路基路面工程-第12章料穩(wěn)定路面

南京工程學(xué)院建筑工程學(xué)院沈正sz751026@yTel十二章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定路面第一頁，共五十九頁。主要內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)無機(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/底基層第二頁，共五十九頁。無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料定義

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)廢渣等無機(jī)結(jié)合料及水，拌和得到混合料經(jīng)壓實和養(yǎng)生后，其抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定要求的材料。由于無機(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。無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特點板體性好，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；經(jīng)濟(jì)性好；干縮溫縮大，耐磨性差，抗疲勞性也稍差?！?、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料及其特點第一節(jié)概述

第三頁，共五十九頁。第一節(jié)概述二灰碎石的攤鋪與碾壓水泥穩(wěn)定碎石的攤鋪、碾壓與養(yǎng)護(hù)第四頁，共五十九頁。第一節(jié)概述

1）原材料

①土（廣義）：細(xì)粒土、粗粒土、巨粒土

②無機(jī)結(jié)合料：水泥、石灰、工業(yè)廢渣等

2）無機(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

無土：二灰、二渣、水泥礦渣等

◆2、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的種類第五頁，共五十九頁。

1）強(qiáng)度和模量隨齡期增長而變化，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度以及齡期、溫度等有關(guān)。

◆1、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的應(yīng)力—應(yīng)變特性第二節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特性第六頁，共五十九頁。無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的強(qiáng)度與時間和溫度有關(guān)。所以要按不同齡期（7d、28d、90d、180天等）和不同的溫度(淮河以北地區(qū)20℃、淮河以南地區(qū)25℃)來測定試件的強(qiáng)度，抗壓和劈裂測定用圓柱體試件。第二節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特性第七頁，共五十九頁。間接拉伸（劈裂）試驗示意圖無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗示意圖彎拉強(qiáng)度試驗示意圖第二節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特性第八頁，共五十九頁。第二節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特性設(shè)計齡期：不同無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的強(qiáng)度和模量隨齡期增長的速度不同，因此，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時的參數(shù)設(shè)計齡期，對于水泥穩(wěn)定類材料的劈裂及模量的齡期為90天，對于石灰或者二灰穩(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7天的抗壓強(qiáng)度。設(shè)計指標(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)計的主要指標(biāo)，抗壓強(qiáng)度是材料組成設(shè)計的主要指標(biāo)?！?、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計齡期第九頁，共五十九頁。所謂疲勞是指在荷載反復(fù)作用下，材料的極限強(qiáng)度會隨著作用次數(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。我國無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的疲勞一般采用劈裂疲勞；無機(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，試驗證明，用雙對數(shù)方程或單對數(shù)方程表示較合理，為：或第二節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特性雙對數(shù)單對數(shù)◆3、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的疲勞特性第十頁，共五十九頁。第二節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特性圖中所示為小梁彎拉疲勞試驗，半剛性材料可以進(jìn)行小梁彎拉疲勞試驗，但是一般認(rèn)為其變異性較大。UTM試驗機(jī)室內(nèi)小梁彎拉疲勞試驗設(shè)備照片

（三分點加載）◆3、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的疲勞特性第十一頁，共五十九頁。第二節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特性◆3、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的疲勞特性劈裂試驗示意圖同時由于劈裂試驗更能反映材料在路面結(jié)構(gòu)中的受力狀態(tài)，因此實際常采用劈裂疲勞試驗。第十二頁，共五十九頁。1）通過不同應(yīng)力比(應(yīng)變水平)疲勞試驗可測繪出疲勞曲線；2）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；跟試驗溫度的變化關(guān)系不大。

3）f/s<50%時，原則上可至無窮加荷次數(shù)，但材料本身變異性大，實際試驗中因材料的不均勻性，疲勞壽命要小得多。

第二節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特性◆3、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的疲勞特性第十三頁，共五十九頁。二灰砂礫（小梁）應(yīng)力強(qiáng)度比疲勞壽命曲線第二節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特性第十四頁，共五十九頁。水泥砂礫（小梁）應(yīng)力與強(qiáng)度比疲勞壽命曲線第二節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特性第十五頁，共五十九頁。無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料拌和壓實后，由于水分揮發(fā)及其內(nèi)部的水化作用引起干燥收縮，以及混合料受降溫影響引起的溫度收縮等。由此引起其體積收縮變化，表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)的收縮應(yīng)力及開裂破壞。一般衡量材料的體積變化相對較難，因此，實際中往往采取一維單向變化測定來反映材料的收縮性能，通過收縮應(yīng)變及收縮系數(shù)來表征材料的收縮性能大小。第二節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特性◆4、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的干縮和溫縮第十六頁，共五十九頁。5）干縮試驗試件：100mm×100mm×400mm梁式試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)7天；條件：溫度為25℃，濕度50％左右；檢測：第1天為6小時一次，第2～5天為12小時一次，之后24小時一次，直到含水量基本不變?yōu)橹梗坏诙?jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特性第十七頁，共五十九頁。6）溫縮試驗試件：100mm×100mm×400mm梁式試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件養(yǎng)護(hù)28天；溫度范圍：+55℃～-25℃，每10℃為一個溫度區(qū)段時間設(shè)定：降溫時間10min（即1℃/min），恒溫120min；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)WGD高低溫交變環(huán)境箱第二節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特性第十八頁，共五十九頁。①干燥收縮濕度在材料使用過程中總有變化，但一般更多考慮的是材料在成型之初的濕度降低影響。1）收縮機(jī)理(原因)

毛細(xì)管作用

吸附作用

分子間力作用

礦物晶體或凝膠體層間水作用

碳化收縮作用第二節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特性◆7、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的收縮特性第十九頁，共五十九頁。2）干縮影響因素：無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的干縮特性(最大干縮應(yīng)變和平均干縮系數(shù))的大小與結(jié)合料的類型、劑量、被穩(wěn)定材料的類別、粒料含量、小于0.6mm細(xì)顆粒含量、試件含水量和齡期等有關(guān)。3）幾種材料的干縮比較對穩(wěn)定粒料類，三類半剛性材料的干縮特性的大小次序為：石灰穩(wěn)定類>水泥穩(wěn)定類>石灰粉煤灰穩(wěn)定類

對于穩(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

①選擇穩(wěn)定劑種類與用量；②控制材料成型時的含水量及成型時機(jī)；③保濕養(yǎng)生。第二節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特性◆7、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的收縮特性第二十頁，共五十九頁。②溫度收縮1）收縮原理：由固相、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）無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的溫縮影響因素?zé)o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)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特性◆7、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的收縮特性第二十一頁，共五十九頁。3）不同材料的溫縮比較石灰土砂礫（16.7×10-6）>懸浮二灰粒料（15.3×10-6）>密實式二灰粒料（11.4×10-6）和水泥砂礫（5～7％水泥劑量為10～15×10-6）4）溫縮的發(fā)生時節(jié)及控制時節(jié)：冬季低溫控制：選擇材料種類與配比第二節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特性◆7、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的收縮特性第二十二頁，共五十九頁。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。

半剛性基層修建初期，半剛性材料同時受到干燥收縮和溫度收縮的綜合作用。第二節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特性◆7、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的收縮特性第二十三頁，共五十九頁。第二節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特性7、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的收縮特性第二十四頁，共五十九頁。

在粉碎的土或原狀松散的土（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)做高速公路或一級公路的基層，必要時可以用作底基層。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◆1、石灰穩(wěn)定（底）基層第三節(jié)石灰穩(wěn)定類基層/底基層第二十五頁，共五十九頁。1）離子交換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硬的晶體，具有較高的強(qiáng)度和水穩(wěn)性，它對土的膠結(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◆2、石灰穩(wěn)定材料的強(qiáng)度形成機(jī)理第二十六頁，共五十九頁。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，同時必須增加土的堿性；火山灰作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。第三節(jié)石灰穩(wěn)定類基層/底基層◆2、石灰穩(wěn)定材料的強(qiáng)度形成機(jī)理第二十七頁，共五十九頁。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。第三節(jié)石灰穩(wěn)定類基層/底基層◆2、石灰穩(wěn)定材料的強(qiáng)度形成機(jī)理第二十八頁，共五十九頁。第三節(jié)石灰穩(wěn)定類基層/底基層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以下的低塑性土（這與水泥穩(wěn)定土剛好相反）不適宜穩(wěn)定，更適宜于穩(wěn)定粘性土，尤其是塑性指數(shù)在12～20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，但是不易粉碎和拌和，穩(wěn)定效果反而不好?！?、石灰穩(wěn)定材料的強(qiáng)度影響因素第二十九頁，共五十九頁。2）灰質(zhì)：石灰應(yīng)采用消石灰粉或生石灰粉，對高速公路或一級公路宜用磨細(xì)的生石灰粉。石灰質(zhì)量應(yīng)符合III級以上的技術(shù)指標(biāo)，并要盡量縮短石灰的存放時間。第三節(jié)石灰穩(wěn)定類基層/底基層第三十頁，共五十九頁。<0.35碎裂狀結(jié)構(gòu)、散體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)面大于3組，在斷層附近受構(gòu)造作用影響較大，裂隙以張凱型為主，多有充填物，厚度較大不完整0.35～0.75塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)面2～3組，以構(gòu)造節(jié)理或?qū)用鏋橹?，裂隙多呈密閉型，部分為微張型，少有充填物較完整>0.75巨塊狀整體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)面1～2組，以構(gòu)造節(jié)理或?qū)用鏋橹?，密閉型完整完整性系數(shù)結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度巖體完整程度石灰劑量是石灰質(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。

石灰劑量對石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度影響非常顯著。在石灰劑量較低時（小于3～4％），起穩(wěn)定作用，土的塑性、膨脹、吸水量減小，使土的密實度、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，但劑量超過一定范圍后，強(qiáng)度反而降低。常用最佳劑量范圍：對于粘性土及粉性土為8～14％；對砂性土則為9～16％。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。3）石灰劑量0.1mol/L乙二胺四乙酸二鈉EDTA滴定法第三節(jié)石灰穩(wěn)定類基層/底基層第三十一頁，共五十九頁。4）含水量：

最佳含水量及略小于最佳含水量時最易壓實達(dá)到較高的壓實度。石灰穩(wěn)定類材料的最佳含水量需要通過標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗進(jìn)行確定，經(jīng)驗公式為：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）密實度：

石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度隨密實度的增加而增長。實踐證明，石灰穩(wěn)定土的密實度每增減1%，強(qiáng)度約增減4%左右。而密實的石灰穩(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/底基層第三十二頁，共五十九頁。6）齡期：

石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度隨齡期增長，一般初期強(qiáng)度較低，前期(1～2個月)的增長速率較后期快。其強(qiáng)度與齡期的關(guān)系可表示為：

R1—一個月齡期的抗壓強(qiáng)度；Rt—t個月齡期的抗壓強(qiáng)度；β—系數(shù)，約0.1～0.5。7）養(yǎng)生條件（溫度與濕度）：

溫度高，物理化學(xué)反應(yīng)快，強(qiáng)度增長快；反之強(qiáng)度增長慢，在負(fù)溫條件下甚至不增長。因此，要求施工期的最低溫度應(yīng)在5℃以上，并在第一次重冰凍(-3～－5℃)到來之前1個月～1個半月完成。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/底基層第三十三頁，共五十九頁。1）嚴(yán)格控制壓實含水量：石灰穩(wěn)定土含水量過多產(chǎn)生的干縮裂縫顯著，壓實時含水量應(yīng)略小于最佳含水量。2）嚴(yán)格控制壓實標(biāo)準(zhǔn)：壓實度小時產(chǎn)生的干縮比壓實度大時嚴(yán)重，應(yīng)盡可能達(dá)到最大壓實度。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?！?、石灰穩(wěn)定類材料的縮裂防治第三節(jié)石灰穩(wěn)定類基層/底基層第三十四頁，共五十九頁。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，因此施工要在當(dāng)?shù)貧鉁剡M(jìn)入0℃前一個月結(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機(jī)結(jié)合料；在石灰穩(wěn)定土中摻加60～70%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：（1）設(shè)置聯(lián)結(jié)層；（2）鋪筑碎石隔離過渡層；（3）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◆4、石灰穩(wěn)定類材料的縮裂防治第三十五頁，共五十九頁?！?、石灰穩(wěn)定類材料的混合料設(shè)計1）混合料的設(shè)計步驟根據(jù)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，通過試驗選取合適的土，確定最佳的石灰劑量和混合料的最佳含水量。第三節(jié)石灰穩(wěn)定類基層/底基層第三十六頁，共五十九頁。在規(guī)定溫度(北方冰凍地區(qū)為20±2℃，南方非冰凍地區(qū)為25土2℃)下保濕養(yǎng)生6d（濕度為95%）浸水1d，進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗。試件的尺寸為：5cm×5cm(高×直徑)的圓柱體。要求試驗測定的強(qiáng)度符合：工地實際采取的石灰劑量應(yīng)較實驗室內(nèi)試驗確定的劑量多0.5％~1.0％。2）石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度及壓實要求第三節(jié)石灰穩(wěn)定類基層/底基層第三十七頁，共五十九頁。第三節(jié)石灰穩(wěn)定類基層/底基層3）石灰穩(wěn)定土的施工第三十八頁，共五十九頁。在粉碎或原狀松散土中，摻入適量水泥和水，按技術(shù)要求進(jìn)行拌和、攤鋪，在最佳含水量時進(jìn)行壓實和養(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。

水泥可用來穩(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/底基層

第三十九頁，共五十九頁。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，且隨齡期增長而增長，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。第四節(jié)水泥穩(wěn)定類基層/底基層◆2、水泥穩(wěn)定類材料的特點和種類第四十頁，共五十九頁。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、壓實作用等。①水泥的水化作用：第四節(jié)水泥穩(wěn)定類基層/底基層◆3、水泥穩(wěn)定類材料的強(qiáng)度形成第四十一頁，共五十九頁。②離子交換作用：③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，粘土礦物中的部分Si02和A1203的活性將被激發(fā)出來，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)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)成一個整體。④碳酸化作用：第四節(jié)水泥穩(wěn)定類基層/底基層◆3、水泥穩(wěn)定類材料的強(qiáng)度形成第四十二頁，共五十九頁。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。1）土質(zhì)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，水泥用量過多，經(jīng)濟(jì)上不合理，且容易開裂。試驗和研究證明，水泥劑量為3～5％較為合理。2）水泥的成分和劑量

第四節(jié)水泥穩(wěn)定類基層/底基層◆4、影響水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度的因素第四十三頁，共五十九頁。從開始加水拌和到碾壓完成一般控制在6小時之內(nèi)，最好在3小時之內(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)度增長的愈快。4）施工工藝及養(yǎng)生3）含水量水泥正常水化所需水量約為水泥重的20%。對砂性土，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)水泥穩(wěn)定類基層/底基層第四十四頁，共五十九頁。5、水泥穩(wěn)定類材料的混合料設(shè)計

根據(jù)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，通過試驗選取合適的土，確定最佳的水泥劑量和混合料的最佳含水量。無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗：在規(guī)定溫度(北方冰凍地區(qū)為20±2℃，南方非冰凍地區(qū)為25土2℃)下保濕養(yǎng)生6d（濕度為95％），浸水1d，進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗。試件尺寸為：Φ150mm×150mm的圓柱體。工地實際采取的水泥劑量應(yīng)較實驗室內(nèi)試驗確定的劑量多0.5％～1.0％。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密度按最佳含水量與最大干壓實密度制備試件無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗,選定合適的水泥劑量第四節(jié)水泥穩(wěn)定類基層/底基層第四十五頁，共五十九頁。第四節(jié)水泥穩(wěn)定類基層/底基層5、水泥穩(wěn)定類材料的混合料設(shè)計第四十六頁，共五十九頁。道路工程中應(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的無機(jī)工業(yè)廢料，如：粉煤灰（flyash

）、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，簡稱為二灰穩(wěn)定類基層?！?、工業(yè)廢渣材料第五節(jié)工業(yè)廢渣穩(wěn)定類基層/底基層

第四十七頁，共五十九頁。第五節(jié)工業(yè)廢渣穩(wěn)定類基層/底基層

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，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)定工業(yè)廢渣常用作高級或者次高級路面的基層或底基層。其火山灰作用的反應(yīng)原理如下：◆2、工業(yè)廢渣材料及其特點與應(yīng)用第四十八頁，共五十九頁。第五節(jié)工業(yè)廢渣穩(wěn)定類基層/底基層

用銅礦石下腳料鋪筑的（底）基層第四十九頁，共五十九頁。石灰粉煤灰(簡稱二灰)基層是用石灰和粉煤灰按一定配比，加水拌和、攤鋪、碾壓及養(yǎng)生而形成的基層。在二灰中摻入一定量的土，經(jīng)加水拌和、攤鋪、碾壓及養(yǎng)生成型的基層，稱二灰穩(wěn)定土基層。其抗壓強(qiáng)度也應(yīng)符合規(guī)定要求。二灰穩(wěn)定土的配比：石灰與粉煤灰的比，常用1：2～1：4；石灰粉煤灰與細(xì)粒土的比為30：70～50：50；石灰粉煤灰與粒料的比常采用20：80～15：85。為了防止裂縫，采用石灰與粉煤灰的比為1：3～1：4，集料含量為80～85%左右為最佳，既可抗干縮又可抗溫縮。二灰穩(wěn)定土的特點：收縮性能好；早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度比較高（施工時，應(yīng)盡量安排在溫暖高溫季節(jié)，以利于形成早期強(qiáng)度而成型）；易造成施工污染。◆3、二灰穩(wěn)定路面基層第五節(jié)工業(yè)廢渣穩(wěn)定類基層/底基層第五十頁，共五十九頁。1）灰質(zhì)

質(zhì)量應(yīng)符合Ⅲ級以上質(zhì)量指標(biāo)。2）粉煤灰成分

粉煤灰的活性成分（二氧化硅＋三氧化二鋁）含量大于70％，燒失量小于20％（控制其中有機(jī)質(zhì)含量）。有害物質(zhì)如硫酸鈣等含量不宜過大。S的含量3）粒料

石灰工業(yè)廢渣混合料中粒料重量宜占80%以上，并有良好的級配；高速公路和一級公路集料的壓碎值應(yīng)≯30%，二級公路和二級以下公路集料的壓碎值應(yīng)≯35%。顆粒最大粒徑高速公路和一級公路不大于31.5mm(方孔篩)，二級公路和二級以下公路不大于40mm(圓孔篩)。第五節(jié)工業(yè)廢渣穩(wěn)定類基層/底基層◆4、二灰穩(wěn)定路面基層的材料要求第五十一頁，共五十九頁。使用合格粉煤灰和高硫酸鈣含量粉煤灰的二灰碎石強(qiáng)度對比第五節(jié)工業(yè)廢渣穩(wěn)定類基層/底基層◆4、二灰穩(wěn)定路面