无机结合料稳定基层.ppt

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1、路面工程,第10章 无机结合料稳定基层,第10章 无机结合料稳定基层,10.1 概述 10.2 无机结合料稳定材料的力学性质 10.3 石灰稳定类基层 10.4 水泥稳定类基层 10.5 工业废渣稳定类基层 10.6 半刚性路面面层,第10章 无机结合料稳定基层,10.1 概述,第10章 无机结合料稳定基层,在各种粉碎或原状松散的土、碎（砾）石、工业废渣中，掺入适当数量的无机结合料(如水泥、石灰或工业废渣等)和水，经拌和得到的混合料在压实与养生后，其抗压强度符合规定要求的材料称为无机结合料稳定类混合料，以此修筑的路面基层称为无机结合料稳定基层。,优点：稳定性好，抗冻性能强，结构本身自成板体。,

2、缺点：耐磨性差，干缩，温缩，养生期长。,无机结合料稳定材料的刚度介于柔性路面材料和刚性路面材料之间，常称之为半刚性材料。以此修筑的基层或底基层亦称为半刚性基层或半刚性底基层。在我国已建成的高速公路和一级公路中，大多数路面采用了这种基层。,10.2 无机结合料稳定材料的力学性质,第10章 无机结合料稳定基层,强度特征 应力-应变特性 疲劳特征 干缩特性 温度收缩特性,强度特征,第10章 无机结合料稳定基层,抗拉强度： 小梁弯拉试验抗弯拉强度 直接拉伸试验直接抗拉强度 间接拉伸（劈裂）试验间接拉伸强度（劈裂强度）,抗压强度： 无侧限抗压试验7d无侧限抗压强度,无机结合料稳定类混合料的抗弯拉强度，M

3、Pa；,无机结合料稳定类混合料的无侧限抗压强度，MPa；,龄期,应力-应变特性,第10章 无机结合料稳定基层,无机结合料稳定类材料的回弹模量值主要同土类、结合料剂量及龄期、侧限应力有关，在较大范围内变动。,三轴压缩试验应力-应变关系曲线非线性；在应力水平较低时，应力-应变曲线近似线性回弹模量。,室内承载板试验,疲劳特征,第10章 无机结合料稳定基层,疲劳试验方法： 弯拉疲劳试验、劈裂疲劳试验。,疲劳破坏：是在小于材料极限强度的应力反复作用下所产生的累积破坏。 耐疲劳性能：是指某种材料对不同水平应力的反复作用的反应，它以不同应力水平达到破坏时的荷载反复作用次数（疲劳寿命）来表示。,曲线对数坐标直

4、线拟合,疲劳试验结果：,干缩特征,第10章 无机结合料稳定基层,影响因素：结合料的类型和剂量、被稳定（或处治）土的类别（细粒土，中粒土或粗粒土）、粒料的含量、小于0.5mm的细土含量、塑性指数、小于0.002mm的粘粒含量和矿物成分、制作（室内试件）含水量和龄期等。 稳定粒料类：石灰稳定类水泥稳定类石灰粉煤灰稳定类。 稳定细粒土：石灰土水泥土和水泥石灰土石灰粉煤灰土。 同一类半刚性材料：稳定细粒土稳定粒料土稳定粒料。,干缩：无机结合料稳定类材料经拌和压实后，由于水分挥发和混合料内部的水化作用，混合料的水分会不断减少。由此发生的毛细管作用、吸附作用、分子间力的作用、材料矿物晶体或凝胶体间层间水的

5、作用和碳化收缩作用等引起材料体积收缩。 指标：干缩应变、干缩系数、干缩量、失水量、失水率。,温缩特征,第10章 无机结合料稳定基层,影响因素：含水量、集料或土的含量、土的矿物成分、环境温度、龄期 温缩特性：石灰土砂砾（16.710-6）悬浮式石灰粉煤灰粒料（15.310-6）密实式石灰粉煤灰粒料（12.410-6）和水泥砂砾（5%7%水泥剂量为1010-61510-6）。,温缩：组成半刚性材料的三个相，即不同矿物颗粒组成的固相、液相（水）和气相在降温过程中相互作用的结果，使半刚性材料产生体积收缩，即温度收缩。,修建初期： 温缩+干缩养生保护,10.3 石灰稳定类基层,第10章 无机结合料稳定基

6、层,石灰稳定土强度形成原理 影响石灰土强度的因素 石灰稳定土基层缩裂防治 石灰稳定土混合料设计 石灰稳定土层的施工,概念：在粉碎的土和原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中掺入适量消解后的石灰和水，按照一定技术要求，经拌和后，在最佳含水量时摊铺、压实及养生，其抗压强度符合规定要求的路面基层称为石灰稳定类基层。 分类：石灰土、石灰砂砾土、石灰碎石土。,石灰稳定土强度形成原理,第10章 无机结合料稳定基层,离子交换作用 结晶作用 火山灰作用 碳酸化作用 ,Ca2+Na+、H+、K+,影响石灰土强度的因素,第10章 无机结合料稳定基层,（1）土质 塑性指数为1520的粘性土较好;粒料和砂性土不宜;

7、有机质含量大不宜。 （2）灰质 消石灰粉或生石灰粉，级以上的技术标准，妥善保管 。 （3）石灰剂量 存在最佳石灰剂量，对于粘性土及粉性土为8%14%；对砂性土则为9%16%。 （4）含水量 通过标准击实试验确定最佳含水量。,影响石灰土强度的因素,第10章 无机结合料稳定基层,（5）拌和及压实 土的粉碎程度和拌和的均匀性；压实度（每增加2%，抗压强度平均增加14.1%）。 （6）养生条件与龄期 温度高可使反应过程加快，一定的湿度为结晶和火山灰反应提供了必要的水。强度随龄期而缓慢增长，（28d30%强度），强度增长期可达810年以上。,石灰稳定土基层缩裂防治,第10章 无机结合料稳定基层,1)控制

8、压实含水量 2)严格控制压实标准 3)温缩的最不利季节 4)重视初期养护 5) 及早铺筑面层 6) 掺加集料(砂砾、碎石等) 7) 为了防止基层裂缝的反射： 设置沥青碎石或沥青贯入式联结层；铺筑级配碎石过渡层；土工织物夹层；应力吸收层（SAMI）；锯缝；预裂。,石灰稳定土混合料设计,第10章 无机结合料稳定基层,石灰土的强度标准混合料设计指标 石灰土的强度标准根据相应的公路等级和在路面结构中的层位而定。在规定温度保湿养生6d、浸水ld后无侧限抗压强度标准见表。,石灰稳定土混合料设计步骤,第10章 无机结合料稳定基层,1)制备同一种土样、不同石灰剂量的石灰土混合料。 做基层用： 砂砾土和碎石土：

9、5%、6%、7%、8%、9%。 塑性指数小于12的粘性土：10%、12%、13%、14%、16%。 塑性指数大于12的粘性土：5%、7%、9%、11%、13%。 做底基层用： 塑性指数小于12的粘性土：8%、10%、11%、12%、14%。 塑性指数大于12的粘性土：5%、7%、8%、9%、11%。 2)确定混合料的最佳含水量和最大干密度(用标准重型击实试验)。 至少做三个不同石灰剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量，其余两个混合料的最佳含水量和最大干密度用内插法确定。,石灰稳定土混合料设计步骤,第10章 无机结合料稳定基层,3)按最佳含水量与工地预期达到的压实密度制备试件，进

10、行强度试验，根据强度标准，选定合适的石灰剂量。 试件在规定温度(冰冻地区202，非冰冻地区252)下保湿养生6d，浸水1d，进行无侧限抗压强度试验，室内试验的平均抗压强度应符合,工地实际采用的石灰剂量应比室内试验确定的剂量稍多一些，集中厂拌法施工时，可只增加0.5%；路拌法施工时，宜增加1%。,石灰稳定土层施工,第10章 无机结合料稳定基层,路拌法施工 准备下承层施工放样摊铺拌和与洒水整型和碾压养生 厂拌法施工 拌和摊铺碾压养生,10.4 水泥稳定类基层,第10章 无机结合料稳定基层,强度形成原理 影响强度的因素 混合料组成设计 水泥稳定土层的施工,概念：在粉碎的土或原状松散的土(包括各种粗、

11、中、细粒土)中，掺入适量的水泥和水，按照技术要求，经拌和摊铺，在最佳含水量下压实及养生成型，其抗压强度符合规定要求，以此修建的路面基层称为水泥稳定类基层。 分类：水泥土、水泥砂砾、水泥稳定碎石。,水泥稳定土强度形成原理,第10章 无机结合料稳定基层,水泥的水化作用 离子交换作用 化学激发作用 碳酸化作用 ,Ca2+Na+、H+、K+,硅酸三钙：2C3S+6H20C3S2H3+3CH 硅酸二钙：2C2S+4H20C3S2H3+CH 铝酸三钙：C3A+6H2OC3AH6 铁铝酸四钙：C4AF+7H20C4AFH7,4CaO5SiO25H2O、4CaOAl2O319H2O、3CaOAl2O316H2

12、O、CaOA12O310H2O,影响水泥稳定土强度的因素,第10章 无机结合料稳定基层,（1）土质 碎(砾)石和砂砾砂性土粉性土和粘性土。 （2）水泥品种及剂量 硅酸盐类水泥较好，铝酸盐水泥较差，优先选用终凝时间较长(6h以上)的低强度水泥。水泥稳定土的强度随水泥剂量的增加而增长，但过多的水泥用量，不经济，易开裂，水泥剂量为4%8%较为合理。 （3）施工及养生 达到最佳密实度的含水量，满足完全水化和水解作用的需要。 混合料须拌和均匀并充分压实。水泥土从开始加水拌和到完成压实的延迟时间要尽可能的短，一般要在6h以内。 湿法养生；养生温度愈高，强度增长得愈快。,水泥稳定土混合料设计,第10章 无机

13、结合料稳定基层,水泥土的强度标准混合料设计指标 水泥土的强度标准根据相应的公路等级和在路面结构中的层位而定，7d无侧限抗压强度标准：。,水泥稳定土混合料设计步骤,第10章 无机结合料稳定基层,1)制备同一种土样、不同水泥剂量的水泥稳定土混合料。 做基层用： 中粒土和粗粒土：3%、4%、5%、6%、7% 塑性指数小于12的土：5%、7%、8%、9%、11% 其他细粒土：8%、10%、12%、14%、16% 做底基层用： 中粒土和粗粒土：3%、4%、5%、6%、7% 塑性指数小于12的土：4%、5%、6%、7%、9% 其他细粒土：6%、8%、9%、10%、12% 2)确定混合料的最佳含水量和最大干

14、密度(用标准重型击实试验)。 至少做三个不同水泥剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量，其余两个混合料的最佳含水量和最大干密度用内插法确定。,水泥稳定土混合料设计步骤,第10章 无机结合料稳定基层,3)按最佳含水量与工地预期达到的压实密度制备试件，进行强度试验，根据强度标准，选定合适的水泥剂量。 进行7d无侧限抗压强度试验，室内试验的平均抗压强度应符合,工地实际采用的水泥剂量应比室内试验确定的剂量稍多一些，集中厂拌法施工时，可只增加0.5%；路拌法施工时，宜增加1%。,水泥稳定土层施工,第10章 无机结合料稳定基层,施工工序： 准备下承层拌和与摊铺整型和碾压接缝处理养生及交通管制

15、,宜用厂拌法拌制混合料，并用摊铺机摊铺。 施工期的最低气温应在5以上，冰冻地区应在第一次重冰冻(-3-5)到来之前半个月到一个月完成。,10.5 工业废渣稳定类基层,第10章 无机结合料稳定基层,概念：一定数量的石灰和粉煤灰，或石灰和煤渣与其他集料（土）相配合，加入适量的水(通常为最佳含水量)，经拌和、压实及养生后得到的路面结构层，当其抗压强度符合规定要求时，称为石灰工业废渣基层。 分类：粉煤灰、煤渣、矿渣、钢渣、煤矸石等。,材料要求,第10章 无机结合料稳定基层,（1）石灰 符合级以上的技术指标，尽量缩短存放时间。有效钙含量在20%以上的等外石灰、贝壳石灰、珊瑚石灰、电石渣等，应通过试验，当

16、混合料的强度符合要求时，方可应用。 （2）废渣 粉煤灰中SiO2、Al203和Fe2O3的总含量应大于70%，烧失量不超过20%，比表面积宜大于2500cm2/g。 煤渣的主要成分是SiO2、Al203 ，松干密度，最大粒径不应大于30mm，颗粒组成宜有一定级配，且不含有害物质。 （3）粒料 粒料应少含或不含有塑性的土，集料压碎值，最大粒径，级配。,石灰工业废渣混合料组成设计,第10章 无机结合料稳定基层,根据强度标准，通过试验选取最适宜于稳定的土，确定石灰与粉煤灰或石灰与煤渣的比例，确定石灰粉煤灰或石灰煤渣与土(包括各种集料)的比例(质量比)，确定混合料的最佳含水量。,采用石灰粉煤灰混合料做

17、基层时，石灰与粉煤灰的比例常用为1214，稳定细粒土时，石灰粉煤灰与细粒土的比例为30709010，与集料的比应是20801585；采用石灰煤渣混合料作基层或底基层时，石灰与煤渣的比可以是1114，石灰煤渣与细粒土可以是1114；石灰煤渣集料做基层或底基层时，石灰：煤渣：粒料可以是(79)(2633)(6758)。,石灰工业废渣基层施工,第10章 无机结合料稳定基层,施工过程中对各工序的要求基本与石灰稳定土相同。,对于高速公路和一级公路基层，宜用厂拌法拌制混合料，并用摊铺机摊铺。对于二级和二级以下的公路，用石灰工业废渣做基层和底基层时，可用路拌法施工。,10.6 半刚性路面面层,第10章 无机结合料稳定基层,拌和法半刚性面层： 水泥砂浆+乳化沥青（渣油）+集料 灌浆法半刚性面层： 在大孔隙率的开级配沥青混凝土中灌注水泥(砂)浆,注浆前 注浆后 内部结构状态,