其他瀝青混合料

1、本章主要敘述了以水泥穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類和石灰、粉煤灰穩(wěn)定類為代表的 無機結合料穩(wěn)定類混合料，闡述了這類材料的強度形成機理和收縮特性，介紹了 各自的適用范圍和混合料設計組成方法。6.1水泥穩(wěn)定類混合料水泥穩(wěn)定類混合料的技術性質水泥穩(wěn)定類的強度特征及影響因素 強度形成機理水泥穩(wěn)定類混合料的強度形成主要取決與水泥水化硬化、離子交換和火山灰反應過程。 材料組成材料對強度的影響影響水泥穩(wěn)定類混合料強度的主要因素有水泥劑量、土質、集料顆粒組成等。圖6.1 土質、養(yǎng)生溫度與水泥穩(wěn)定土強度的關系曲線表6.1三種級配水泥穩(wěn)定集料的7d抗壓強度和干密度測試值序號>4. 75伽顆粒含量（）7d抗壓強度（MPa

2、）最大干密度（g/ cm 3 ）1704.82.302655.52.313605.82.35不同結構類型的水泥穩(wěn)定碎石在水泥用量相同的條件下，強度也會有所不同圖6.2不同結構類型水泥穩(wěn)定碎石 環(huán)境因素對強度的影響?zhàn)B生溫度一一直接影響水泥的水化進程，因而對水泥穩(wěn)定土的強度有很明顯 的影響，在相同齡期時，養(yǎng)生溫度越高，水泥穩(wěn)定土的強度也越高。延遲時間一一對水泥穩(wěn)定土的強度有顯著影響。延遲時間是指水泥穩(wěn)定土施 工過程中，從加水拌和開始至碾壓結不束所經(jīng)歷的時間從#和苗束弼林的間隔時間估離 4.圖6.3延遲時間與水泥穩(wěn)定砂礫強度和干密度的關系曲線 收縮特性及影響因素 產(chǎn)生收縮的原因：水泥穩(wěn)定土在形成強度

3、的硬化過程中，也會出現(xiàn)因溫度變化而引起的溫度收 縮和因水分變化而引起的干燥收縮。 不同溫度下，水泥穩(wěn)定土中塑性土含量對其 溫縮系數(shù)的影響較大。水泥穩(wěn)定土的溫縮系數(shù)隨溫度降低的變化幅度越來越大， 并以水泥土變化幅度最大，而水泥穩(wěn)定無塑性集料在不同負溫度時的溫縮系數(shù)變 化較小。 影響收縮的因素：水泥穩(wěn)定土的干縮系數(shù)受粒料含量及礦物成分的影響。水泥劑量的關系曲線，當水泥劑量降低，粒料含量增多時，水泥穩(wěn)定砂礫的 干縮系數(shù)減小。水泥穩(wěn)定砂礫的制件含水量對其干縮應變也有較大的影響。圖6.4水泥穩(wěn)定土干縮系數(shù)與水泥劑量的關系曲線水泥穩(wěn)定類混合料的適用性水泥穩(wěn)定類材料具有較其它穩(wěn)定類材料高的強度、剛度和穩(wěn)定性

4、，可適用于 各種交通類別道路的基層和底基層。但是水泥土在干縮性和水穩(wěn)定性上有著與石 灰土相同的缺陷，不應用作高等級瀝青路面的基層，只能作為底基層；在高速公 路和一級公路公路的水泥混凝土面層下，水泥土也不應用作基層。水泥穩(wěn)定類混合料的組成設計材料組成設計要求水泥穩(wěn)定類材料主要用于路面基層、底基層。在路面結構中，基層是直接位于面層下，承受面層傳來的車輪荷載垂直壓力作用，并將其向下面層次擴散分布， 同時起到調節(jié)和改善路基路面水溫狀況的作用，并為施工提供穩(wěn)定而堅實的工作 面。所以，對無機結合穩(wěn)定類混合料技術性質的要求主要包括強度、抗變形能力和水穩(wěn)性等。根據(jù)(JTJ 034-2000),水泥穩(wěn)定類材料7

5、d浸水抗壓強度應符合表 6.2。表6.2 水泥穩(wěn)定類材料的抗壓強度(JTJ 034-2000混合料類型高速公路、一級公路二級和二級以下公路基層（MPa）底層（MPa）基層（MPa）底層（MPa）水泥穩(wěn)定類351.5 2.52.5 3.01.5 2.0原材料要求 水泥普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質硅酸鹽水泥， 都可用于水泥穩(wěn) 定土。 水泥穩(wěn)定類混合料用集料與土適宜用水泥穩(wěn)定的材料有：級配碎石、未篩分碎石、砂礫、碎石土、砂礫土、 煤矸石和各種粒狀礦渣等，集料中不宜含有塑性指數(shù)較大的細土， 或應控制其含 量。用于各種類別道路等級不同層位的集料的的最大粒徑和壓碎值要求，見表6.3。表6.3水

6、泥穩(wěn)定土用集料的技術要求道路等級高速公路及一級公路二級和二級以下公路結構層位基層底基層基層底基層最大粒徑（方孔篩）（mm） <31.537.537.553壓碎值（%）<30303540表6.4適宜于水泥穩(wěn)定的集料的顆粒組成范圍（JTJ0342000）道路等級結構層位通過下列篩孔的質量百分比（%）（伽）5337.531.526.519.09.54.752.361.180.60.0750.0025010171000二級和底基層100-二級以005030基9010661054103910207145下公路-2884847030-層00000750101710咼速公100030路、一級底基

7、00層9010183公路-100-679045682950-82207-08基100901072894767294917382207層05注：用于基層的混合料中不宜使用含有塑性指數(shù)的土；集料中0.5伽以下細粒土中有塑性指數(shù)時，小于0.075伽顆粒含量不應超過5%水泥劑量表6.5水泥劑量推薦范圍（JTJ034-2000結構層位土的類型水泥劑量（%）甘日基7層底基層中粒土和粗粒土3, 4, 5, 6, 73, 4, 5, 6, 7塑性指數(shù)小于12的土5, 7, 8, 9, 114, 5, 6, 7 , 9其它細粒土8, 10, 12, 14, 166, 8, 9, 10, 12設計內容與步驟設計內

8、容水泥穩(wěn)定類材料的組成設計， 主要是根據(jù)相關規(guī)范中的強度標準， 通過試驗 選取最適宜穩(wěn)定的土類， 確定必須的水泥用量和混合料的最佳含水量， 在需要改 善土的顆粒組成時， 開包括摻加比例。 水泥穩(wěn)定類材料的各項試驗應該按照 無 機結合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程進行。步驟a. 制備被穩(wěn)定材料，并在其中中加入不同劑量的水泥。b. 確定混合料最大干密度和最佳含水量。至少應做三個不同水泥劑量的 混合料擊實試驗，即最小劑量、中間劑量、最大劑量，其他劑量的混合料 最大干密度和最佳含水量可用內插法確定。c. 按照工地預定達到的壓實度和確定的最大干密度、最佳含水量在室內 成型試件， 并養(yǎng)生，養(yǎng)生條件：在規(guī)定溫度下保濕養(yǎng)

9、生 6 天，浸水 1天后， 進行 7 天無側限抗壓強度測試。d. 根據(jù)測試結果，選擇合適的材料組成比例。6.2 石灰穩(wěn)定類石灰穩(wěn)定土的技術性質石灰穩(wěn)定土的強度 石灰穩(wěn)定土的強度形成機理 石灰穩(wěn)定土強度的形成與發(fā)展是通過機械壓實、 離子交換反應、 氫氧化鈣結晶和碳酸化反應， 以及火山灰反應等一系列復雜、 交織的物理一化學作用過程完 成的。 石灰穩(wěn)定土強度的影響素a. 石灰的細度石灰細度越大， 在相同劑量下與土粒的作用越充分， 反應進行得越快， 穩(wěn)定 效果越好。b. 土與集料圖6.5 土質對石灰穩(wěn)疋土搞壓強度的影響工程實踐表明：塑性指數(shù)1520的粘土，易于粉碎和拌和，便于碾壓成型， 施工和使用效果

10、都較好。塑性指數(shù)更大的重粘土雖然含粘土礦物較多， 但由于不 易破碎拌和，穩(wěn)定效果反而不佳。塑性指數(shù)小于 12的土則不宜用石灰穩(wěn)定，最 好用水泥來穩(wěn)定。對于無粘性或無塑性指數(shù)的集料，單純用石灰穩(wěn)定的效果遠不 如用石灰穩(wěn)定的效果。c. 石灰穩(wěn)定土的最佳含水率圖6.6石灰穩(wěn)定土的壓實曲線d. 養(yǎng)生條件和齡期石灰穩(wěn)定土中的火山灰反應的進程緩慢， 其強度隨著齡期的增大而增長，甚 至到180d時，石灰穩(wěn)定土的強度還會繼續(xù)增長。所以，7d或28d齡期的強度試 驗結果，并不能代表石灰穩(wěn)定土的最終強度，石灰土的強度隨齡期的增長大體的 符合指數(shù)規(guī)律。石灰穩(wěn)定土的體積收縮特征 溫度脹縮原因及影響因素分析在石灰穩(wěn)定土

11、中液相的熱脹縮系數(shù)比固相部分的熱脹縮系數(shù)大47倍，溫度升高時，水的擴張壓力使固體顆粒間距離增大而產(chǎn)生膨脹，反之，則產(chǎn)生收縮。毛細管張力的作用只有當含水量在一定的范圍內時才存在，當材料過干或過濕 時，這種作用消失。所以在干燥和飽水狀態(tài)下，穩(wěn)定土的溫縮系數(shù)值遠比含水而非飽水狀態(tài)下的值小 干燥收縮及影響因素分析石灰穩(wěn)定土的干燥收縮主要是由于水分蒸發(fā)而產(chǎn)生的， 穩(wěn)定土的干縮系數(shù)隨 著齡期的增長而減小，初期下降較快，隨后逐漸緩慢。圖6.7干縮系數(shù)與砂礫含量關系石灰穩(wěn)定土的適用性石灰土禁止用作高等級路面的基層，只能作為高等級路面的底基層，或一般交通量道路路面的基層。砂礫或碎石含量小于50%的懸浮式石灰穩(wěn)定

12、集料土雖然比石灰土的收縮性小，但同樣具有遇水后表層軟化的抗水沖刷能力差的缺點，這種懸浮式石灰粒料也不宜用作高等級路面的基層。石灰穩(wěn)定類材料組成材料設計材料組成設計要求根據(jù)（JTJ 034-2000）,石灰穩(wěn)定類材料7d浸水抗壓強度應符合表6.6。表6.6石灰穩(wěn)定類材料的抗壓強度（JTJ 034-2000）混合料類型高速公路、一級公路二級和二級以下公路基層（MPa）底層（MPa）基層（MPa）底層（MPa）石灰穩(wěn)定類-> 0.8> 0.P0.50.7原材料要求 石灰石灰質量應符合3級以上消石灰或生石灰的技術要求。 石灰穩(wěn)定類材料所用集料與土土中的粘土礦物愈多，土顆粒愈細，塑性指數(shù)Ip

13、愈大，用石灰移民定的效果就越好。表6.7石灰穩(wěn)定土用集料的最大粒徑和壓碎值要求公路等級高速公路、一級公路二級和二級以下公路結構層位底基層基層底基層基層最大粒徑（方孔篩）（伽）37.537. 55337.5壓碎值（%）354030/35石灰劑量石灰土配合比以石灰劑量表示，石灰劑量=石灰質量/干土質量。石灰劑量與土的種類、石灰品種關系甚大，石灰劑量范圍可參考表6.8中的推薦值。表6.8 石灰劑量推薦范圍（JTJ034-93）結構層位石灰劑量（%）穩(wěn)定土品種基層底基層砂礫土和碎石土3, 4, 5, 6, 7-粘性土（塑性指數(shù)12）10，12，13，14，168， 10， 11， 12， 14粘性土（

14、塑性指數(shù)12）5， 7， 9， 11， 135， 7， 8， 9， 11 設計內容與步驟設計內容石灰穩(wěn)定類材料的組成設計，主要是根據(jù)相關規(guī)范中的強度標準，通過試驗 選取最適宜穩(wěn)定的土類，確定必須的石灰用量和混合料的最佳含水量， 在需要改 善土的顆粒組成時，開包括摻加比例，各項試驗應該按照無機結合料穩(wěn)定材料 試驗規(guī)程進行。步驟a. 制備被穩(wěn)定材料，并在其中中加入不同劑量的石灰。b. 確定混合料最大干密度和最佳含水量。至少應做三個不同石灰劑量的混 合料擊實試驗，即最小劑量、中間劑量、最大劑量，其他劑量的混合料最 大干密度和最佳含水量可用內插法確定。C.按照工地預定達到的壓實度和確定的最大干密度、最

15、佳含水量在室內 成型試件，并養(yǎng)生，養(yǎng)生條件：在規(guī)定溫度下保濕養(yǎng)生6天，浸水1天后, 進行7天無側限抗壓強度測試。d.根據(jù)測試結果，選擇合適的材料組成比例6.3石灰粉煤灰穩(wěn)定類石灰粉煤灰穩(wěn)定土的技術性質二灰穩(wěn)定土的強度特征及其影響因素二灰穩(wěn)定的強度形成機理與石灰穩(wěn)定土基本相同。與石灰穩(wěn)定土相比，二灰穩(wěn)定土強度形成更多的依賴于火山灰反應生成的水 化物。養(yǎng)生溫度對二灰穩(wěn)定土的抗壓強度有明顯影響。密實式二灰粒料的強度較懸浮式二灰粒料的強度高15%以上。表6.9二灰碎石的7d抗壓強度與養(yǎng)生溫度養(yǎng)生溫度C）203040抗壓強度懸浮式二灰粒料1.355.85(Mpa)密實式二灰粒料1.603.036.78二

16、灰穩(wěn)定土的收縮特征及其影響因素二灰穩(wěn)定土的干縮和溫縮機理及其影響因素與石灰穩(wěn)定土相同。收縮程度主要取決于試件含水量、材料組成（如粒料含量、石灰劑量、粉煤 灰含量、粘土礦物的含量與其塑性指數(shù)）等。表6.10石灰土與二灰穩(wěn)定土的最大干縮應變二灰穩(wěn)定粒料最大干縮應 變X10-3石灰:粉煤灰:碎石:土最大干縮應變X10-3穩(wěn)定十類型最大干縮應變X10-3密實式0.23 0.274 ： 18 ： 94 : 00.67石灰土3.12 6.03懸浮式0.834 ： 12 ： 60 : 231.78二灰土0.3 4 2.63由于粉煤灰的作用，二灰土與石灰相比，二灰穩(wěn)定砂粒與石灰穩(wěn)定砂礫相比， 干縮性和溫縮性均

17、有不同程度的降低。按照穩(wěn)定土干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)的大小排 序為：石灰土石灰穩(wěn)定砂礫二灰土二灰穩(wěn)定砂礫。二灰穩(wěn)定土的適用性二灰土禁止用作高等級道路路面的基層，在高速公路和一級公路上的水泥混 凝土面層下，也不應采用二灰土鋪筑道路基層結構。懸浮式二灰粒料的干縮性大，容易產(chǎn)生干縮裂縫，它的抗沖刷性也明顯差于 密實式粒料，在其它條件相同的情況下，懸浮式二灰粒料基層上瀝青面層的裂縫 較密式二灰粒料基層上瀝青面層的裂縫嚴重得多，因此在粒料不很缺乏的地區(qū)， 最好采用密實式二灰集料。632石灰粉煤灰穩(wěn)定類材料組成設計材料設計組成要求根據(jù)（JTJ 034-2000），石灰、粉煤灰穩(wěn)定類材料7d浸水抗壓強度應符合表

18、6.11。表6.11石灰、粉煤灰穩(wěn)定類材料的抗壓強度（JTJ 034-2000）混合料類型咼速公路、一級公路二級和二級以下公路基層（MPa）底層（MPa）基層（MPa）底層（MPa）石灰、粉煤灰穩(wěn)定類> 0.8> 0.5> 0.6> 0.5原材料要求石灰石灰、粉煤灰穩(wěn)定類材料對石灰的要求與石灰穩(wěn)定類相同 粉煤灰粉煤灰中siO2、AI2O3和Fe2O3的總含量應大于70%，燒失量不應超過20%， 比面積宜大于2500 cm 2/g。 二灰穩(wěn)定類材料所用集料與土在二灰穩(wěn)定土中宜采用塑性指數(shù)在 1220范圍內的粘性土或亞粘土。土中 所含土塊的最大尺寸不應超過15m m,也不可

19、選用有機質含量超過10%的土。二灰穩(wěn)定集料中所用集料的最大粒徑和壓碎值應符合表6.12中的要求，為了充分揮集料密實和嵌鎖作用，集料應具有良好的級配。表6.12石灰粉煤灰穩(wěn)定土中集料的技術要求道路等級高速公路及一級公路二級和二級以下公路結構層位基層底基層基層低基層最大粒徑（方孔篩）（mm）31.537.537.553壓碎值（%）<30353540應符合級配編號表6.7中2或4表6.7中1或3表6.13二灰級配集料混合料中集料的顆粒組成范圍（JTJ03 2000）通過下列篩孔（mm）的質量百分之比（%）37.531.519.09.54.752.361.180.60.075856550352517100砂礫110010085705545352715210085553927171001007559473525109072483018106碎石31001009068503827200741008152301810607987050382720二灰穩(wěn)定土組成材料的配合比范圍石灰工業(yè)廢渣