無(wú)機(jī)結(jié)合料材料和路面概述

1、無(wú)機(jī)結(jié)合料材料和路面概述第一節(jié) 概述第二節(jié) 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特性第三節(jié) 石灰穩(wěn)定類基層/底基層第四節(jié) 水泥穩(wěn)定類基層/底基層第五節(jié) 工業(yè)廢渣穩(wěn)定類基層/底基層主要內(nèi)容第一節(jié) 概述1.1 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料及其特點(diǎn) 定義：在粉碎的或原狀松散的土中摻入一定量的水泥、或石灰、或工業(yè)廢渣等無(wú)機(jī)結(jié)合料和水，拌和得到混合料經(jīng)壓實(shí)和養(yǎng)生后，其抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定要求的材料。 由于無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的剛度處于柔性材料(如瀝青混合料)和剛性材料(如水泥混凝土)之間，所以也稱為半剛性材料，由其鋪筑的結(jié)構(gòu)層稱為半剛性層。 特點(diǎn)：板體性好，強(qiáng)度高、具有一定的抗拉強(qiáng)度；穩(wěn)定性好，抗凍性強(qiáng)；強(qiáng)度和剛度隨著齡期而增長(zhǎng)；經(jīng)濟(jì)

2、性好； 干縮、溫縮大，耐磨性差，抗疲勞性也稍差。第一節(jié) 概述1.2 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的種類 （1）原材料的種類 土（廣義）：細(xì)粒土、粗粒土、巨粒土 無(wú)機(jī)結(jié)合料：水泥、石灰、工業(yè)廢渣等 2）無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定種類： 細(xì)粒土：二灰土、水泥土、石灰土、水泥石灰土、三灰土 粗粒土：二灰碎石土、二灰穩(wěn)定碎石（二灰碎石）、水泥碎石土、 水泥穩(wěn)定碎石、二灰砂、水泥砂 無(wú)土：二灰、二渣、水泥礦渣等 第二節(jié) 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的物理力學(xué)特性2.1 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的應(yīng)力應(yīng)變特性（1）強(qiáng)度和模量隨齡期增長(zhǎng)而變化，不同種類材料的強(qiáng)度變化規(guī)律也不同；（2）有較好的板體性，具有一定的抗拉性能；（3）用抗壓強(qiáng)度與抗壓回彈

3、模量、劈裂強(qiáng)度與劈裂回彈模量、抗彎拉強(qiáng)度與抗彎拉彈性模量、干縮與溫縮等來(lái)衡量材料的性能；（4）應(yīng)力應(yīng)變特性與原材料和結(jié)合料的性質(zhì)與用量、混合料的含水量及密實(shí)度以及齡期、溫度等有關(guān)。 （5）無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的強(qiáng)度與時(shí)間和溫度有關(guān)。所以要按不同齡期（7d、28d、90d、180d等）和不同的溫度(淮河以北地區(qū) 20、淮河以南地區(qū) 25 )來(lái)測(cè)定試件的強(qiáng)度，抗壓和劈裂測(cè)定用圓柱體試件。第二節(jié) 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的物理力學(xué)特性2.1 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的應(yīng)力應(yīng)變特性無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)示意圖彎拉強(qiáng)度試驗(yàn)示意圖第二節(jié) 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的物理力學(xué)特性2.1 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的應(yīng)力應(yīng)變特性 （1）設(shè)計(jì)齡

4、期：不同無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的強(qiáng)度和模量隨齡期增長(zhǎng)的速度不同，因此，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的參數(shù)設(shè)計(jì)齡期，對(duì)于水泥穩(wěn)定類材料的劈裂及模量的齡期為90天，對(duì)于石灰或者二灰穩(wěn)定類的齡期為180天，水泥粉煤灰穩(wěn)定類為120天，材料組成設(shè)計(jì)7天的抗壓強(qiáng)度。 （2）設(shè)計(jì)指標(biāo)：由于半剛性基層材料的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于其抗壓強(qiáng)度，因此抗拉強(qiáng)度（劈裂強(qiáng)度）是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)，抗壓強(qiáng)度是材料組成設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)。第二節(jié) 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的物理力學(xué)特性2.2 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的齡期 （1）所謂疲勞是指在荷載反復(fù)作用下，材料的極限強(qiáng)度會(huì)隨著作用次數(shù)的增加而降低的現(xiàn)象；一般有劈裂疲勞和小梁疲勞試驗(yàn)。 （2）我國(guó)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)

5、定材料的疲勞一般采用劈裂疲勞； （3）無(wú)機(jī)結(jié)合料的疲勞壽命一般取決于重復(fù)應(yīng)力與重復(fù)荷載作用前的一次性極限應(yīng)力的比值，試驗(yàn)證明，用雙對(duì)數(shù)方程或單對(duì)數(shù)方程表示較合理，為： 或第二節(jié) 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的物理力學(xué)特性2.3 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的疲勞特性 圖中所示為小梁彎拉疲勞試驗(yàn)，半剛性材料可以進(jìn)行小梁彎拉疲勞試驗(yàn)，但其變異性較大。 UTM試驗(yàn)機(jī)室內(nèi)小梁彎拉疲勞試驗(yàn)設(shè)備照片（三分點(diǎn)加載）第二節(jié) 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的物理力學(xué)特性2.3 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的疲勞特性劈裂試驗(yàn)示意圖 同時(shí)由于劈裂試驗(yàn)更能反映材料在路面結(jié)構(gòu)中的受力狀態(tài)，因此實(shí)際常采用劈裂疲勞試驗(yàn)。第二節(jié) 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的物理力學(xué)特性2.

6、3 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的疲勞特性 （4）通過不同應(yīng)力比（應(yīng)變水平）疲勞試驗(yàn)可測(cè)繪出疲勞曲線； （5）在一定的應(yīng)力（應(yīng)變水平）水平條件下，材料的疲勞壽命取決于材料的強(qiáng)度和剛度，強(qiáng)度愈大剛度愈小，疲勞壽命就愈長(zhǎng)；跟試驗(yàn)溫度的變化關(guān)系不大 。 （6）f/s 水泥穩(wěn)定類石灰粉煤灰穩(wěn)定類 對(duì)于穩(wěn)定細(xì)粒土，三類半剛性材料的收縮性的大小排列為： 石灰土水泥土和水泥石灰土石灰粉煤灰土（4）干縮的發(fā)生與預(yù)防 選擇穩(wěn)定劑種類與用量； 控制材料成型時(shí)的含水量及成型時(shí)機(jī)； 保濕養(yǎng)生。 第二節(jié) 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的物理力學(xué)特性2.4 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的干縮與溫縮特性 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的溫縮 （1）收縮原理：由固相、

7、液相和氣相組成。半剛性材料的外觀脹縮性是三相的不同溫度收縮性的綜合效應(yīng)表現(xiàn)。 一般氣相大部分與大氣貫通，在綜合效應(yīng)中影響較小，可以忽略，原材料中砂粒以上顆粒的溫度收縮系數(shù)較小，粉粒以下的顆粒溫度收縮較大。 （2）溫縮影響因素：無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料溫度收縮的大小與結(jié)合料類型和劑量、被穩(wěn)定材料的類別、粒料含量、齡期等有關(guān) 第二節(jié) 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的物理力學(xué)特性2.4 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的干縮與溫縮特性 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的溫縮 （3）不同材料的溫縮比較 石灰土砂礫（16.710-6）懸浮二灰粒料（15.310-6）密實(shí)式二灰粒料（11.410-6）和水泥砂礫（57水泥劑量為101510-6） （4

8、）溫縮的發(fā)生時(shí)節(jié)及控制 時(shí)節(jié)：冬季低溫 控制：選擇材料種類與配比第二節(jié) 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的物理力學(xué)特性2.4 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的干縮與溫縮特性 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的溫縮半剛性基層修建初期，半剛性材料同時(shí)受到干燥收縮和溫度收縮的綜合作用。經(jīng)過一定齡期的養(yǎng)生，半剛性材料的變形以溫度收縮為主。 第二節(jié) 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的物理力學(xué)特性2.4 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的干縮與溫縮特性 穩(wěn)定細(xì)粒土的干縮和溫縮性均較穩(wěn)定粗粒土的干縮和溫縮性大很多，因此穩(wěn)定細(xì)粒土基層可能會(huì)產(chǎn)生相對(duì)更加嚴(yán)重的收縮裂縫，并反射到瀝青面層上形成反射裂縫； 裂縫產(chǎn)生后，雨水的浸入會(huì)加劇瀝青路面的病害； 穩(wěn)定細(xì)粒土基層對(duì)施工環(huán)境和工序

9、的要求更加嚴(yán)格，會(huì)導(dǎo)致施工污染或者施工質(zhì)量差等不利情況。 （1）注意無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料類型選擇； 穩(wěn)定細(xì)粒土如石灰土、水泥土、石灰水泥土及二灰土不宜用作高等級(jí)道路瀝青路面的基層，原因在于：第二節(jié) 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的物理力學(xué)特性2.4 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的干縮與溫縮特性2.5 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的施工注意事項(xiàng)（2）注意施工季節(jié)；（3）注意材料組成設(shè)計(jì)；（4）注意施工含水量、壓實(shí)度、強(qiáng)度等控制在規(guī)定的范圍；（5）注意養(yǎng)生與保濕；（6）注意養(yǎng)生期間減少施工車輛。第二節(jié) 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的物理力學(xué)特性3.1 石灰穩(wěn)定基層/底基層的概念和特點(diǎn) 第三節(jié) 石灰穩(wěn)定類基層/底基層 在粉碎的土或原狀松散的土

10、（包括各種粗、細(xì)粒土）中，摻入適量的石灰和水，按照一定技術(shù)要求，經(jīng)拌和，在最佳含水量下攤鋪、壓實(shí)及養(yǎng)生，其抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定要求的路面（底）基層稱為石灰穩(wěn)定類（底）基層。用石灰穩(wěn)定細(xì)粒土得到的混合料簡(jiǎn)稱石灰土，所做成的基層稱石灰土基層（底基層）。 石灰穩(wěn)定不但具有較高的抗壓強(qiáng)度，而且也具一定的抗彎強(qiáng)度，且強(qiáng)度隨齡期逐漸增加。因此，一般可用于低等級(jí)公路的基層或底基層。 石灰穩(wěn)定土因其水穩(wěn)定性較差，不應(yīng)做高速公路或一級(jí)公路的基層，必要時(shí)可以用作底基層。在冰凍地區(qū)的潮濕路段以及其他地區(qū)的過分潮濕路段，也不宜采用石灰土做基層。3.2 石灰穩(wěn)定材料的強(qiáng)度形成機(jī)理第三節(jié) 石灰穩(wěn)定類基層/底基層（1）離子交換

11、作用：土具有膠體性質(zhì)，表面帶負(fù)電荷，并吸附鈉離子、鉀離子和氫離子，石灰中的鈣離子會(huì)與其發(fā)生離子交換作用，形成鈣土，減小了土顆粒表面水膜厚度，分子引力增加。（2）碳酸化作用 生成的碳酸鈣是堅(jiān)硬的晶體，具有較高的強(qiáng)度和水穩(wěn)性，它對(duì)土的膠結(jié)作用使土得到了加固。 石灰土表面鈣化后，形成硬殼層，進(jìn)一步阻礙了二氧化碳的進(jìn)入，碳化過程十分緩慢，是形成石灰土后期強(qiáng)度的主要原因。第三節(jié) 石灰穩(wěn)定類基層/底基層（4）火山灰作用（3）結(jié)晶作用 經(jīng)過結(jié)晶作用，消石灰逐漸由膠體轉(zhuǎn)化為晶體，晶體間能夠相互結(jié)合，與土形成共晶體，從而使得土粒膠結(jié)成整體。 土中充分的硅、鈣離子是火山灰作用的前提，同時(shí)必須增加土的堿性；火山灰作

12、用生成物具有水硬性性質(zhì)，是構(gòu)成石灰土早期強(qiáng)度的主要原因。3.2 石灰穩(wěn)定材料的強(qiáng)度形成機(jī)理第三節(jié) 石灰穩(wěn)定類基層/底基層 四種作用中，主要是離子交換作用與火山灰作用，是構(gòu)成石灰土早期強(qiáng)度的主要因素，后期強(qiáng)度則更多源于碳酸化作用和結(jié)晶作用。 由于石灰與土發(fā)生了一系列的相互作用，從而使土的性質(zhì)發(fā)生根本的改變。在初期，主要表現(xiàn)為土的結(jié)團(tuán)、塑性降低、最佳含水量增加和最大密實(shí)度減小等。后期主要表現(xiàn)為結(jié)晶結(jié)構(gòu)的形成，從而提高其板體性、強(qiáng)度和穩(wěn)定性。3.2 石灰穩(wěn)定材料的強(qiáng)度形成機(jī)理第三節(jié) 石灰穩(wěn)定類基層/底基層3.3 石灰穩(wěn)定材料的強(qiáng)度影響因素（1）土質(zhì)： 各種成因土都可用石灰穩(wěn)定，但塑性指數(shù)低于10以下

13、的低塑性土（這與水泥穩(wěn)定土剛好相反）不適宜穩(wěn)定。粘性土更適宜于石灰穩(wěn)定，尤其是塑性指數(shù)在1520的粘性土。 原因：粘性顆粒的活性強(qiáng)、比表面積大、表面能大，摻入石灰穩(wěn)定材料后，形成的四種作用比較活躍，因此石灰土強(qiáng)度隨土塑性指數(shù)的增加而增大。 重粘土雖然粘土顆粒含量高（塑性指數(shù)大于20），但是不易粉碎和拌和，穩(wěn)定效果反而不好。第三節(jié) 石灰穩(wěn)定類基層/底基層3.3 石灰穩(wěn)定材料的強(qiáng)度影響因素（2）灰質(zhì)： 石灰應(yīng)采用消石灰粉或生石灰粉，對(duì)高速公路或一級(jí)公路宜用磨細(xì)的生石灰粉。石灰質(zhì)量應(yīng)符合III級(jí)以上的技術(shù)指標(biāo)，并要盡量縮短石灰的存放時(shí)間。第三節(jié) 石灰穩(wěn)定類基層/底基層3.3 石灰穩(wěn)定材料的強(qiáng)度影響因

14、素 石灰劑量是石灰質(zhì)量占全部土顆粒的干質(zhì)量的百分率，即：石灰劑量石灰質(zhì)量干土質(zhì)量。 石灰劑量對(duì)石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度影響非常顯著。在石灰劑量較低時(shí)（小于34），起穩(wěn)定作用，土的塑性、膨脹、吸水量減小，使土的密實(shí)度、強(qiáng)度、和易性等得到改善；隨著劑量的增加，強(qiáng)度和穩(wěn)定性均提高，但劑量不能過高，強(qiáng)度反而降低。 常用最佳劑量范圍：對(duì)于粘性土及粉性土為814；對(duì)砂性土則為916。最終根據(jù)結(jié)構(gòu)層技術(shù)要求進(jìn)行混合料組成設(shè)計(jì)。（3）石灰劑量第三節(jié) 石灰穩(wěn)定類基層/底基層3.3 石灰穩(wěn)定材料的強(qiáng)度影響因素（4）含水量： 最佳含水量及略小于最佳含水量時(shí)最易壓實(shí)達(dá)到較高的壓實(shí)度。 石灰穩(wěn)定類材料的最佳含水量需要通過標(biāo)準(zhǔn)擊

15、實(shí)試驗(yàn)進(jìn)行確定，經(jīng)驗(yàn)公式為：石灰土的最佳含水量素土的最佳含水量拌和過程中的蒸發(fā)量（約在1.5%左右）石灰反應(yīng)所需的水（0.2石灰劑量）。（5）密實(shí)度： 石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度隨密實(shí)度的增加而增長(zhǎng)。實(shí)踐證明，石灰穩(wěn)定土的密實(shí)度每增減1%，強(qiáng)度約增減4%左右。而密實(shí)的石灰穩(wěn)定土，其抗凍性、水穩(wěn)定性好，縮裂現(xiàn)象也少。 第三節(jié) 石灰穩(wěn)定類基層/底基層3.3 石灰穩(wěn)定材料的強(qiáng)度影響因素（6）齡期： 石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度隨齡期增長(zhǎng)，一般初期強(qiáng)度較低，前期(12個(gè)月)的增長(zhǎng)速率較后期快 。其強(qiáng)度與齡期的關(guān)系可表示為： R1：一個(gè)月齡期的抗壓強(qiáng)度；Rt:t個(gè)月齡期的抗壓強(qiáng)度；:系數(shù)，約。（7）養(yǎng)生條件（溫度與濕度）：

16、溫度高，物理化學(xué)反應(yīng)快，強(qiáng)度增長(zhǎng)快；反之強(qiáng)度增長(zhǎng)慢，在負(fù)溫條件下甚至不增長(zhǎng)。因此，要求施工期的最低施工溫度應(yīng)在5以上，并在第一次重冰凍(-35)到來(lái)之前1個(gè)月1個(gè)半月完成。 在一定潮濕條件下養(yǎng)生強(qiáng)度的形成比在一般空氣中養(yǎng)生要好。第三節(jié) 石灰穩(wěn)定類基層/底基層3.4 石灰穩(wěn)定材料的縮裂防治 （1）嚴(yán)格控制壓實(shí)含水量：石灰穩(wěn)定土含水量過多產(chǎn)生的干縮裂縫顯著，壓實(shí)時(shí)含水量應(yīng)略小于最佳含水量。 （2）嚴(yán)格控制壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)：壓實(shí)度小時(shí)產(chǎn)生的干縮比壓實(shí)度大時(shí)嚴(yán)重，應(yīng)盡可能達(dá)到最大壓實(shí)度。 （3）嚴(yán)格養(yǎng)生條件：干縮發(fā)生在成型初期，要重視初期的保濕養(yǎng)護(hù)，保證石灰穩(wěn)定土表面處于潮濕狀況。 （4）禁防干曬：石灰穩(wěn)定土

17、施工結(jié)束后可及早鋪筑面層，使石灰穩(wěn)定土基層含水量不發(fā)生大的變化，從而減輕干縮裂縫。第三節(jié) 石灰穩(wěn)定類基層/底基層3.4 石灰穩(wěn)定材料的縮裂防治 （5）施工季節(jié)：溫縮的最不利季節(jié)是材料處于最佳含水量附近，而且溫度在0-10時(shí)，因此施工要在當(dāng)?shù)貧鉁剡M(jìn)入0前一個(gè)月結(jié)束，以防在不利季節(jié)產(chǎn)生嚴(yán)重溫縮。 （6）控制劑量：在滿足強(qiáng)度要求情況下，盡可能選擇較低劑量的無(wú)機(jī)結(jié)合料；在石灰穩(wěn)定土中摻加6070%的集料也可提高其強(qiáng)度、穩(wěn)定性和抗裂性。 （7）反射裂縫的防治：設(shè)置聯(lián)結(jié)層；鋪筑碎石隔離過渡層；提高瀝青下面層抗裂性能第三節(jié) 石灰穩(wěn)定類基層/底基層3.5 石灰穩(wěn)定材料的混合料設(shè)計(jì)（1）混合料的設(shè)計(jì)步驟 根據(jù)強(qiáng)

18、度標(biāo)準(zhǔn)，通過試驗(yàn)選取合適的土，確定最佳的石灰劑量和混合料的最佳含水量。試驗(yàn)工地實(shí)際采取的石灰劑量應(yīng)比室內(nèi)實(shí)驗(yàn)確定的劑量多0.5%1.0%第三節(jié) 石灰穩(wěn)定類基層/底基層3.5 石灰穩(wěn)定材料的混合料設(shè)計(jì) 在規(guī)定溫度(北方冰凍地區(qū)為202，南方非冰凍地區(qū)為25土2)下保濕養(yǎng)生（濕度為95%）6d， 浸水1d，進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。試件的尺寸為：5cm5cm的圓柱體。要求試驗(yàn)測(cè)定的強(qiáng)度符合： （2）石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度及壓實(shí)要求第三節(jié) 石灰穩(wěn)定類基層/底基層3.6 石灰穩(wěn)定基層/底基層的施工（P293-296）第四節(jié) 水泥穩(wěn)定類基層4.1 概述 在粉碎或原狀松散土中(包括各種粗、中、細(xì)粒土)，摻入適量水

19、泥和水，按技術(shù)要求進(jìn)行拌和、攤鋪，在最佳含水量時(shí)進(jìn)行壓實(shí)和養(yǎng)護(hù)成型，其抗壓強(qiáng)度符合要求，該類基層稱為水泥穩(wěn)定類基層。 當(dāng)水泥穩(wěn)定細(xì)粒土（砂性土、粉性土或粘性土）時(shí)，稱為水泥土 水泥可用來(lái)穩(wěn)定絕大多數(shù)的土類（高塑性粘土和有機(jī)質(zhì)較多的土除外），改善其物理力學(xué)性質(zhì)。 水泥穩(wěn)定類一般可用于路面結(jié)構(gòu)的基層和底基層，但水泥土禁止作為高速公路或一級(jí)公路路面的基層，只能用做底基層。（1）水泥穩(wěn)定類材料的定義第四節(jié) 水泥穩(wěn)定類基層4.1 概述水泥穩(wěn)定類基層具有良好的整體性、足夠的力學(xué)強(qiáng)度、抗水性和耐凍性。其初期強(qiáng)度較高，且隨齡期增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，應(yīng)用范圍很廣。水泥穩(wěn)定土包括水泥穩(wěn)定碎石、砂礫、土等多種材料，是水泥穩(wěn)定

20、類基層的總稱，水泥土是水泥穩(wěn)定細(xì)粒土（粘土、粉土、黃土等）的總稱。 水泥穩(wěn)定土抗拉能力較弱，易干縮，強(qiáng)度過高等缺點(diǎn)。 （2）水泥穩(wěn)定類材料的特點(diǎn)和種類第四節(jié) 水泥穩(wěn)定類基層4.2 水泥穩(wěn)定土的強(qiáng)度水泥穩(wěn)定過程中，水泥、土和水之間發(fā)生了多種非常復(fù)雜的作用：化學(xué)作用：水泥顆粒的水化、硬化作用；有機(jī)物的聚合作用；水泥水化產(chǎn)物與粘土礦物之間的化學(xué)作用等。物理化學(xué)作用：粘土顆粒與水泥及水泥水化產(chǎn)物之間的吸附作用；微粒的凝聚作用；水及水化產(chǎn)物的擴(kuò)散、滲透作用；水化產(chǎn)物的溶解、結(jié)晶作用等。物理作用：如土塊的機(jī)械粉碎作用，混合料的拌和、壓實(shí)作用等。 （1）強(qiáng)度形成原理第四節(jié) 水泥穩(wěn)定類基層4.2 水泥穩(wěn)定土的

21、強(qiáng)度 （1）強(qiáng)度形成原理 水泥的水化作用：水泥穩(wěn)定土中，首先發(fā)生的是水泥自身的水化反應(yīng)，從而產(chǎn)生具有膠結(jié)能力的水化產(chǎn)物，這是水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度的主要來(lái)源。 在選用水泥時(shí)，在其他條件相同時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用硅酸鹽水泥，必要時(shí)還應(yīng)對(duì)水泥穩(wěn)定土進(jìn)行“補(bǔ)鈣”以提高混合料中的堿度。（自己掌握原因）第四節(jié) 水泥穩(wěn)定類基層4.2 水泥穩(wěn)定土的強(qiáng)度 （1）強(qiáng)度形成原理 離子交換作用：P297 化學(xué)激發(fā)作用： 當(dāng)粘土顆粒周圍介質(zhì)的pH值增加到一定程度時(shí)，粘土礦物中的部分SiO2和A1203的活性將被激發(fā)出來(lái)，與溶液中的Ca2進(jìn)行反應(yīng)，生成新的礦物，這些礦物主要是硅酸鈣和鋁酸鈣系列，這些礦物具有膠凝能力。生成的這些膠結(jié)物質(zhì)

22、包裹著粘土顆粒表面，與水泥的水化產(chǎn)物一起，將粘土顆粒凝結(jié)成一個(gè)整體。碳酸化作用：第四節(jié) 水泥穩(wěn)定類基層4.2 水泥穩(wěn)定土的強(qiáng)度 （2）水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度的影響因素 土質(zhì)：各類砂礫土、砂土、粉土和粘土均可用水泥穩(wěn)定。用水泥穩(wěn)定級(jí)配良好的碎(礫)石和砂礫的效果最好，強(qiáng)度高、水泥用量少；其次是砂性土；再次之是粉性土和粘性土。一般要求土的塑性指數(shù)不大于17。 水泥的成分和劑量：通常情況下，硅酸鹽水泥的穩(wěn)定效果好，而鋁酸鹽水泥較差 ；水泥分散度增加，其活性程度和硬化能力也有所增大； 水泥土的強(qiáng)度隨水泥劑量的增加而增長(zhǎng)，水泥用量過多，經(jīng)濟(jì)上不合理，且容易開裂。試驗(yàn)和研究證明，水泥劑量為較為合理。（教材中建議的

23、4%8%過高） 水泥分散度：指水泥的細(xì)度或者比表面積。應(yīng)在一定的范圍內(nèi)，將水泥粉磨的越細(xì)，即分散度越大，水泥的水化速度就越快，水化過程中所放的熱量也就越多，強(qiáng)度也較高。但粉磨超過一定程度后，則對(duì)水泥強(qiáng)度是不利的，尤其是后期強(qiáng)度。第四節(jié) 水泥穩(wěn)定類基層4.2 水泥穩(wěn)定土的強(qiáng)度 （2）水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度的影響因素 施工工藝過程：從開始加水拌和到碾壓完成一般控制在6小時(shí)之內(nèi)，最好在3小時(shí)之內(nèi)。水泥穩(wěn)定土需濕法養(yǎng)生，保證水泥充分水化形成強(qiáng)度；養(yǎng)生溫度愈高，強(qiáng)度增長(zhǎng)的愈快。 含水量：水泥正常水化所需水量約為水泥重的20% 。對(duì)砂性土，完全水化達(dá)最高強(qiáng)度的含水量較最佳密度含水量?。欢承酝羷t相反。 第四節(jié) 水

24、泥穩(wěn)定類基層4.3 水泥穩(wěn)定類材料的混合料設(shè)計(jì) （1）材料要求 土：凡是能被粉碎的土，都可以用水泥穩(wěn)定：石渣、石屑、砂礫、碎石土、礫石土； 碎石或礫石的壓碎值對(duì)高速公路和一級(jí)公路不大于30%，二級(jí)及二級(jí)以下公路不大于35%。 二級(jí)及二級(jí)以下公路，底基層，顆粒最大粒徑不應(yīng)超過；高級(jí)和一級(jí)公路，顆粒最大粒徑 不應(yīng)超過 土的顆粒組成應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定的級(jí)配要求； 細(xì)粒土的塑性指數(shù)不應(yīng)超過9；液限小于28第四節(jié) 水泥穩(wěn)定類基層4.3 水泥穩(wěn)定類材料的混合料設(shè)計(jì)第四節(jié) 水泥穩(wěn)定類基層4.3 水泥穩(wěn)定類材料的混合料設(shè)計(jì) （1）材料要求 水泥:普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥或火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥都可以，但應(yīng)選用終

25、凝時(shí)間較長(zhǎng)（6小時(shí)以上）的水泥。 早強(qiáng)、快硬及受潮變質(zhì)的水泥不應(yīng)使用； 宜采用強(qiáng)度等級(jí)較低的水泥，如和的水泥 水：飲用水第四節(jié) 水泥穩(wěn)定類基層4.3 水泥穩(wěn)定類材料的混合料設(shè)計(jì) （2）混合料組成設(shè)計(jì)原材料的基本要求 合格的原材料是確?；旌狭暇哂辛己眯阅艿那疤幔虼耸褂们氨仨殞?duì)原材料的各項(xiàng)基本性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。 集料顆粒的最大粒徑必須加以限制，粒徑愈大，拌和機(jī)，平地機(jī)和攤鋪機(jī)等施工機(jī)械愈輕易損壞混合料，甚至可能使粗細(xì)集料產(chǎn)生離析現(xiàn)象。同時(shí)平整度也難以達(dá)到要求。一般最大粒徑為1920mm。 粒料中含有塑性指數(shù)的土?xí)r，其收縮性大，反之則收縮性小。為了減少基層材料的收縮性和減少基層裂縫，集料中不宜含有

26、塑性指數(shù)小的土而且，集料中以下顆粒的塑性指數(shù)不大于12。 集料必須干凈。有機(jī)物含量不超過12%；硫酸鹽含量不超過0.25%。第四節(jié) 水泥穩(wěn)定類基層4.3 水泥穩(wěn)定類材料的混合料設(shè)計(jì) （2）混合料組成設(shè)計(jì)強(qiáng)度和壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié) 水泥穩(wěn)定類基層4.3 水泥穩(wěn)定類材料的混合料設(shè)計(jì) （2）混合料組成設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟工地實(shí)際采取的水泥劑量應(yīng)較實(shí)驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)確定的劑量多0.51.0。制備相同土樣、不同水泥劑量的混合料確定最佳含水量和最大干壓實(shí)密度按最佳含水量與最大干壓實(shí)密度制備試件無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),選定合適的水泥劑量第四節(jié) 水泥穩(wěn)定類基層4.4 水泥穩(wěn)定基層施工第五節(jié) 工業(yè)廢渣穩(wěn)定類基層5.1 概述道路工程中

27、應(yīng)用的工業(yè)廢渣主要是指工業(yè)生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的具有一定水硬性特點(diǎn)的無(wú)機(jī)工業(yè)廢料，如：粉煤灰（fly ash ）、煤渣、鋼渣、高爐渣、銅礦渣及各種下腳料。工業(yè)廢渣一般可在有水的條件下與石灰等堿性材料共同作用，產(chǎn)生火山灰反應(yīng)，穩(wěn)定各種粒徑不同的土。工程應(yīng)用中一般采用石灰穩(wěn)定工業(yè)廢渣或與工業(yè)廢渣共同穩(wěn)定土，其中最常用的工業(yè)廢渣為粉煤灰，形成石灰粉煤灰穩(wěn)定路面基層，簡(jiǎn)稱為二灰穩(wěn)定類基層。第五節(jié) 工業(yè)廢渣穩(wěn)定類基層5.2 石灰穩(wěn)定工業(yè)廢渣的特點(diǎn)石灰穩(wěn)定工業(yè)廢渣基層具有水硬性、緩凝性、高強(qiáng)度、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，能形成板體且強(qiáng)度隨齡期不斷增加，抗水、抗凍、抗裂性能好，且收縮性小，能夠適應(yīng)各種氣候環(huán)境和水文地質(zhì)條件。 石灰穩(wěn)定工