無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料十一月收集整理.ppt

1,高等筑路材料,廖公云 副教授 Tel025-83790551 Email：,2,第4章 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料,4,課前提問(wèn),為什么無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料又稱為“半剛性材料” ？ 為什么CTB和LFTB會(huì)成為無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料中的兩大“主力”？,5,兩個(gè)基本概念,無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料 在破碎的或原來(lái)松散的土（包括各種粗、中、細(xì)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(shí)和養(yǎng)生后，抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定要求的混合料。,半剛性材料 用水泥、石灰或水硬性結(jié)合料等無(wú)機(jī)結(jié)合料處治的土或碎（礫），前期具有柔性的性質(zhì)，后期強(qiáng)度和剛度有大幅度的增長(zhǎng)，但仍遠(yuǎn)小于水泥混凝土。這樣的混合料稱為半剛性材料。,強(qiáng)度來(lái)源,強(qiáng)度特征,6,“半剛性”的由來(lái),瀝青混合料、級(jí)配碎石,無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料,水泥混凝土,1200MPa 柔性材料,13001700 半剛性,25000 剛性材料,由于無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的剛度介于柔性材料和剛性材料之間，因此也被稱為“半剛性材料”。,7,結(jié)構(gòu)定位,大多用做瀝青路面或水泥路面的基層或底基層。,最適合這兩個(gè)層次的工作！,8,瀝青路面主要病害：反射裂縫,路面裂縫,基層開裂,在荷載和溫度的反復(fù)作用下，無(wú)機(jī)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。,9,瀝青路面主要病害：水損害,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(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料基層上的細(xì)小顆粒，逐漸泵吸到路面，形成唧泥。,路面唧泥,10,結(jié)構(gòu)功能及設(shè)計(jì),承受車輛荷載的作用，起主要承重層的作用； 優(yōu)化材料設(shè)計(jì)，盡量減小路面的反射裂縫； 優(yōu)化材料設(shè)計(jì)，增強(qiáng)抵抗水損害的能力。,11,本章內(nèi)容要點(diǎn),一、使用狀況和分類 二、力學(xué)性能 三、收縮性能 四、水穩(wěn)定性 五、疲勞性能 七、配合比設(shè)計(jì) 八、施工工藝及控制,六、綜合性能,12,一、使用狀況和分類,1.使用狀況：國(guó)內(nèi)（七五期間）,13,一、使用狀況和分類,1.使用狀況：國(guó)內(nèi)（七五以后）,14,一、使用狀況和分類,1.使用狀況：國(guó)外 從1980年代中期開始，國(guó)外在高速公路中很少使用無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料，即使使用，也是采用較厚的瀝青層、較薄半剛性材料作底基層的“混合結(jié)構(gòu)”。 國(guó)外最常用的基層材料是級(jí)配碎石（Unbound material 或Granular material）。 與我國(guó)的使用狀況存在很大差別（薄瀝青層、厚半剛性材料）。,15,一、使用狀況和分類,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(jiǎn)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(xì)粒土 （二灰穩(wěn)定土等，常用做底基層）,2.分類：,16,二、力學(xué)性能,1.強(qiáng)度作用原理a（水泥穩(wěn)定材料） （1）水泥水化作用 （2）離子交換作用 （3）化學(xué)激發(fā)作用 （4）碳酸化作用,17,二、力學(xué)性能 ,1.強(qiáng)度作用原理a（水泥穩(wěn)定材料） （1）水泥水化作用 硅酸三鈣 3CaOSiO2 （C3S） 硅酸二鈣 2CaOSiO2 （C2S） 鋁酸三鈣 3CaOAl2O3 （C3A） 鐵鋁酸四鈣 4CaOAl2O3Fe2O3 （C4AF）,強(qiáng)度形成的主要來(lái)源。,水泥成分,18,二、力學(xué)性能,19,二、力學(xué)性能,1.強(qiáng)度作用原理a（水泥穩(wěn)定材料） 兩種水泥水化作用的區(qū)別（水泥穩(wěn)定土 VS 水泥混凝土） 土（水泥穩(wěn)定土）具有非常高的比表面積和親水性； 水泥穩(wěn)定土中的水泥含量較少（6%）； 土對(duì)水泥的水化產(chǎn)物具有強(qiáng)烈的吸附性； 在一些土中常存在酸性介質(zhì)環(huán)境。,20,二、力學(xué)性能,1.強(qiáng)度作用原理a（水泥穩(wěn)定材料） （2）離子交換作用 水泥水化產(chǎn)物中的Ca(OH)2含量很高，易形成富含Ca2+的堿性溶液環(huán)境； 當(dāng)溶液中富含Ca2+時(shí)，因?yàn)镃a2+的電價(jià)高于K+、Na+等離子，因此與電位離子的吸引力較強(qiáng)，從而取代了K+、Na+，成為反離子，同時(shí)Ca2+使雙電層電位的降低速度加快。 Ca2+ K+、Na+,增加強(qiáng)度和穩(wěn)定性。,21,二、力學(xué)性能,1.強(qiáng)度作用原理a（水泥穩(wěn)定材料） （3）化學(xué)激發(fā)作用 Ca2+的化學(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Al2O3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，如4CaO5SiO25H2O、4CaOAl2O319H2O、3CaOAl2O316H2O、CaOAl2O310H2O等。,增加強(qiáng)度和水穩(wěn)定性。,22,二、力學(xué)性能,1.強(qiáng)度作用原理a（水泥穩(wěn)定材料） （4）碳酸化作用 水泥水化生成的Ca(OH)2，除了可與粘土礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)外，還可以進(jìn)一步與空氣中的CO2發(fā)生碳化反應(yīng)并生成碳酸鈣晶體。,反應(yīng)緩慢，作用較弱。,23,二、力學(xué)性能,1.強(qiáng)度作用原理b（石灰穩(wěn)定材料） 生石灰的主要成分： 有效氧化鈣CaO和氧化鎂MgO 生石灰的熟化和硬化： 熟化：（消石灰或熟石灰） CaOH2OCa(OH)265.9kJ/mol 硬化： 結(jié)晶和碳酸化,24,石灰的技術(shù)指標(biāo)(JTJ 034-2000,表4.2.2),25,化學(xué)激發(fā)作用,二、力學(xué)性能 ,1.強(qiáng)度作用原理b（石灰穩(wěn)定材料） （1）離子交換作用（初期強(qiáng)度） （2）碳酸化反應(yīng)（后期強(qiáng)度） （3）火山灰反應(yīng)（中后期強(qiáng)度） （4）氫氧化鈣的結(jié)晶反應(yīng),強(qiáng)度主要來(lái)源。,26,二、力學(xué)性能,1.強(qiáng)度作用原理c（工業(yè)廢渣穩(wěn)定材料） （1）常用材料：粉煤灰 （2）粉煤灰的相關(guān)參數(shù)： 密 度：19002400kg/m3（普通） 25002800kg/m3（高鈣15） 比表面積：27003500cm2/g 最佳粒徑：530m濕排灰、干排灰,27,二、力學(xué)性能 ,1.強(qiáng)度作用原理c（工業(yè)廢渣穩(wěn)定材料） （3）粉煤灰的化學(xué)組成 氧化物含量：前三種氧化物含量應(yīng)大于70； 三種粉煤灰（CaO含量）：低鈣（15） 燒失量：應(yīng)小于8（未燃煤的含量）,28,二、力學(xué)性能,1.強(qiáng)度作用原理c（工業(yè)廢渣穩(wěn)定材料） （4）石灰粉煤灰的水化活性 粉煤灰中的CaO含量較少，所以通常不能自行水化； 水化激發(fā)條件包括生石灰、熟石灰、水泥水化生成的Ca(OH)2、石膏、堿性物質(zhì)等，特別是Ca(OH)2。,29,二、力學(xué)性能,1.強(qiáng)度作用原理c（工業(yè)廢渣穩(wěn)定材料） （4）石灰粉煤灰的水化活性 相關(guān)化學(xué)反應(yīng)： （a）CaO+H2OCa(OH)2 （b）Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O （c）Ca(OH)2+SiO2+H2OxCaOySiO2zH2O （c）Ca(OH)2+Al2O3+H2OxCaOyAl2O3zH2O （d）Ca(OH)2+SiO2+Al2O3+H2O xCaOyAl2O3zSiO2wH2O （e）Ca(OH)2+SO42-+Al2O3+H2O xCaOyAl2O3zCaSO4wH2O,30,二、力學(xué)性能,1.強(qiáng)度作用原理c（工業(yè)廢渣穩(wěn)定材料） （5）粉煤灰的技術(shù)要求 燒失量：小于8； 氧化物含量： SiO2、Al2O3、Fe2O3 ，應(yīng)大于70； 細(xì)度：比表面積宜大于2500m2/g； 含水量：不宜超過(guò)35。,31,2.溫度和時(shí)間對(duì)強(qiáng)度的影響 ,二灰穩(wěn)定材料,5,0,32,3.力學(xué)性能的特點(diǎn),3.無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料力學(xué)性能特點(diǎn) 具有較大的抗壓強(qiáng)度和一定的抗拉強(qiáng)度 強(qiáng)度隨齡期逐漸增長(zhǎng)，但后期增加幅度較小 環(huán)境溫度對(duì)半剛性材料強(qiáng)度的形成和發(fā)展有很大影響 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料強(qiáng)度的時(shí)-溫轉(zhuǎn)換特性,33,4.小結(jié),（1）強(qiáng)度作用原理 水泥穩(wěn)定材料：水泥水化作用、離子交換作用、化學(xué)激發(fā)作用和碳酸化作用 石灰穩(wěn)定材料：離子交換作用、碳酸化反應(yīng)、火山灰反應(yīng)和氫氧化鈣的結(jié)晶反應(yīng) 工業(yè)廢渣穩(wěn)定材料（粉煤灰）：與石灰穩(wěn)定材料類似，但不能自行水化,34,4.小結(jié),（2）溫度和時(shí)間對(duì)強(qiáng)度的影響 在環(huán)境溫度達(dá)到5以上時(shí)，隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間（齡期）的增加，無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的強(qiáng)度逐漸增長(zhǎng)，但后期增幅較小。 （3）力學(xué)性能的特點(diǎn) 溫度和時(shí)間對(duì)無(wú)機(jī)結(jié)合料的力學(xué)性能影響很大； 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的時(shí)溫轉(zhuǎn)換特性。,35,三、收縮性能,1.兩種主要收縮類型 干縮： 干燥收縮是無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料收縮的現(xiàn)象。 關(guān)系： 通常干縮是主要的收縮類型，干縮可達(dá)到溫縮的410倍以上。,36,2.收縮的測(cè)試,（1）干縮的測(cè)試 百分表測(cè)試 應(yīng)變片測(cè)試,（2）溫縮的測(cè)試 應(yīng)變片測(cè)試,在被測(cè)試件的適宜位置粘貼應(yīng)變片，采用專用儀器測(cè)試應(yīng)變片電阻的變化。,37,3.收縮指標(biāo),（1）干縮指標(biāo) 干縮應(yīng)變： 失水率： 干縮系數(shù)： 平均干縮系數(shù)：,（2）溫縮指標(biāo) 溫縮應(yīng)變： 平均溫縮系數(shù)：,38,4.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(yīng)變： 石灰土：（12001500）10-6 （失水量2.5%） 將引起基層裂縫，導(dǎo)致“反射裂縫的產(chǎn)生”。 水泥砂礫： （1318）10-6 （50最大失水量） 密實(shí)式二灰砂礫： （2537）10-6 （失水量2.5%） 如果處理得當(dāng)，將大大延緩裂縫的產(chǎn)生。,39,4.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。,40,4.干縮特性,4.2干縮特性影響因素 （2）細(xì)料含量,隨著粘粒含量的增加，干縮應(yīng)變顯著增加。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)盡量減少粘粒含量。,41,4.干縮特性,4.2干縮特性影響因素 （3）含水量,對(duì)二灰砂礫的干縮來(lái)說(shuō)，存在最不利含水量，在施工控制中應(yīng)盡量避免。,最佳用水量范圍：810,42,4.干縮特性,4.2干縮特性影響因素 （4）養(yǎng)護(hù)齡期,隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增加，二灰砂礫的干縮性逐漸減小，在施工中應(yīng)盡量增加養(yǎng)護(hù)時(shí)間。,43,4.干縮特性,4.3干縮機(jī)理 干燥收縮是無(wú)機(jī)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“毛細(xì)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。,44,4.干縮特性,4.3干縮機(jī)理 （1）毛細(xì)管張力作用 當(dāng)水分蒸發(fā)時(shí)，毛細(xì)管水分下降，彎液面的曲率半徑變小，致使毛細(xì)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(xì)水蒸發(fā)完結(jié)后，隨著相對(duì)濕度的繼續(xù)變小，無(wú)機(jī)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(dǎo)致其宏觀體積進(jìn)一步收縮。這一階段的收縮量比毛細(xì)管作用的量大得多。,45,4.干縮特性,4.3干縮機(jī)理 （3）礦物晶體或膠凝體的層間水作用 隨著相對(duì)濕度的繼續(xù)變小，無(wú)機(jī)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(dǎo)致其宏觀體積進(jìn)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(yīng)生成CaCO3中析出水而引起體積收縮。,46,5.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(yīng)變： 石灰土：（3080）10-6 如處理不當(dāng)將引起基層裂縫。 水泥砂礫： （510）10-6 密實(shí)式二灰砂礫： （615）10-6 如果處理得當(dāng)，將大大延緩裂縫的產(chǎn)生。,47,5.溫縮特性,5.2兩種溫縮試驗(yàn)方法 封閉狀態(tài)下的溫縮試驗(yàn) （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(yīng)的冰點(diǎn)附近出現(xiàn)負(fù)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(duì)溫度收縮系數(shù)影響極大，飽水、風(fēng)干狀態(tài)最??；約在最佳含水量與半風(fēng)干區(qū)間，溫度收縮系數(shù)在溫度T=010區(qū)間最大；當(dāng)含水量低于風(fēng)干含水量時(shí)，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(yàn),48,5.溫縮特性,5.3溫縮特性影響因素,水泥劑量在5時(shí)，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(duì)二灰砂礫的溫縮系數(shù)影響不大。,49,5.溫縮特性,5.4溫縮機(jī)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，而新生成膠結(jié)物（次生礦物，如粘土礦物）的熱脹縮性較大。粉煤灰的熱脹縮性最小。,晶體勢(shì)能曲線,50,5.溫縮特性,5.4溫縮機(jī)理 （2）水的影響 無(wú)機(jī)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(xì)孔和膠凝孔。重力水存在于大空隙中，毛細(xì)水存在于毛細(xì)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(gòu)水和結(jié)晶水存在于礦物晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)部。,51,5.溫縮特性,5.4溫縮機(jī)理 （2）水的影響 擴(kuò)張作用：水有相當(dāng)大的熱脹縮系數(shù)（常溫下達(dá)70*10-6/），比固相部分的熱脹縮系數(shù)大47倍。 毛細(xì)管張力：毛細(xì)管張力只有當(dāng)含水量在一定范圍內(nèi)時(shí)才存在，當(dāng)材料過(guò)干或過(guò)濕時(shí)，毛細(xì)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(diǎn)溫度以下凍結(jié)時(shí)，體積增大9%，從而引起膨脹。,52,6.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(dá)到溫縮的410倍以上。 （2）收縮性能的測(cè)試 常采用百分表或應(yīng)變片進(jìn)行干縮和溫縮的測(cè)試。 （3）收縮指標(biāo) 干縮：干縮應(yīng)變、失水率、干縮系數(shù)和平均干縮系數(shù) 溫縮：溫縮應(yīng)變和平均溫縮系數(shù),53,6.小節(jié),（4）干縮的主要影響因素 結(jié)合料含量、細(xì)料含量、含水量和養(yǎng)護(hù)齡期 （5）干縮機(jī)理 “毛細(xì)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(jī)理 固體外觀脹縮性和水的作用,54,四、水穩(wěn)定性,1水穩(wěn)定性研究的目的 增強(qiáng)無(wú)機(jī)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(cè)試：沖刷試驗(yàn) 指標(biāo)：沖刷率（常為5min內(nèi)的沖刷速率） 抗凍性 測(cè)試：凍融試驗(yàn) 指標(biāo)：耐凍系數(shù),55,3.抗沖刷性,3.1抗沖刷性的測(cè)試設(shè)備 旋轉(zhuǎn)刷 振動(dòng)臺(tái) MTS試驗(yàn)裝置 高壓沖洗法,評(píng)價(jià)：均能在一定程度上反映無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料抵抗水侵蝕的能力，但均無(wú)法完美模擬現(xiàn)場(chǎng)有壓水沖刷的現(xiàn)象，且沖刷機(jī)理不一。,56,養(yǎng)護(hù)齡期90d,3.抗沖刷性,3.2水泥、二灰穩(wěn)定材料抗沖刷性對(duì)比,主要結(jié)論：二灰穩(wěn)定材料28d以內(nèi)的抗沖刷性遠(yuǎn)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(shí)際使用中應(yīng)優(yōu)先采用水泥穩(wěn)定材料。,57,4.抗凍性,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(qiáng)度之間不存在絕對(duì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。,58,5.提高水穩(wěn)定性的措施,加強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)排水，采取“排防結(jié)合”的設(shè)計(jì)原則，減少降雨和地下水的不利影響； 加強(qiáng)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的配合比設(shè)計(jì)，盡量減少細(xì)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(shí)進(jìn)行路面的裂縫修補(bǔ)。,59,五、疲勞性能,1.疲勞試驗(yàn)方法 試驗(yàn)路（AASHO試驗(yàn)路） 真實(shí)路面 真實(shí)荷載與氣候 足尺路面（ALF、HVS和環(huán)道試驗(yàn)等） 足尺路面（full-scale pavement） 模擬荷載 模擬環(huán)境 室內(nèi)試件疲勞試驗(yàn) 通常意義上的疲勞試驗(yàn)，包括彎拉（曲）疲勞試驗(yàn)和劈裂疲勞試驗(yàn)等。,60,五、疲勞性能,2.室內(nèi)試件疲勞試驗(yàn)方法 彎拉（曲）疲勞試驗(yàn) 彎拉（曲）疲勞試驗(yàn)中試件實(shí)際為單向應(yīng)力狀態(tài)（梁試件），試驗(yàn)較為煩瑣。 劈裂疲勞試驗(yàn) 又稱為間接拉伸試驗(yàn)，試件承受雙向應(yīng)力狀態(tài)（圓柱體試件），操作簡(jiǎn)便。,61,3.彎拉（曲）疲勞與劈裂疲勞的對(duì)比,彎拉（曲）疲勞試驗(yàn),劈裂疲勞試驗(yàn),62,劈裂試驗(yàn)用壓條,63,3.彎拉（曲）疲勞與劈裂疲勞的對(duì)比,劈裂疲勞試驗(yàn)所得疲勞壽命遠(yuǎn)小于彎拉（曲）疲勞試驗(yàn)所得疲勞壽命，與其受力狀態(tài)是密切相關(guān)的。,64,4.疲勞方程形式,疲勞方程形式： 單對(duì)數(shù)疲勞方程 雙對(duì)數(shù)疲勞方程,65,5.典型的疲勞試驗(yàn)結(jié)果,典型的疲勞試驗(yàn)結(jié)果,66,5.典型的疲勞試驗(yàn)結(jié)果,疲勞試驗(yàn)的特點(diǎn)： 強(qiáng)度愈大、剛度愈小，其疲勞壽命就愈長(zhǎng)； 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(duì)數(shù)疲勞方程的斜率很小，表明應(yīng)力水平的少量變化將導(dǎo)致無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的疲勞壽命產(chǎn)生較大的變化。（重載車的危害）,67,六、綜合性能,1.性能分類 力學(xué)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(biāo)來(lái)表征其綜合性能？,68,2.性能之間的聯(lián)系,（1）力學(xué)性能 VS 收縮性能（干縮）,力學(xué)性能（抗壓強(qiáng)度）增加，收縮性能（干縮）存在最佳值。（非單調(diào)）,69,2.性能之間的聯(lián)系,（1）力學(xué)性能 VS 收縮性能（溫縮）,力學(xué)性能（抗壓強(qiáng)度）增加，收縮性能（溫縮）存在最佳值。 （非單調(diào)）,70,2.性能之間的聯(lián)系,（2）力學(xué)性能 VS 水穩(wěn)定性,力學(xué)性能（抗壓強(qiáng)度）增加，水穩(wěn)定性也越好。（單調(diào)）,71,2.性能之間的聯(lián)系,（3）力學(xué)性能 VS 疲勞性能,力學(xué)性能（抗壓強(qiáng)度）增加，疲勞性能也越好。 （單調(diào)）,72,2.性能之間的聯(lián)系,（4）力學(xué)性能VS其他性能（匯總）,73,3.綜合性能指標(biāo)(綜合壓縮模量),（1）綜合壓縮模量定義：,74,3.綜合性能指標(biāo)(綜合壓縮模量),（2）綜合壓縮模量參數(shù)建議值：,75,3.綜合性能指標(biāo)(綜合壓縮模量),（3）綜合壓縮模量運(yùn)用（示例）： 水泥穩(wěn)定材料： 14799MPa； 二灰穩(wěn)定材料： 4227MPa。,76,七、配合比設(shè)計(jì),1.配合比設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)（公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范JTJ 034-2000）,77,2.配合比設(shè)計(jì)步驟,取樣篩分,級(jí)配組成,制備試件,養(yǎng) 生,選定劑量,實(shí)用劑量,材料組成設(shè)計(jì),測(cè)抗壓強(qiáng)度,78,擊實(shí)試驗(yàn),（1）取樣篩分 從料場(chǎng)選擇有代表性的試樣，進(jìn)行篩分； （2）級(jí)配組成（礦料配合比） 圖解法 試算法 “優(yōu)勢(shì)粒徑法”（所謂優(yōu)勢(shì)粒徑是指某種集料中在某級(jí)篩孔上占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的粒徑，即分計(jì)篩余最大的粒徑）,79,擊實(shí)試驗(yàn),（3）制備不同結(jié)合料劑量的混合料試樣（混合料配合比） 按不同類型的混合料，預(yù)估其用水量； 至少需要制備三種劑量的混合料試樣； （4）確定各種混合料的最佳含水量和最大干密度 進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，測(cè)定和計(jì)算干密度和含水量 確定最佳含水量和最大干密度,80,抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),（1）制備無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試件 按上述最佳含水量和最大干密度制備抗壓強(qiáng)度試件； 平行試件的個(gè)數(shù)與偏差系數(shù)有關(guān)，一般為913個(gè)。 （2）試件養(yǎng)生 在規(guī)定溫度（北方202，南方252）下保濕養(yǎng)生6d（或27d），浸水1d。 （3）抗壓強(qiáng)度測(cè)試與計(jì)算 將試件放在試驗(yàn)儀的升降臺(tái)上（臺(tái)上先放一偏球座），以1mm/min的速度加載，記錄試件破壞時(shí)的最大壓力P。 按RcP/A計(jì)算試件的抗壓強(qiáng)度。,81,確定劑量,（1）選定合理的結(jié)合料劑量 （2）實(shí)際使用劑量 增加0.51.0%,82,八、施工工藝及控制,1.基本過(guò)程 混合料拌和（拌和機(jī)） 混合料運(yùn)輸（自卸卡車） 混合料攤鋪（攤鋪機(jī)） 混合料碾壓（壓路機(jī)） 橫縫、縱縫設(shè)置 質(zhì)量管理及驗(yàn)收 養(yǎng)生及交通管制,83,2.混合料拌和,（1）備料 貯料場(chǎng)地硬化 集料分別堆放 細(xì)集料加蓋雨棚 （2）上料 按比例控制各料斗上料速度 控制進(jìn)水速度 （3）拌和 強(qiáng)制式拌和機(jī)等進(jìn)行拌和 檢查拌和均勻性、在線配合比,84,3.混合料運(yùn)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(yīng)前后移動(dòng)裝料，防止離析（畫圖） （3）運(yùn)輸 盡快運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng) 覆蓋篷布，盡量減少水分損失,85,4.混合料攤鋪,（1）檢查 下承層表面，并灑水濕潤(rùn) 攤鋪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況 調(diào)整好傳感器臂與控制線的關(guān)系（控制高程） （2）攤鋪 宜連續(xù)攤鋪，禁止停機(jī)待料 適宜速度：1m/min左右 列隊(duì)方式：兩臺(tái)梯隊(duì)攤鋪 離析處理：及時(shí)消除粗細(xì)集料離析現(xiàn)象 檢查：攤鋪均勻性,松鋪系數(shù)：某路面結(jié)構(gòu)層攤鋪厚度與壓實(shí)（設(shè)計(jì)）厚度的比值。是施工質(zhì)量控制的一個(gè)重要指標(biāo)，一般通過(guò)試鋪段的施工來(lái)確定。,86,4.混合料碾壓,（1）碾壓 壓路機(jī)緊跟攤鋪機(jī) 合適碾壓長(zhǎng)度：50m-80m 合適碾壓順序：靜壓輕振重振膠輪靜壓鋼輪靜壓 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(shí)應(yīng)重疊1/2輪寬，結(jié)束時(shí)應(yīng)無(wú)明顯輪跡 壓路機(jī)禁止剎車 （2）檢測(cè) 灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度,87,5.橫縫、縱縫設(shè)置,（1）橫縫設(shè)置（畫圖） 中斷施工超過(guò)2h（水泥穩(wěn)定類），應(yīng)設(shè)置橫縫 縱向用三米