項目六 無機結(jié)合料穩(wěn)定材料

道路建筑材料項目六無機結(jié)合料穩(wěn)定材料學(xué)習(xí)重點231配合比組成設(shè)計方法無機結(jié)合材料的組成材料無機結(jié)合料穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)3兩個基本概念無機結(jié)合料穩(wěn)定材料在破碎的或原來松散的土（包括各種粗、中、細粒土）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，在壓實和養(yǎng)生后，抗壓強度符合規(guī)定要求的混合料。半剛性材料用水泥、石灰或水硬性結(jié)合料等無機結(jié)合料處治的土或碎（礫），前期具有柔性的性質(zhì)，后期強度和剛度有大幅度的增長，但仍遠小于水泥混凝土。這樣的混合料稱為半剛性材料?！顝姸葋碓础顝姸忍卣?“半剛性”的由來☆瀝青混合料、級配碎石無機結(jié)合料穩(wěn)定材料水泥混凝土<1200MPa柔性材料1300－1700半剛性>25000剛性材料☆由于無機結(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”。特點穩(wěn)定性好抗凍性能強結(jié)構(gòu)自成板體耐磨性差用于路面基層、底基層水穩(wěn)性較差，不宜作路面面層，,穩(wěn)定土原材料鋪筑穩(wěn)定土碾壓成型6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。面層瀝青混凝土水泥混凝土基層無機結(jié)合料穩(wěn)定材料底基層無機結(jié)合料穩(wěn)定材料土基壓實土改善土最適合這兩個層次的工作！集料類型無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的分類無機膠結(jié)材料穩(wěn)定土類穩(wěn)定粒料類水泥穩(wěn)定材料類石灰穩(wěn)定材料類綜合穩(wěn)定材料類石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定材料類石灰穩(wěn)定土水泥穩(wěn)定土水泥穩(wěn)定碎石水泥穩(wěn)定砂礫綜合穩(wěn)定土綜合穩(wěn)定砂礫無機結(jié)合料穩(wěn)定土的組成材料土砂礫土砂土粉土粘土穩(wěn)定土有機質(zhì)、硫酸鹽含量高的土除外要求：wL<40,IP<20級配良好的土用無機結(jié)合料穩(wěn)定時，可節(jié)約無機結(jié)合料用量，可取得滿意效果；重粘土中粘土顆粒含量多，不易粉碎和拌和粉質(zhì)粘土的穩(wěn)定效果最佳重粘土用石灰穩(wěn)定時，容易使路面造成縮裂石灰使土粒膠結(jié)成為整體，密實性提高，水穩(wěn)性提高各種化學(xué)組成的石灰穩(wěn)定土鈣質(zhì)石灰比鎂質(zhì)石灰穩(wěn)定土的初期強度高水泥各種類型的水泥穩(wěn)定土硅酸鹽水泥比鋁酸鹽水泥穩(wěn)定效果好在保證土的性質(zhì)能起根本變化，且能保證穩(wěn)定土達到所規(guī)定的強度和穩(wěn)定性的前提下，取盡可能低的水泥用量粉煤灰本身不具有粘結(jié)性作用加入土中起填充作用與石灰反應(yīng)的產(chǎn)物起膠結(jié)作用要求sio2Al2O3和Fe2O3總含量>70%，燒失量<20%，細度>2500cm2/g水飲用水，符合水泥混凝土用水標準作用滿足形成強度的需要壓實時，使穩(wěn)定土具有一定塑性養(yǎng)生時，使穩(wěn)定土具有一定濕度無機結(jié)合料穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)強度形成原理離子交換作用石灰穩(wěn)定土水泥穩(wěn)定土結(jié)晶作用火山灰作用碳酸化作用硬凝反應(yīng)離子交換反應(yīng)化學(xué)激發(fā)作用碳酸化作用降低土的塑性增加土的強度和穩(wěn)定性12化學(xué)激發(fā)作用石灰穩(wěn)定土強度形成原理1.強度作用原理（石灰穩(wěn)定材料）（1）離子交換作用（初期強度）離子交換作用指穩(wěn)定劑中高價陽離子在一定條件下替換土中某些低價金屬離子的作用（通過離子交換作用使土粒凝聚而增強粘聚力，并使水穩(wěn)性提高）。（2）碳酸化反應(yīng)（后期強度）碳酸化作用指消解石灰或水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣吸附空氣中的氣體，生成碳酸鈣的過程（2）氫氧化鈣的結(jié)晶反應(yīng)

土中氫氧化鈣濃度達到一定時，氫氧化鈣即會由飽和溶液轉(zhuǎn)變成為過飽和溶液，形成晶體。（由此土的密實度得以改善，強度提高，水穩(wěn)性也因晶體氫氧化鈣溶解質(zhì)比氫氧化鈣小而改善）（3）火山灰反應(yīng)（中后期強度）由和在氫氧化鈣激發(fā)下產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，生成類似水泥的水化產(chǎn)物——水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣?；鹕交易饔玫乃a(chǎn)物和結(jié)晶氫氧化鈣在團粒外圍形成一層穩(wěn)定的保護膜，具有很強的粘結(jié)力。同時保護膜的隔離作用阻止水分進入，使水的穩(wěn)定性提高。14二、力學(xué)性能1.強度作用原理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，因為Ca2+的電價高于K+、Na+等離子，因此與電位離子的吸引力較強，從而取代了K+、Na+，成為反離子，同時Ca2+使雙電層電位的降低速度加快。

Ca2+K+、Na+☆增加強度和穩(wěn)定性。15二、力學(xué)性能1.強度作用原理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，粘土礦物中的部分SiO2和Al2O3的活性將被激發(fā)出來，與溶液中的Ca2+進行反應(yīng)，生成新的礦物，這些礦物主要是硅酸鈣和鋁酸鈣系列，如4CaO?5SiO2?5H2O、4CaO?Al2O3?19H2O、3CaO?Al2O3?16H2O、CaO?Al2O3?10H2O等?！钤黾訌姸群退€(wěn)定性。16二、力學(xué)性能1.強度作用原理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，還可以進一步與空氣中的CO2發(fā)生碳化反應(yīng)并生成碳酸鈣晶體?！罘磻?yīng)緩慢，作用較弱。石灰穩(wěn)定土抗壓強度較高，板體性好用來穩(wěn)定塑性指數(shù)高的粘性土緩凝慢硬材料，便于施工缺乏優(yōu)質(zhì)粒料的地區(qū)，比較經(jīng)濟缺點優(yōu)點抗拉強度低，不宜用于重交通高等級公路路面基層石灰穩(wěn)定土基層收縮裂縫嚴重，表層易浸水軟化石灰穩(wěn)定土早期強度低，施工期短IP小的土穩(wěn)定達不到較高強度水泥穩(wěn)定土強度高，穩(wěn)定性好強度可調(diào)整，適應(yīng)不同交通量的需要便于機械化施工，質(zhì)量得到保證缺乏優(yōu)質(zhì)粒料的地區(qū)，比較經(jīng)濟缺點優(yōu)點施工中易產(chǎn)生收縮裂縫水化受時間限制，對施工要求嚴格雨季施工困難適應(yīng)重交通、高速公路、機場跑道路面基層施工、養(yǎng)生用水量大，不宜用于干旱、缺水地區(qū)強度指標飽水狀態(tài)下的無側(cè)限抗壓強度試件為高∶直徑=1∶1的圓柱體，不同顆粒大小的土應(yīng)采用不同的試件尺寸靜力壓實法制備等干密度試件穩(wěn)定劑類型結(jié)構(gòu)層位公路等級二級和二級以下公路（MPa）高速公路和一級公路（MPa）水泥穩(wěn)定類基層2.5～33～5底基層1.5～21.5～2.5石灰穩(wěn)定類基層≥0.8—底基層0.5～0.7≥0.8二灰混合料基層0.6～0.80.8～1.1底基層≥0.5≥0.6抗壓強度標準密度壓實度土或其它筑路材料在施加外力作用下，能獲得的密實程度擊實試驗擊實試驗?zāi)M現(xiàn)場施工條件下，利用實驗室標準化擊實儀具，試驗材料的密度和相應(yīng)的含水量的關(guān)系變形性能縮縫干縮裂縫溫縮裂縫石灰土＞石灰砂礫＞二灰土＞二灰砂礫＞水泥砂礫石灰土＞石灰砂礫＞二灰土＞水泥砂礫＞二灰砂礫裂縫防治措施改善土質(zhì)控制含水率及壓實度摻加粗粒料降低Ip，摻加砂土、粉煤灰壓實時含水率比最佳含水率略低為好摻加砂、碎石、礫石疲勞特性水穩(wěn)定性抗凍穩(wěn)定性荷載重復(fù)作用的次數(shù)強度下降疲勞強度石灰粉煤灰穩(wěn)定材料的抗疲勞性能優(yōu)于水泥砂礫干濕循環(huán)試驗凍融循環(huán)試驗土中細粒含量穩(wěn)定結(jié)合材料密實度齡期水穩(wěn)定抗凍性無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的組成設(shè)計根據(jù)對某種穩(wěn)定材料規(guī)定的技術(shù)要求，選擇合適的原材料、摻配用量，確定結(jié)合料的種類和劑量及混合料的最佳含水量。設(shè)計依據(jù)強度耐久性無側(cè)限抗壓強度原材料試驗顆粒分析試驗液塑限試驗相對密度試驗擊實試驗壓碎值試驗有機質(zhì)含量試驗硫酸鹽含量試驗穩(wěn)定劑性質(zhì)試驗材料組成設(shè)計劑量范圍擊實試驗制備試件尺寸數(shù)量含水量干密度保濕保溫時間平均值標準差偏差系數(shù)強度標準下波動限+0.5%~1.0%養(yǎng)生 測抗壓強度確定劑量實用劑量擊實試驗①

抗壓強度試驗②確定劑量③25配合比設(shè)計1.配合比設(shè)計強度標準（公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范JTJ034-2000）無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的7d飽水抗壓強度的標準值（MPa）

公路等級結(jié)合料類型二級和二級以下公路一級和高速公路石灰基層≥0.8－底基層0.5~0.7≥0.8水泥基層2.5~33~5底基層1.5~21.5~2.5石灰粉煤灰（1：2~1：4）基層0.6~0.80.8~1.1底基層≥0.5≥0.626擊實試驗☆（1）取樣篩分從料場選擇有代表性的試樣，進行篩分；（2）級配組成（礦料配合比）圖解法

試算法

“優(yōu)勢粒徑法”（所謂優(yōu)勢粒徑是指某種集料中在某級篩孔上占有絕對優(yōu)勢的粒徑，即分計篩余最大的粒徑）27擊實試驗（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行擊實試驗，測定和計算干密度和含水量確定最佳含水量和最大干密度28抗壓強度試驗（1）制備無側(cè)限抗壓強度試件按上述最佳含水量和最大干密度制備抗壓強度試件；平行試件的個數(shù)與偏差系數(shù)有關(guān)，一般為9～13個。（2）試件養(yǎng)