 第三種為反射裂縫，是由于路基因某一種因素產(chǎn)生的裂縫反射致石灰穩(wěn)定土上層而造成裂縫。石灰穩(wěn)定土縮裂不但會降低石灰土自身強度，破壞板體結(jié)構，且會映射到基層、面層，影響工程整體質(zhì)量，從而大大降低公路工程整體使用年限。第26頁/共80頁 1）改善土質(zhì)，石灰穩(wěn)定土的縮裂性質(zhì)與土的粘性有關，粘性越大，則縮裂越嚴重，最適宜用石灰穩(wěn)定的土塑性指數(shù)為1220。對于塑性指數(shù)大于20的土適量摻入砂性土以降低塑性指數(shù)或該用其它形式穩(wěn)定結(jié)合料。2）盡量避免在不利季節(jié)施工，最好在第一次冰凍期來臨一個半月前結(jié)束施工。3）控制含水量，碾壓時控制含水量宜大于最佳含水量+1%，能夠較好地改善

19、石灰穩(wěn)定土干縮性質(zhì)。4）摻入適量粗粒料，如碎石、石屑等，不但可以減少裂縫，而且可以提高石灰穩(wěn)定土強度，改善碾壓時擁包推濟現(xiàn)象。5）施工前，對出現(xiàn)裂縫的路基進行返工處理，以便減少反射裂縫的出現(xiàn)。第27頁/共80頁課后思考 1.無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的抗壓強度越大越好嗎？如何理解無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的抗壓強度標準？ 2.無機結(jié)合料穩(wěn)定材料具有哪些性能？這些性能之間存在什么內(nèi)在聯(lián)系？ 3.無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的配合比設計步驟。 4.無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的施工的關鍵步驟是什么？第28頁/共80頁 1、縮裂特性 干縮：隨著無機結(jié)合料穩(wěn)定土強度的不斷形成，水分逐漸消耗以及蒸發(fā)，體積發(fā)生收縮，收縮變形受到約束時，逐漸

20、產(chǎn)生裂縫，即為干縮裂縫。 溫縮：無機結(jié)合料穩(wěn)定土具有熱脹冷縮性質(zhì)，隨著氣溫的降低，穩(wěn)定土會產(chǎn)生冷卻收縮變形，收縮變形受到約束時，逐漸形成裂縫，即為溫縮裂縫。 2、裂縫防治措施 （1）改善土質(zhì)：穩(wěn)定土用土越粘，則縮裂越嚴重。 （2）控制含水量及壓實度。 （3）摻加粗粒料。穩(wěn)定土材料的變形性能第29頁/共80頁 （三）穩(wěn)定土材料的疲勞特性 石灰粉煤灰穩(wěn)定材料的抗疲勞性能優(yōu)于水泥砂礫，但水泥穩(wěn)定土的強度因素對提高疲勞壽命也有利。 （四）穩(wěn)定土材料水穩(wěn)定性和冰凍穩(wěn)定性 可用浸水強度試驗和凍融循環(huán)試驗來評價。 影響穩(wěn)定土材料水穩(wěn)定性和冰凍穩(wěn)定性的因素有：土類、穩(wěn)定劑種類及劑量、密實度及齡期。第30頁/共

21、80頁 相關知識拓展（收縮性能） 1.兩種主要收縮類型 干縮：干燥收縮是無機結(jié)合料穩(wěn)定材料因內(nèi)部含水量變化而引起的體積收縮現(xiàn)象。 溫縮：由于溫度的交替而引起的無機結(jié)合料穩(wěn)定材料收縮的現(xiàn)象。 關系：通常干縮是主要的收縮類型，干縮可達到溫縮的410倍以上。材料名稱干縮系數(shù)（106）/%溫縮系數(shù)（106）/1/2最大失水量最大失水量515石灰土二灰土水泥土石灰土粒料二灰粒料（懸浮式）二灰粒料（密實式）水泥粒料680930191043865452313.515.55.38420484841723043841041221095565418325.635.77.315.47.97.01

22、263.578.729.550.631.236.416.716121016第31頁/共80頁2.2.收縮的測試 （1）干縮的測試 百分表測試 應變片測試 （2）溫縮的測試 應變片測試小梁試件支 架百分表玻璃板在被測試件的適宜位置粘貼應變片，采用專用儀器測試應變片電阻的變化。第32頁/共80頁3.3.收縮指標 （1）干縮指標 干縮應變： 失水率： 干縮系數(shù)： 平均干縮系數(shù)： （2）溫縮指標 溫縮應變： 平均溫縮系數(shù)：lldwwwwddwddlltttt第33頁/共80頁4.4.干縮特性 4.1干縮特性 表現(xiàn)形式：常為橫向裂縫，間距310m； 常用材料的干縮應變：石灰土：（12001500）10-

23、6 （失水量2.5%） 將引起基層裂縫，導致“反射裂縫的產(chǎn)生”。水泥砂礫： （1318）10-6 （50最大失水量）密實式二灰砂礫： （2537）10-6 （失水量2.5%） 如果處理得當，將大大延緩裂縫的產(chǎn)生。第34頁/共80頁4.4.干縮特性 4.2干縮特性影響因素 （1）結(jié)合料含量存在最佳水泥用量，一般為5左右；二灰劑量一般為1525。第35頁/共80頁4.4.干縮特性 4.2干縮特性影響因素 （2）細料含量隨著粘粒含量的增加，干縮應變減少率減小，即干縮應變不斷增加。在實際應用中應盡量減少粘粒含量。第36頁/共80頁4.4.干縮特性 4.2干縮特性影響因素 （3）含水量對二灰砂礫的干縮來

24、說，存在最不利含水量，在施工控制中應盡量避免。27%第37頁/共80頁4.4.干縮特性 4.2干縮特性影響因素 （4）養(yǎng)護齡期齡期齡期平均干縮系數(shù)平均干縮系數(shù)灰土砂礫灰土砂礫二灰砂礫二灰砂礫水泥砂礫水泥砂礫1264.3099.077124.3249.2534.128110.3041.1329.49095.2635.7027.018090.0132.2034.5隨著養(yǎng)護齡期的增加，二灰砂礫的干縮性逐漸減小，在施工中應盡量增加養(yǎng)護時間。第38頁/共80頁4.4.干縮特性 4.3干縮機理 干燥收縮是無機結(jié)合料穩(wěn)定材料因內(nèi)部含水量變化而引起的體積收縮現(xiàn)象。 干燥收縮的基本原理是由于水分蒸發(fā)而發(fā)生的“毛

25、細管張力作用”、“吸附水及分子間力作用”、“礦物晶體或膠凝體的層間水作用”、“碳化脫水作用”而引起的整體宏觀體積的變化。第39頁/共80頁4.4.干縮特性 4.3干縮機理 （1）毛細管張力作用當水分蒸發(fā)時，毛細管水分下降，彎液面的曲率半徑變小，致使毛細管壓力增大，從而產(chǎn)生收縮。 （2）吸附水及分子間力作用 毛細水蒸發(fā)完結(jié)后，隨著相對濕度的繼續(xù)變小，無機結(jié)合料穩(wěn)定材料中的吸附水開始蒸發(fā)，使顆粒表面水膜變薄，顆粒間距變小，分子力增大，導致其宏觀體積進一步收縮。這一階段的收縮量比毛細管作用的量大得多。第40頁/共80頁4.4.干縮特性 4.3干縮機理 （3）礦物晶體或膠凝體的層間水作用 隨著相對濕度

26、的繼續(xù)變小，無機結(jié)合料穩(wěn)定材料中的層間水開始蒸發(fā)，使晶格間距變小，導致其宏觀體積進一步收縮。 （4）碳化脫水作用 碳化脫水作用是Ca(OH)2和CO2反應生成CaCO3中析出水而引起體積收縮。 第41頁/共80頁5.5.溫縮特性 5.1溫縮特性 表現(xiàn)形式：常為橫向裂縫，間距315m；縫寬330mm（冬季），小于1mm（夏季）。 常用材料的溫縮應變：石灰土：（3080）10-6 如處理不當將引起基層裂縫。水泥砂礫： （510）10-6 密實式二灰砂礫： （615）10-6 如果處理得當，將大大延緩裂縫的產(chǎn)生。pause5第42頁/共80頁5.5.溫縮特性 5.2兩種溫縮試驗方法 封閉狀態(tài)下的溫縮

27、試驗 （1）在飽水狀態(tài)下，溫度收縮系數(shù)在高溫區(qū)（T10）變化不大；而在低溫區(qū)，在其相應的冰點附近出現(xiàn)負收縮（膨脹）現(xiàn)象，除水泥砂礫出現(xiàn)在0附近外，其余材料均發(fā)生在-10附近； （2）含水量對溫度收縮系數(shù)影響極大，飽水、風干狀態(tài)最??；約在最佳含水量與半風干區(qū)間，溫度收縮系數(shù)在溫度T=010區(qū)間最大；當含水量低于風干含水量時，一般在T=0-10溫度區(qū)間有極小值，隨后又有不同程度的回升。 自由狀態(tài)下的溫縮試驗第43頁/共80頁5.5.溫縮特性5.3溫縮特性影響因素水泥劑量在5時，水泥砂礫的溫縮系數(shù)較??；在常用摻量范圍內(nèi)，二灰含量對二灰砂礫的溫縮系數(shù)影響不大。第44頁/共80頁5.5.溫縮特性 5.4

28、溫縮機理 （1）固相外觀脹縮性 就組成礦物的顆粒而言，原生礦物一般有較小的熱脹縮性，其中粘土礦物的熱脹縮性較大，粉煤灰的熱脹縮性最小；而新生成膠結(jié)物（次生礦物）的熱脹縮性較大。 晶體勢能曲線第45頁/共80頁5.5.溫縮特性 5.4溫縮機理 （2）水的影響 無機結(jié)合料穩(wěn)定材料內(nèi)部廣泛分布有空隙，包括大空隙、毛細孔和膠凝孔。重力水存在于大空隙中，毛細水存在于毛細孔和膠凝孔中；表面結(jié)合水存在于一切固體表面；層間水存在于晶胞和凝膠物層間；結(jié)構水和結(jié)晶水存在于礦物晶體結(jié)構內(nèi)部。第46頁/共80頁5.5.溫縮特性 5.4溫縮機理 （2）水的影響擴張作用：水有相當大的熱脹縮系數(shù)（常溫下達70*10-6/）

29、，比固相部分的熱脹縮系數(shù)大47倍。毛細管張力：毛細管張力只有當含水量在一定范圍內(nèi)時才存在，當材料過干或過濕時，毛細管張力消失，因此，在干燥和飽和狀態(tài)下，材料的溫縮系數(shù)較小。冰凍作用：各空隙中的水在其冰點溫度以下凍結(jié)時，體積增大9%，從而引起膨脹。 第47頁/共80頁6.6.小節(jié) （1）兩種主要的收縮類型 干縮是主要的收縮類型，干縮可達到溫縮的410倍以上。 （2）收縮性能的測試 常采用百分表和應變片進行干縮和溫縮的測試。 （3）收縮指標 干縮：干縮應變、失水率、干縮系數(shù)和平均干縮系數(shù) 溫縮：溫縮應變和平均溫縮系數(shù)第48頁/共80頁6.6.小節(jié) （4）干縮的主要影響因素 結(jié)合料含量、細料含量、含

30、水量和養(yǎng)護齡期 （5）干縮機理 “毛細管張力作用”、“吸附水及分子間力作用”、“礦物晶體或膠凝體的層間水作用”和“碳化脫水作用” （6）溫縮機理 固體外觀脹縮性和水的作用第49頁/共80頁四、水穩(wěn)定性 1水穩(wěn)定性研究的目的 增強無機結(jié)合料穩(wěn)定材料抵抗水損害的能力，減少唧泥現(xiàn)象。 2水穩(wěn)定性的分類 抗沖刷性測試：沖刷試驗指標：沖刷率（常為5min內(nèi)的沖刷速率） 抗凍性測試：凍融試驗指標：耐凍系數(shù)第50頁/共80頁3.3.抗沖刷性 3.1抗沖刷性的測試設備 旋轉(zhuǎn)刷 振動臺 MTS試驗裝置 高壓沖洗法評價：均能反映無機結(jié)合料穩(wěn)定材料抵抗水侵蝕的能力，但均無法完美模擬現(xiàn)場有壓水沖刷的現(xiàn)象，且沖刷機理不

31、一?？煽亻y門高壓噴頭試 件固定夾具底 座高壓水流第51頁/共80頁3.3.抗沖刷性 3.2水泥、二灰穩(wěn)定材料抗沖刷性對比主要結(jié)論：二灰穩(wěn)定材料28d以內(nèi)的抗沖刷性遠小于水泥穩(wěn)定材料；90d以后兩者的抗沖刷性能相差不大。在實際使用中應優(yōu)先采用水泥穩(wěn)定材料。第52頁/共80頁4.4.抗凍性材料材料配合比配合比抗壓強度（抗壓強度（MPa） 凍融抗壓強度（凍融抗壓強度（MPa）耐凍系數(shù)耐凍系數(shù)28d90d28d90d28d90d水泥砂水泥砂礫礫3：972.623.821.782.330.680.615：953.484.251.922.550.550.60二灰碎二灰碎石石5：15：801.863.720

32、.571.970.310.538：32：602.794.830.331.940.120.40注：注：1。耐凍系數(shù)凍融強度。耐凍系數(shù)凍融強度/抗壓強度；抗壓強度；2。試件尺寸。試件尺寸515cm，平行試驗個，平行試驗個數(shù)為數(shù)為9個。個。主要結(jié)論：水泥穩(wěn)定材料的抗凍性要優(yōu)于二灰穩(wěn)定材料；材料的抗凍性與其抗壓強度之間不存在絕對的對應關系。第53頁/共80頁5.5.提高水穩(wěn)定性的措施 加強路面結(jié)構排水，采取“排防結(jié)合”的設計原則，減少降雨和地下水的不利影響； 加強無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的配合比設計，盡量減少細集料用量； 在可能的情況下，盡可能采用水泥穩(wěn)定類材料，提高抗沖刷能力； 及時進行路面的裂縫修補。p

33、ause5第54頁/共80頁五、疲勞性能 1.疲勞試驗方法 試驗路（AASHO試驗路）真實路面 實際荷載與氣候 足尺路面（ALF、HVS和環(huán)道試驗等）足尺路面（full-scale pavement） 模擬荷載 室內(nèi)試件疲勞試驗通常意義上的疲勞試驗，包括彎拉（曲）疲勞試驗和劈裂疲勞試驗等。第55頁/共80頁五、疲勞性能 2.室內(nèi)試件疲勞試驗方法 彎拉（曲）疲勞試驗彎拉（曲）疲勞試驗中試件實際為單向應力狀態(tài)（梁試件），試驗較為煩瑣。 劈裂疲勞試驗又稱為間接拉伸試驗，試件承受雙向應力狀態(tài)（圓柱體試件），操作簡便。第56頁/共80頁3.3.彎拉（曲）疲勞與劈裂疲勞的對比 彎拉（曲）疲勞試驗 劈裂疲勞

34、試驗PPPPPP1111332bhPLS daaHPRdHPRii2sin22有壓條：無壓條：a壓條的寬度(mm)； 半壓條寬對應的圓心角；a2第57頁/共80頁劈裂試驗用壓條daa2sin2試件尺寸試件尺寸（mm） 寬度寬度a（mm） 弧面半徑弧面半徑（mm） 半壓條寬半壓條寬對應的圓對應的圓心角心角（rad）系數(shù)系數(shù)5050 6.35 25 0.1270.012526100100 12.70 500.1270.006263150150 18.75 75 0.1250.004178HPdaaRi2sin2有壓條：第58頁/共80頁3.3.彎拉（曲）疲勞與劈裂疲勞的對比劈裂疲勞試驗所得疲勞壽命

35、遠小于彎拉（曲）疲勞試驗所得疲勞壽命。第59頁/共80頁4.4.疲勞方程形式 疲勞方程形式： 單對數(shù)疲勞方程 雙對數(shù)疲勞方程sffbaN/lglgsffbaN/lg重復荷載作用次數(shù)重復應力與極限強度之比第60頁/共80頁5.5.典型的疲勞試驗結(jié)果 典型的疲勞試驗結(jié)果概率50/091.10114.12lg3sfeN概率%95/729. 8596.10lg4sfeN第61頁/共80頁5.5.典型的疲勞試驗結(jié)果 疲勞試驗的特點： 強度愈大、剛度愈小，其疲勞壽命就愈長； 疲勞壽命變異性較大，不同的保證率得到的疲勞壽命不同（保證率愈大，疲勞壽命愈?。?； 半對數(shù)疲勞方程的斜率很小，表明應力水平的少量變化將

36、導致無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的疲勞壽命產(chǎn)生較大的變化。第62頁/共80頁六、綜合性能 1.性能分類 力學性能 收縮性能 水穩(wěn)定性 疲勞性能四種性能之間是否存在內(nèi)在聯(lián)系？可否采用單一指標來表征其綜合性能？第63頁/共80頁2.2.性能之間的聯(lián)系 （1）力學性能 VS 收縮性能（干縮）水泥劑量水泥劑量（）（）水泥穩(wěn)定碎石水泥穩(wěn)定碎石7d抗壓強度抗壓強度（MPa）最大干縮應變最大干縮應變（106）最大平均干縮系數(shù)最大平均干縮系數(shù)（106）42.9328532.453.0624527.863.4411526.785.6120533.1力學性能（抗壓強度）增加，收縮性能（干縮）存在最佳值。（非單調(diào)）第64頁/

37、共80頁2.2.性能之間的聯(lián)系 （1）力學性能 VS 收縮性能（溫縮）水泥劑量水泥劑量水泥砂礫溫縮系數(shù)（水泥砂礫溫縮系數(shù)（106）0-5-10-1536.9 10.0 13.1 13.1 412.5 15.0 15.6 16.3 58.1 8.8 10.0 10.0 610.3 11.3 12.4 14.1 78.1 7.4 9.1 11.3 力學性能（抗壓強度）增加，收縮性能（溫縮）存在最佳值。 （非單調(diào)）第65頁/共80頁2.2.性能之間的聯(lián)系 （2）力學性能 VS 水穩(wěn)定性力學性能（抗壓強度）增加，水穩(wěn)定性也越好。（單調(diào)）第66頁/共80頁2.2.性能之間的聯(lián)系 （3）力學性能 VS 疲

38、勞性能力學性能（抗壓強度）增加，疲勞性能也越好。 （單調(diào)）第67頁/共80頁2.2.性能之間的聯(lián)系 （4）力學性能VS其他性能（匯總）基層材料基層材料類型類型力學性能力學性能（抗壓強（抗壓強度）度）收縮性能收縮性能水穩(wěn)定性水穩(wěn)定性（抗沖刷（抗沖刷性）性）疲勞性能疲勞性能干縮干縮溫縮溫縮水泥水泥穩(wěn)定材料穩(wěn)定材料二灰二灰穩(wěn)定材料穩(wěn)定材料/（基本）（基本）注：注：“”表示上升或增加；表示上升或增加；“”表示下降或減小；表示下降或減?。弧啊北肀硎鞠认陆岛笊仙?；示先下降后上升；“”表示呈波浪形；表示呈波浪形；“/”表示兩者無明顯關系。表示兩者無明顯關系。第68頁/共80頁3.3.綜合性能指標( (綜合壓

39、縮模量) ) （1）綜合壓縮模量定義：mttmddUCSYSnmEEYS 綜合壓縮模量，MPa； UCS 無側(cè)限抗壓強度，MPa； m、n 地區(qū)影響系數(shù)，m+n1； d、t 考慮干 （溫） 縮應變速率的系數(shù)； dm、 tm 最大干（溫）縮應變，10-6。 第69頁/共80頁3.3.綜合性能指標( (綜合壓縮模量) ) （2）綜合壓縮模量參數(shù)建議值：參數(shù)參數(shù)潮濕系數(shù)潮濕系數(shù)Wmd參數(shù)參數(shù)年均氣溫年均氣溫Tnt備備 注注0.50.00.21.01.52.00.81.01.01.51.5注：注：1.潮濕系數(shù)潮濕系數(shù)W =R/Z，其中，其中R為年均降水量（為年均降水量（mm），），Z為年均蒸發(fā)量為年均蒸發(fā)量（mm）；）；2.當當m+n1時，以時，以m取值為準，滿足取值為準，滿足m+n1的條件。的條件。第70頁/共80頁3.3.綜合性能指標( (綜合壓縮模量) ) （3）綜合壓縮模量運用（示例）： 水泥穩(wěn)定材料：14799MPa； 二灰穩(wěn)定材料：4227MPa。 6105 .5045. 239. 05 .1250 . 35 . 05 . 3mtt