無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料(道路建筑材料課件)

知識(shí)要點(diǎn)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的種類無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的概念兩個(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、石灰或粉煤灰等工業(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。強(qiáng)度來(lái)源半剛性材料用水泥、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）石，前期具有柔性粒料的性質(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)度特征結(jié)構(gòu)定位面層瀝青混凝土水泥混凝土基層無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料底基層無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料土基壓實(shí)土改善土最適合這兩個(gè)層次的工作！大多用做瀝青路面或水泥路面的基層或底基層。結(jié)構(gòu)定位水泥穩(wěn)定材料(水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石、水泥穩(wěn)定級(jí)配礫石、水泥穩(wěn)定石屑、水泥穩(wěn)定土、水泥穩(wěn)定砂等)。01石灰穩(wěn)定材料(石灰碎石土、石灰土等)。02綜合穩(wěn)定材料(水泥石灰穩(wěn)定材料、水泥粉煤灰穩(wěn)定材料、石灰粉煤灰穩(wěn)定材料等)。03工業(yè)廢渣穩(wěn)定材料(以石灰或水泥為結(jié)合料，以煤渣、鋼渣、礦渣等工業(yè)廢渣為主要被穩(wěn)定材料，通過(guò)加水拌和形成的混合料)。04無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)①無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料強(qiáng)度的測(cè)定方法。（1）強(qiáng)度采用7d齡期的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度指標(biāo)。在標(biāo)準(zhǔn)條件(溫度20±2℃，相對(duì)濕度在95%以上)下養(yǎng)護(hù)6d，浸水1d。無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)②影響無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料強(qiáng)度的因素。（1）強(qiáng)度(主要影響因素有：土質(zhì)；結(jié)合料品種及數(shù)量；含水率；密實(shí)度；養(yǎng)生條件；施工時(shí)間。)①縮裂特性2）縮裂a(bǔ)干縮（影響因素主要有：土的類別及粒料含量；結(jié)合料的種類及劑量；養(yǎng)護(hù)條件；含水率和密實(shí)度）。無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)①縮裂特性無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)2）縮裂b溫縮（實(shí)踐表明：石灰穩(wěn)定材料比水泥穩(wěn)定材料的溫縮大；細(xì)粒土比粗粒土的溫縮大；摻加一定數(shù)量的粉煤灰，可以降低無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的溫縮系數(shù)；無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的溫縮系數(shù)隨溫度的降低而增大。無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)①縮裂的防治措施改善土質(zhì)；a控制壓實(shí)時(shí)的含水率及壓實(shí)度；b摻加粗集料；c加強(qiáng)初期養(yǎng)護(hù)；d無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)①縮裂的防治措施為防止無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料基層的縮裂反射到瀝青路面的面層，可以設(shè)置瀝青碎石或?yàn)r青灌入式聯(lián)結(jié)層或者設(shè)置碎石上基層。e3）抗疲勞性能（試驗(yàn)表明：石灰粉煤灰穩(wěn)定材料的抗疲勞性能優(yōu)于水泥砂礫。在一定應(yīng)力水平條件下，材料的疲勞壽命取決于材料的強(qiáng)度和剛度，強(qiáng)度越大，剛度越小，疲勞壽命就越長(zhǎng)。）無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)4）水穩(wěn)定性和抗凍性（影響水穩(wěn)定性和冰凍穩(wěn)定性的主要因素如下：土類；穩(wěn)定劑種類和劑量；密實(shí)度；齡期。）無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的組成設(shè)計(jì)

無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料的組成設(shè)計(jì)（也稱混合料組成設(shè)計(jì)）是根據(jù)規(guī)范對(duì)某種穩(wěn)定類材料規(guī)定的技術(shù)要求，選擇合適的原材料、摻配用料，確定混合料的最佳含水率、最大干密度及結(jié)合料的種類和劑量。無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的組成設(shè)計(jì)

無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料組成設(shè)計(jì)應(yīng)包括原材料檢驗(yàn)、混合料的目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、混合料的生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)和施工參數(shù)確定四部分。一、強(qiáng)度要求原材料選擇1.強(qiáng)度要求采用7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。必要時(shí)可增加劈裂強(qiáng)度指標(biāo)。不同的交通等級(jí)、穩(wěn)定劑類型和路面結(jié)構(gòu)層次，對(duì)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的抗壓強(qiáng)度要求也不相同，7d齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度代表值應(yīng)符合現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定。一、強(qiáng)度要求原材料選擇2.原材料選擇根據(jù)土或集料料場(chǎng)分布情況和結(jié)合料（水泥、石灰、粉煤灰）供應(yīng)情況，結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓こ虒?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，選擇合適的土或集料料場(chǎng)以及結(jié)合料供應(yīng)廠家，采集原材料樣品進(jìn)行技術(shù)性質(zhì)指標(biāo)試驗(yàn)。按照現(xiàn)行《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF-2015）的有關(guān)規(guī)定確定選用的原材料。一、強(qiáng)度要求采用7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)二、材料組成設(shè)計(jì)步驟1．原材料試驗(yàn)土包括含水率、顆粒分析、液限和塑性指數(shù)、擊實(shí)試驗(yàn)、有機(jī)質(zhì)和硫酸鹽含量等。碎石或礫石用漿過(guò)多：流漿，浪費(fèi)水泥，且影響強(qiáng)度，耐久性。包括含水率、級(jí)配、壓碎值、針片狀顆粒含量、軟石含量、毛體積相對(duì)密度和吸水率等。二、材料組成設(shè)計(jì)步驟1．原材料試驗(yàn)細(xì)集料包括含水率、級(jí)配、毛體積相對(duì)密度、吸水率、有機(jī)質(zhì)和硫酸鹽含量等。石灰：檢驗(yàn)有效氧化鈣和氧化鎂含量。水泥用漿過(guò)多：流漿，浪費(fèi)水泥，且影響強(qiáng)度，耐久性。檢驗(yàn)強(qiáng)度等級(jí)和初、終凝時(shí)間。粉煤灰檢驗(yàn)其化學(xué)成分、細(xì)度和燒失量。二、材料組成設(shè)計(jì)步驟2.制備同一種土或集料試樣、不同水泥劑量（水泥劑量是指水泥質(zhì)量占全部被穩(wěn)定材料干燥質(zhì)量的百分率）的混合料。一般情況參照下列水泥劑量配制：被穩(wěn)定材料條件推薦試驗(yàn)劑量（%）有級(jí)配的碎石或礫石基層Rd<5.0MPa5、6、7、8、9Rd≥5.0MPa3、4、5、6、7土、砂、石屑等塑性指數(shù)<125、7、9、11、13塑性指數(shù)≥128、10、12、14、16有級(jí)配的碎石或礫石底基層-3、4、5、6、7土、砂、石屑等塑性指數(shù)<124、5、6、7、8塑性指數(shù)≥126、8、10、12、14碾壓貧混凝土基層-7、8.5、10、11.5、13水泥穩(wěn)定材料配合比試驗(yàn)推薦水泥試驗(yàn)劑量表表7-8二、材料組成設(shè)計(jì)步驟一般情況參照下列水泥劑量配制：二、材料組成設(shè)計(jì)步驟3.確定各種混合料的最佳含水率和最大干密度至少應(yīng)做三個(gè)不同劑量混合料的擊實(shí)試驗(yàn)，即最小劑量、中間劑量和最大劑量。其他兩個(gè)劑量混合料的最佳含水率和最大干密度用內(nèi)插法確定。二、材料組成設(shè)計(jì)步驟4.確定試件的干密度按規(guī)定的壓實(shí)度，分別計(jì)算不同水泥劑量的試件應(yīng)有的干密度二、材料組成設(shè)計(jì)步驟5.按最佳含水率和計(jì)算得到的干密度制備試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，作為平行試驗(yàn)的最少試件數(shù)量應(yīng)不少于表7-9中的規(guī)定。如試驗(yàn)結(jié)果的偏差系數(shù)大于表中規(guī)定的值，則應(yīng)重做試驗(yàn)，并找出原因，加以解決。如不能降低偏差系數(shù)，則應(yīng)增加試驗(yàn)數(shù)量。土的類別下列偏差系數(shù)時(shí)試件的最少數(shù)量小于10%10%~15%15%~20%細(xì)粒土69中粒土6913粗粒土913二、材料組成設(shè)計(jì)步驟6.試件在規(guī)定溫度下保濕養(yǎng)生6d，浸水24h后，進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。7.計(jì)算試驗(yàn)結(jié)果的平均值和偏差系數(shù)。二、材料組成設(shè)計(jì)步驟8.根據(jù)表7-7的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，選定合適的水泥劑量合適的水泥劑量試件室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果的平均抗壓強(qiáng)度應(yīng)符合公式（7-1）的要求：式中：

Zα——保證率系數(shù)，高速公路和一級(jí)公路應(yīng)取保證率95%，此時(shí)Zα=1.645；一般公路應(yīng)取保證率90%，即Zα=1.282。

——一組試驗(yàn)的強(qiáng)度平均值。二、材料組成設(shè)計(jì)步驟8.根據(jù)表7-7的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，選定合適的水泥劑量合適的水泥劑量試件室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果的平均抗壓強(qiáng)度應(yīng)符合公式（7-1）的要求：式中：

CV——一組試驗(yàn)的強(qiáng)度變異系數(shù)。二、材料組成設(shè)計(jì)步驟9.確定工地上實(shí)際采用的水泥劑量此劑量試件室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果的強(qiáng)度代表值Rd0應(yīng)不小于強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值Rd即Rd0≥Rd

，當(dāng)Rd0＜Rd時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行配合比試驗(yàn)。對(duì)水泥穩(wěn)定材料，工地實(shí)際采用的水泥劑量宜比室內(nèi)試驗(yàn)確定的劑量多0.5%~1.0%。采用集中廠拌法施工時(shí)宜增加0.5%；采用路拌法施工時(shí)宜增加1%。[例3-1]設(shè)計(jì)某地二級(jí)公路路面基層用水泥穩(wěn)定碎石的配合比1.設(shè)計(jì)要求水泥穩(wěn)定碎石的設(shè)計(jì)7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為3.0~3.5Mpa，工地要求壓實(shí)度為98%，工地上采用集中廠拌法施工。[例3-1]設(shè)計(jì)某地二級(jí)公路路面基層用水泥穩(wěn)定碎石的配合比2.原材料選用（1）集料選用四種單級(jí)配集料，集料規(guī)格為4#（19~31.5）mm、3#(9.5~19)mm、2#(4.75~9.5)mm、1#(0.075~4.75)mm。根據(jù)混合料級(jí)配要求，確定摻配比例為4#：3#：2#：1#=19%：28%：22%：31%。（2）水泥復(fù)合硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)32.5。3.設(shè)計(jì)計(jì)算選用4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%五種不同的水泥劑量，分別與摻配的集料拌制水泥穩(wěn)定碎石。（1）確定水泥劑量范圍[例3-1]設(shè)計(jì)某地二級(jí)公路路面基層用水泥穩(wěn)定碎石的配合比3.設(shè)計(jì)計(jì)算采用重型擊實(shí)法，測(cè)定五種不同水泥劑量的水泥穩(wěn)定碎石的最佳含水率和最大干密度。（2）測(cè)定水泥穩(wěn)定碎石的最佳含水率和最大干密度3.設(shè)計(jì)計(jì)算按壓實(shí)度為98%計(jì)算出不同水泥劑量下的水泥穩(wěn)定碎石試件的干密度，按此干密度和最佳含水率制備試件。進(jìn)行7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。（3）強(qiáng)度檢驗(yàn)[例3-1]設(shè)計(jì)某地二級(jí)公路路面基層用水泥穩(wěn)定碎石的配合比3.設(shè)計(jì)計(jì)算3.設(shè)計(jì)計(jì)算從表3-13可知，滿足Rd0≥Rd的水泥最佳劑量為5.0%。根據(jù)施工條件，工地上實(shí)際采用的水泥劑量為5.5%，該水泥穩(wěn)定碎石的最大干密度為2.205g/cm3，最佳含水率為5.9%。（4）確定水泥的最佳劑量擊實(shí)試驗(yàn)及強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果水泥劑量（%）最佳含水率ω0（%）最大干密度Γmax（g/cm3）計(jì)算干密度γi,max（g/cm3）抗壓強(qiáng)度（MPa）強(qiáng)度代表值Rd0強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值RdRd0≥Rd（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）4.04.82.1982.1543.52.93.0~3.5否4.55.22.2012.1573.63.0否5.05.52.2022.1584.03.5是5.55.92.2052.1614.33.8偏高6.06.02.2072.1635.04.5偏高

表3-13無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的組成設(shè)計(jì)例題[例3-1]設(shè)計(jì)某地二級(jí)公路路面基層用水泥穩(wěn)定碎石的配合比。1.設(shè)計(jì)要求水泥穩(wěn)定碎石的設(shè)計(jì)7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為3.0~3.5Mpa，工地要求壓實(shí)度為98%，工地上采用集中廠拌法施工。無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的組成設(shè)計(jì)例題[例3-1]設(shè)計(jì)某地二級(jí)公路路面基層用水泥穩(wěn)定碎石的配合比。2.原材料選用（1）集料選用四種單級(jí)配集料，集料規(guī)格為4#（19~31.5）mm、3#(9.5~19)mm、2#(4.75~9.5)m、1#(0.075~4.75)mm。根據(jù)混合料級(jí)配要求，確定摻配比例為4#：3#：2#：1#=19%：28%：22%：31%。無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的組成設(shè)計(jì)例題[例3-1]設(shè)計(jì)某地二級(jí)公路路面基層用水泥穩(wěn)定碎石的配合比。2.原材料選用（2）水泥復(fù)合硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)32.5。無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的組成設(shè)計(jì)例題[例3-1]設(shè)計(jì)某地二級(jí)公路路面基層用水泥穩(wěn)定碎石的配合比。3.設(shè)計(jì)計(jì)算選用4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%五種不同的水泥劑量，分別與摻配的集料拌制水泥穩(wěn)定碎石。（1）確定水泥劑量范圍3.設(shè)計(jì)計(jì)算無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的組成設(shè)計(jì)例題[例3-1]設(shè)計(jì)某地二級(jí)公路路面基層用水泥穩(wěn)定碎石的配合比。3.設(shè)計(jì)計(jì)算采用重型擊實(shí)法，測(cè)定五種不同水泥劑量的水泥穩(wěn)定碎石的最佳含水率和最大干密度。（2）測(cè)定水泥穩(wěn)定碎石的最佳含水率和最大干密度無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的組成設(shè)計(jì)例題[例3-1]設(shè)計(jì)某地二級(jí)公路路面基層用水泥穩(wěn)定碎石的配合比。3.設(shè)計(jì)計(jì)算按壓實(shí)度為98%計(jì)算出不同水泥劑量下的水泥穩(wěn)定碎石試件的干密度，按此干密度和最佳含水率制備試件。進(jìn)行7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。（3）強(qiáng)度檢驗(yàn)3.設(shè)計(jì)計(jì)算無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的組成設(shè)計(jì)例題[例3-1]設(shè)計(jì)某地二級(jí)公路路面基層用水泥穩(wěn)定碎石的配合比。3.設(shè)計(jì)計(jì)算從表3-13可知，滿足Rd0≥Rd的水泥最佳劑量為5.0%。根據(jù)施工條件，工地上實(shí)際采用的水泥劑量為5.5%，該水泥穩(wěn)定碎石的最大干密度為2.205g/cm3，最佳含水率為5.9%。3.設(shè)計(jì)計(jì)算（4）確定水泥的最佳劑量擊實(shí)試驗(yàn)及強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果水泥劑量（%）最佳含水率ω0（%）最大干密度Γmax