無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層

無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層第一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層10.1概述10.2無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的力學(xué)性質(zhì)10.3石灰穩(wěn)定類基層10.4水泥穩(wěn)定類基層10.5工業(yè)廢渣穩(wěn)定類基層10.6半剛性路面面層第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層第二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三10.1概述第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層在各種粉碎或原狀松散的土、碎（礫）石、工業(yè)廢渣中，摻入適當(dāng)數(shù)量的無機(jī)結(jié)合料(如水泥、石灰或工業(yè)廢渣等)和水，經(jīng)拌和得到的混合料在壓實(shí)與養(yǎng)生后，其抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定要求的材料稱為無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類混合料，以此修筑的路面基層稱為無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層。優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性好，抗凍性能強(qiáng)，結(jié)構(gòu)本身自成板體。缺點(diǎn)：耐磨性差，干縮，溫縮，養(yǎng)生期長(zhǎng)。無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的剛度介于柔性路面材料和剛性路面材料之間，常稱之為半剛性材料。以此修筑的基層或底基層亦稱為半剛性基層或半剛性底基層。在我國已建成的高速公路和一級(jí)公路中，大多數(shù)路面采用了這種基層。第三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三10.2無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的力學(xué)性質(zhì)第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層強(qiáng)度特征應(yīng)力-應(yīng)變特性疲勞特征干縮特性溫度收縮特性第四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三強(qiáng)度特征第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層抗拉強(qiáng)度：小梁彎拉試驗(yàn)→抗彎拉強(qiáng)度直接拉伸試驗(yàn)→直接抗拉強(qiáng)度間接拉伸（劈裂）試驗(yàn)→間接拉伸強(qiáng)度（劈裂強(qiáng)度）抗壓強(qiáng)度：無側(cè)限抗壓試驗(yàn)→7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

——無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類混合料的抗彎拉強(qiáng)度，MPa；——無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類混合料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，MPa；齡期第五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三應(yīng)力-應(yīng)變特性第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料的回彈模量值主要同土類、結(jié)合料劑量及齡期、側(cè)限應(yīng)力有關(guān)，在較大范圍內(nèi)變動(dòng)。三軸壓縮試驗(yàn)→應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線→非線性；在應(yīng)力水平較低時(shí)，應(yīng)力-應(yīng)變曲線近似線性→回彈模量。室內(nèi)承載板試驗(yàn)→

第六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三疲勞特征第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層疲勞試驗(yàn)方法：彎拉疲勞試驗(yàn)、劈裂疲勞試驗(yàn)。疲勞破壞：是在小于材料極限強(qiáng)度的應(yīng)力反復(fù)作用下所產(chǎn)生的累積破壞。耐疲勞性能：是指某種材料對(duì)不同水平應(yīng)力的反復(fù)作用的反應(yīng)，它以不同應(yīng)力水平達(dá)到破壞時(shí)的荷載反復(fù)作用次數(shù)（疲勞壽命）來表示。曲線→對(duì)數(shù)坐標(biāo)→直線擬合疲勞試驗(yàn)結(jié)果：第七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三干縮特征第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層影響因素：結(jié)合料的類型和劑量、被穩(wěn)定（或處治）土的類別（細(xì)粒土，中粒土或粗粒土）、粒料的含量、小于0.5mm的細(xì)土含量、塑性指數(shù)、小于0.002mm的粘粒含量和礦物成分、制作（室內(nèi)試件）含水量和齡期等。穩(wěn)定粒料類：石灰穩(wěn)定類>水泥穩(wěn)定類>石灰粉煤灰穩(wěn)定類。穩(wěn)定細(xì)粒土：石灰土>水泥土和水泥石灰土>石灰粉煤灰土。同一類半剛性材料：穩(wěn)定細(xì)粒土>穩(wěn)定粒料土>穩(wěn)定粒料。干縮：無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料經(jīng)拌和壓實(shí)后，由于水分揮發(fā)和混合料內(nèi)部的水化作用，混合料的水分會(huì)不斷減少。由此發(fā)生的毛細(xì)管作用、吸附作用、分子間力的作用、材料礦物晶體或凝膠體間層間水的作用和碳化收縮作用等引起材料體積收縮。指標(biāo)：干縮應(yīng)變、干縮系數(shù)、干縮量、失水量、失水率。第八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三溫縮特征第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層影響因素：含水量、集料或土的含量、土的礦物成分、環(huán)境溫度、齡期溫縮特性：石灰土砂礫（16.7×10-6）>懸浮式石灰粉煤灰粒料（15.3×10-6）>密實(shí)式石灰粉煤灰粒料（12.4×10-6）和水泥砂礫（5%~7%水泥劑量為10~10-6~15×10-6）。溫縮：組成半剛性材料的三個(gè)相，即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用的結(jié)果，使半剛性材料產(chǎn)生體積收縮，即溫度收縮。修建初期：溫縮+干縮→養(yǎng)生保護(hù)第九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三10.3石灰穩(wěn)定類基層第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度形成原理影響石灰土強(qiáng)度的因素石灰穩(wěn)定土基層縮裂防治石灰穩(wěn)定土混合料設(shè)計(jì)石灰穩(wěn)定土層的施工概念：在粉碎的土和原狀松散的土(包括各種粗、中、細(xì)粒土)中摻入適量消解后的石灰和水，按照一定技術(shù)要求，經(jīng)拌和后，在最佳含水量時(shí)攤鋪、壓實(shí)及養(yǎng)生，其抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定要求的路面基層稱為石灰穩(wěn)定類基層。分類：石灰土、石灰砂礫土、石灰碎石土。第十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度形成原理第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層離子交換作用→結(jié)晶作用→火山灰作用→碳酸化作用→Ca2+→Na+、H+、K+

第十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三影響石灰土強(qiáng)度的因素第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層（1）土質(zhì)

塑性指數(shù)為15～20的粘性土較好;粒料和砂性土不宜;有機(jī)質(zhì)含量大不宜。

（2）灰質(zhì)

消石灰粉或生石灰粉，Ⅲ級(jí)以上的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，妥善保管。

（3）石灰劑量存在最佳石灰劑量，對(duì)于粘性土及粉性土為8%～14%；對(duì)砂性土則為9%～16%。

（4）含水量

通過標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)確定最佳含水量。第十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三影響石灰土強(qiáng)度的因素第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層（5）拌和及壓實(shí)土的粉碎程度和拌和的均勻性；壓實(shí)度（每增加2%，抗壓強(qiáng)度平均增加14.1%）。

（6）養(yǎng)生條件與齡期溫度高可使反應(yīng)過程加快，一定的濕度為結(jié)晶和火山灰反應(yīng)提供了必要的水。強(qiáng)度隨齡期而緩慢增長(zhǎng)，（28d－30%強(qiáng)度），強(qiáng)度增長(zhǎng)期可達(dá)8～10年以上。第十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三石灰穩(wěn)定土基層縮裂防治第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層1)控制壓實(shí)含水量2)嚴(yán)格控制壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)3)溫縮的最不利季節(jié)4)重視初期養(yǎng)護(hù)5)及早鋪筑面層6)摻加集料(砂礫、碎石等)7)為了防止基層裂縫的反射：①設(shè)置瀝青碎石或?yàn)r青貫入式聯(lián)結(jié)層；②鋪筑級(jí)配碎石過渡層；③土工織物夾層；④應(yīng)力吸收層（SAMI）；⑤鋸縫；⑥預(yù)裂。第十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三石灰穩(wěn)定土混合料設(shè)計(jì)第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層石灰土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)－混合料設(shè)計(jì)指標(biāo)

石灰土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)相應(yīng)的公路等級(jí)和在路面結(jié)構(gòu)中的層位而定。在規(guī)定溫度保濕養(yǎng)生6d、浸水ld后無側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)見表。第十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三石灰穩(wěn)定土混合料設(shè)計(jì)步驟第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層1)制備同一種土樣、不同石灰劑量的石灰土混合料。做基層用：砂礫土和碎石土：5%、6%、7%、8%、9%。塑性指數(shù)小于12的粘性土：10%、12%、13%、14%、16%。塑性指數(shù)大于12的粘性土：5%、7%、9%、11%、13%。做底基層用：塑性指數(shù)小于12的粘性土：8%、10%、11%、12%、14%。塑性指數(shù)大于12的粘性土：5%、7%、8%、9%、11%。2)確定混合料的最佳含水量和最大干密度(用標(biāo)準(zhǔn)重型擊實(shí)試驗(yàn))。至少做三個(gè)不同石灰劑量混合料的擊實(shí)試驗(yàn)，即最小劑量、中間劑量和最大劑量，其余兩個(gè)混合料的最佳含水量和最大干密度用內(nèi)插法確定。第十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三石灰穩(wěn)定土混合料設(shè)計(jì)步驟第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層3)按最佳含水量與工地預(yù)期達(dá)到的壓實(shí)密度制備試件，進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，根據(jù)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，選定合適的石灰劑量。試件在規(guī)定溫度(冰凍地區(qū)20±2℃，非冰凍地區(qū)25±2℃)下保濕養(yǎng)生6d，浸水1d，進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，室內(nèi)試驗(yàn)的平均抗壓強(qiáng)度應(yīng)符合工地實(shí)際采用的石灰劑量應(yīng)比室內(nèi)試驗(yàn)確定的劑量稍多一些，集中廠拌法施工時(shí)，可只增加0.5%；路拌法施工時(shí)，宜增加1%。第十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三石灰穩(wěn)定土層施工第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層路拌法施工①準(zhǔn)備下承層②施工放樣③攤鋪④拌和與灑水⑤整型和碾壓⑥養(yǎng)生廠拌法施工拌和－攤鋪－碾壓－養(yǎng)生第十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三10.4水泥穩(wěn)定類基層第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層強(qiáng)度形成原理影響強(qiáng)度的因素混合料組成設(shè)計(jì)水泥穩(wěn)定土層的施工概念：在粉碎的土或原狀松散的土(包括各種粗、中、細(xì)粒土)中，摻入適量的水泥和水，按照技術(shù)要求，經(jīng)拌和攤鋪，在最佳含水量下壓實(shí)及養(yǎng)生成型，其抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定要求，以此修建的路面基層稱為水泥穩(wěn)定類基層。分類：水泥土、水泥砂礫、水泥穩(wěn)定碎石。第十九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度形成原理第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層水泥的水化作用→離子交換作用→化學(xué)激發(fā)作用→碳酸化作用→Ca2+→Na+、H+、K+

硅酸三鈣：2C3S+6H20→C3S2H3+3CH硅酸二鈣：2C2S+4H20→C3S2H3+CH鋁酸三鈣：C3A+6H2O→C3AH6

鐵鋁酸四鈣：C4AF+7H20→C4AFH7

4CaO·5SiO2·5H2O、4CaO·Al2O3·19H2O、3CaO·Al2O3·16H2O、CaO·A12O3·10H2O第二十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三影響水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度的因素第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層（1）土質(zhì)

碎(礫)石和砂礫＞砂性土＞粉性土和粘性土。

（2）水泥品種及劑量硅酸鹽類水泥較好，鋁酸鹽水泥較差，優(yōu)先選用終凝時(shí)間較長(zhǎng)(6h以上)的低強(qiáng)度水泥。水泥穩(wěn)定土的強(qiáng)度隨水泥劑量的增加而增長(zhǎng)，但過多的水泥用量，不經(jīng)濟(jì)，易開裂，水泥劑量為4%～8%較為合理。

（3）施工及養(yǎng)生達(dá)到最佳密實(shí)度的含水量，滿足完全水化和水解作用的需要?；旌狭享毎韬途鶆虿⒊浞謮簩?shí)。水泥土從開始加水拌和到完成壓實(shí)的延遲時(shí)間要盡可能的短，一般要在6h以內(nèi)。濕法養(yǎng)生；養(yǎng)生溫度愈高，強(qiáng)度增長(zhǎng)得愈快。第二十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三水泥穩(wěn)定土混合料設(shè)計(jì)第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層水泥土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)－混合料設(shè)計(jì)指標(biāo)

水泥土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)相應(yīng)的公路等級(jí)和在路面結(jié)構(gòu)中的層位而定，7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)：。第二十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三水泥穩(wěn)定土混合料設(shè)計(jì)步驟第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層1)制備同一種土樣、不同水泥劑量的水泥穩(wěn)定土混合料。做基層用：中粒土和粗粒土：3%、4%、5%、6%、7%塑性指數(shù)小于12的土：5%、7%、8%、9%、11%其他細(xì)粒土：8%、10%、12%、14%、16%做底基層用：中粒土和粗粒土：3%、4%、5%、6%、7%塑性指數(shù)小于12的土：4%、5%、6%、7%、9%其他細(xì)粒土：6%、8%、9%、10%、12%2)確定混合料的最佳含水量和最大干密度(用標(biāo)準(zhǔn)重型擊實(shí)試驗(yàn))。至少做三個(gè)不同水泥劑量混合料的擊實(shí)試驗(yàn)，即最小劑量、中間劑量和最大劑量，其余兩個(gè)混合料的最佳含水量和最大干密度用內(nèi)插法確定。第二十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三水泥穩(wěn)定土混合料設(shè)計(jì)步驟第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層3)按最佳含水量與工地預(yù)期達(dá)到的壓實(shí)密度制備試件，進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，根據(jù)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，選定合適的水泥劑量。進(jìn)行7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，室內(nèi)試驗(yàn)的平均抗壓強(qiáng)度應(yīng)符合工地實(shí)際采用的水泥劑量應(yīng)比室內(nèi)試驗(yàn)確定的劑量稍多一些，集中廠拌法施工時(shí)，可只增加0.5%；路拌法施工時(shí)，宜增加1%。第二十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三水泥穩(wěn)定土層施工第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層施工工序：①準(zhǔn)備下承層②拌和與攤鋪③整型和碾壓④接縫處理⑤養(yǎng)生及交通管制宜用廠拌法拌制混合料，并用攤鋪機(jī)攤鋪。施工期的最低氣溫應(yīng)在5℃以上，冰凍地區(qū)應(yīng)在第一次重冰凍(-3～-5℃)到來之前半個(gè)月到一個(gè)月完成。第二十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三10.5工業(yè)廢渣穩(wěn)定類基層第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層概念：一定數(shù)量的石灰和粉煤灰，或石灰和煤渣與其他集料（土）相配合，加入適量的水(通常為最佳含水量)，經(jīng)拌和、壓實(shí)及養(yǎng)生后得到的路面結(jié)構(gòu)層，當(dāng)其抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定要求時(shí)，稱為石灰工業(yè)廢渣基層。分類：粉煤灰、煤渣、礦渣、鋼渣、煤矸石等。第二十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三材料要求第10章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層（1）石灰符合Ⅲ級(jí)以上的技術(shù)指標(biāo)，盡量縮短存放時(shí)間。有效鈣含量在20%以上的等外石灰、貝殼石灰、珊瑚石灰、電石渣等，應(yīng)通過試驗(yàn)，當(dāng)混合料的強(qiáng)度符合要求時(shí)，方可應(yīng)用。（2）廢渣粉煤灰中SiO2、Al203和Fe2O3的總含量應(yīng)大于70%，燒失量不超過20%，比表面積宜大于2500cm2/g。煤渣的主要成分是SiO2、Al203，松干密度，最大粒徑不應(yīng)大于30mm，顆粒組成宜有一定級(jí)配，且不含有害物質(zhì)。（3）粒料粒料應(yīng)少含或不含有塑性的土，集料壓碎值，最大粒徑，級(jí)配。第二十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期三石灰工業(yè)廢渣混合料組成