土木工程材料10第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料

土木工程資料2021.5第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料課題引入：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的開展，近幾年為處理人們交通不便的問題，國(guó)家大力投資建立一大批高等級(jí)公路、鐵路。而高等級(jí)公路路面基層、底基層目前采用較廣泛的濕無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料，即半剛性基層、底基層資料。如以下圖路路面基層、底基層目前采用較廣泛的濕無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料，即半剛性基層、底基層資料。如以下圖示。圖9-1無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料本章主要內(nèi)容一、概述無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料的概念無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料的分類無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料的優(yōu)缺陷二、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料的組成水泥穩(wěn)定類組成資料要求本章主要內(nèi)容石灰穩(wěn)定類組成資料的要求三、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料的技術(shù)性質(zhì)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料的壓實(shí)性無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土的強(qiáng)度無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土資料的縮裂特性第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料本章主要內(nèi)容四、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料的組成設(shè)計(jì)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料的組成設(shè)計(jì)步驟無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料配合比設(shè)計(jì)例題第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料一、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料的概念無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料是指采用一定的技術(shù)措施，在粉碎的或原來松散的土中，摻入適量的無機(jī)結(jié)合料〔如水泥、石灰、粉煤灰等〕和水，經(jīng)拌合均勻、壓實(shí)和養(yǎng)生后得到的一種強(qiáng)度和耐久性符合規(guī)定要求的復(fù)合混合料，又稱無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土。普通作為高等級(jí)公路路面基層、底基層。第一節(jié)概述第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料工程上用于無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定的土，通常按照土中單個(gè)顆?！仓杆槭?、礫石和砂顆?！车牧酱笮『徒M成，將土分為以下三種：細(xì)粒土：顆粒的最大粒徑小于9.5mm，且其中小于2.36mm的顆粒含量不小于90%。中粒土：顆粒的最大粒徑小于26.5mm，且其中小于19mm的顆粒含量不小于90%。粗粒土：顆粒的最大粒徑小于37.5mm，且其中小于31.5mm的顆粒含量不小于90%。第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料二、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料的分類〔一〕按無機(jī)結(jié)合料的種類分1.石灰穩(wěn)定土類：用石灰穩(wěn)定各類土而得到的混合料。2.水泥穩(wěn)定土類：用水泥穩(wěn)定各類土而得到的混合料。3.綜合穩(wěn)定類土：同時(shí)用石灰和水泥穩(wěn)定某種土得到的混合料。水泥用量占石灰水泥總用量30%以上的，稱為水泥綜合穩(wěn)定土；反之稱石灰綜合穩(wěn)定土。4.石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定土類：用石灰穩(wěn)定工業(yè)廢渣或穩(wěn)定工業(yè)廢渣與某種土的混合物而得到的混合料?？煞譃槭曳勖夯曳€(wěn)定土類和石灰其它廢渣穩(wěn)定土類。第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料〔二〕按土的粒徑大小和組成分1.無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土：用無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土而得到的混合料，如石灰土、水泥土、石灰粉煤灰土〔簡(jiǎn)稱二灰土〕等。2.無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料：用無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定中粒土或粗粒土而得到的混合料?？煞譃闊o機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定砂粒和無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定碎石。第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料三、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料的優(yōu)缺陷它具有良好的力學(xué)性能，其抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度較高，而且水穩(wěn)性好，具有抗凍性，在外力作用下變形小；便于就地取材，，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化施工，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低；利用工礦企業(yè)廢渣符合當(dāng)前節(jié)能環(huán)保的要求。但最大缺陷是干縮或低溫收縮容易產(chǎn)生裂痕，耐磨性較差，普通不宜用于路外表。第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料第二節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料的組成一、水泥穩(wěn)定類組成資料要求〔一〕水泥普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰硅酸鹽水泥都可用于穩(wěn)定土，但應(yīng)選用初凝時(shí)間3h以上和終凝時(shí)間6h以上的水泥。不得運(yùn)用快硬水泥、早強(qiáng)水泥以及已受潮蛻變的水泥。宜采用強(qiáng)度等級(jí)為32.5或42.5的水泥。第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料〔二〕土1.宜選用均勻系數(shù)大于10，塑性指數(shù)小于12的土。2.土的壓碎值的要求基層：高速公路和一級(jí)公路不大于30%二級(jí)和二級(jí)以下公路不大于35%底基層：高速公路和一級(jí)公路不大于30%二級(jí)和二級(jí)以下公路不大于40%第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料3.土的級(jí)配要求各級(jí)公路均可將懸浮密實(shí)型水泥穩(wěn)定類資料用于基層，底基層?；鶎淤Y料的顆粒最大粒徑不大于31.5mm，底基層顆粒最大粒徑不大37.5mm〔三〕水凡人或家畜飲用的水源，均可用于無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料的拌和與養(yǎng)護(hù)用水。第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料二、石灰穩(wěn)定類組成資料的要求〔一)石灰各種化學(xué)組成的石灰均可用于穩(wěn)定土。但其質(zhì)量必需符合合格品以上的規(guī)范。對(duì)于高速公路和一級(jí)公路，通常采用磨細(xì)生石灰粉。〔二〕粉煤灰干粉煤灰和濕粉煤灰都可以運(yùn)用。濕粉煤灰的含水量不宜超越35%。2.土的壓碎值的要求〔三〕煤渣煤渣的最大粒徑不應(yīng)大于30mm，顆粒組成宜有一定級(jí)配，且不宜含雜質(zhì)。第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料〔四〕土1.宜采用塑性指數(shù)為12～20的粘土〔亞粘土〕；土塊的最大粒徑不應(yīng)大于15mm；有機(jī)質(zhì)含量超越10%土不宜選用。2.土的壓碎值要求同水泥穩(wěn)定類。3.土的級(jí)配要求高速公路、一級(jí)和二級(jí)公路將骨架密實(shí)型石灰粉煤灰穩(wěn)定集料用于上基層或基層時(shí)，集料級(jí)配宜符合級(jí)配范圍的要求。混合料中粗集料的用量應(yīng)控制在75%以上，2.36mm以下細(xì)集料含量宜控制在20%左右?；鶎淤Y料的顆粒最大粒徑不大于31.5mm，底基層顆粒最大粒徑不大于37.5mm。第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料第三節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料的技術(shù)性質(zhì)一、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料的壓實(shí)性壓實(shí)性在我國(guó)普通采用重型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)確定無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料的最正確含水量和最大干密度。同時(shí)，為確定制備無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)和耐久性實(shí)驗(yàn)的試件應(yīng)該用的含水量和干密度，以及制備承載比實(shí)驗(yàn)試件的資料含水量。二、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土的強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度是路面構(gòu)造設(shè)計(jì)的主要目的，抗壓強(qiáng)度是資料組成設(shè)計(jì)的主要目的。采用無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度目的來表示穩(wěn)定土的強(qiáng)度，不同公路等級(jí)、穩(wěn)定劑類型和公路層次的無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料的抗壓強(qiáng)度規(guī)范也不一樣.第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料留意：影響無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料強(qiáng)度的要素：土的類別和性質(zhì)：普通不同成因的土都可以用石灰來穩(wěn)定。水泥穩(wěn)定級(jí)配良好的碎〔礫〕石和砂礫效果最好，既可節(jié)約水泥，又可獲得稱心的穩(wěn)定效果。含水率：實(shí)踐施工中盡能夠到達(dá)最正確含水率，并留意控制養(yǎng)護(hù)水分的蒸發(fā)，以保證穩(wěn)定劑的水化。密實(shí)度：普通來講，密實(shí)度添加，其強(qiáng)度也會(huì)添加，水穩(wěn)性和抗凍性也會(huì)提高，縮裂景象亦會(huì)減少。因此要經(jīng)過選材和施工工藝來控制密實(shí)度的大小。第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料穩(wěn)定劑的種類和劑量：石灰的劑量對(duì)穩(wěn)定土的強(qiáng)度影響顯著，石灰穩(wěn)定土中石灰存在一個(gè)最正確劑量，其最正確劑量隨土質(zhì)不同而異，同時(shí)也與養(yǎng)生齡期有關(guān)。消費(fèi)實(shí)際中，最正確劑量的選用范圍，對(duì)于粘性土及粉性土為8%～16%,對(duì)于砂性土為10%～18%。當(dāng)采用水泥做穩(wěn)定劑時(shí)，水泥的礦物成分和分散度對(duì)其穩(wěn)定效果有明顯影響。水泥劑量控制在5%～10%較為合理。第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料施工工藝過程：穩(wěn)定土拌得越均勻，且能在最正確含水率下壓實(shí)，其密實(shí)度越大，密度和強(qiáng)度就高。水泥穩(wěn)定土從加水拌合到完全壓實(shí)的時(shí)間要盡能夠短，普通不要超越6h。養(yǎng)生條件：強(qiáng)度的開展都需求一定的溫度和濕度，都要在潮濕的條件下進(jìn)展養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度才會(huì)提高。同時(shí)也需求一定的溫度，養(yǎng)生溫度越高，強(qiáng)度增長(zhǎng)越快。第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料三、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土資料的縮裂特性無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料的縮裂景象主要有干縮裂痕和溫縮裂痕兩種?！惨弧掣煽s裂痕石灰穩(wěn)定土比水泥穩(wěn)定土容易產(chǎn)生干縮裂痕。故應(yīng)加強(qiáng)初期養(yǎng)護(hù)，保證石灰土外表潮濕，減輕穩(wěn)定土的干縮裂痕〔二〕溫縮裂痕定義：無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土具有熱脹冷縮的性質(zhì)。隨著氣溫的降低，穩(wěn)定土?xí)a(chǎn)生冷卻收縮變形，收縮變形遭到約束時(shí)，逐漸會(huì)構(gòu)成裂痕，稱為溫縮裂痕。第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料裂痕防治措施有：1.改善土質(zhì)土越粘，那么縮裂越嚴(yán)重，故應(yīng)采用粘性較小的土，或在粘性土中摻入砂土、粉煤灰等，以降低土的塑性指數(shù)。2.控制壓實(shí)含水量及壓實(shí)度壓實(shí)度小時(shí)產(chǎn)生的干縮要比壓實(shí)度大時(shí)嚴(yán)重。穩(wěn)定土因含水量過多產(chǎn)生的干縮裂痕顯著，因此，穩(wěn)定土壓實(shí)時(shí)含水率比最正確含水率略小為好，并盡能夠到達(dá)最正確壓實(shí)效果。3.摻加粗集料摻入一定數(shù)量的粗粒料，使混合料滿足最正確組成要求，可以提高其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，減少縮裂產(chǎn)生，同時(shí)可以節(jié)約結(jié)合料和改善碾壓時(shí)的擁堵景象。4.其它措施加強(qiáng)初期養(yǎng)護(hù)，設(shè)立隔裂過渡層等。第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料第四節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料的組成設(shè)計(jì)所謂資料組成設(shè)計(jì)是指：根據(jù)對(duì)某種資料規(guī)定的技術(shù)要求，選擇適宜的原資料，確定結(jié)合料的種類和數(shù)量及混合料的最正確含水率。經(jīng)過設(shè)計(jì)，在鋪筑的路面在技術(shù)上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理。留意：無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料的組成設(shè)計(jì)必需遵照以下原那么：具有適宜的強(qiáng)度和耐久性；用作高等級(jí)道路路面基層時(shí)，具有小的收縮變形和強(qiáng)抗沖刷才干；就地取材，便于施工；技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料一、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料的組成設(shè)計(jì)步驟〔一〕原資料實(shí)驗(yàn)原資料主要進(jìn)展以下實(shí)驗(yàn)：顆粒分析；液限和塑性指數(shù)；相對(duì)密度；擊實(shí)實(shí)驗(yàn)；壓碎值穩(wěn)定劑性質(zhì)實(shí)驗(yàn)(包括測(cè)定石灰的鈣、鎂含量和水泥的強(qiáng)度等級(jí)及終凝時(shí)間)留意：有機(jī)質(zhì)含量和硫酸鹽含量〔必要時(shí)做〕第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料〔二〕擬定混合料配合比1.選定不同的石灰或水泥劑量，制備同一種土樣的混合料試件假設(shè)干石灰粉煤灰穩(wěn)定土，采用石灰粉煤灰土做基層或底基層時(shí)，石灰與粉煤灰的比例常用1:2～1:4〔對(duì)于粉土，以1:2為宜〕石灰粉煤灰與細(xì)粒土的比例可以是30:70～10:90；采用石灰粉煤灰集料做基層時(shí)，石灰與粉煤灰的比例常用1:2～1:4石灰粉煤灰與集料〔中粒土和粗粒土〕的比應(yīng)是20:80～15:85。第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料2.確定各種混合料的最正確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)實(shí)驗(yàn)，即最小劑量、中間劑量和最大劑量，其他兩個(gè)混合料的最正確含水率和最大干密度用內(nèi)插法確定。3.按規(guī)定的壓實(shí)度，分別計(jì)算不同劑量的試件應(yīng)有的干密度。4.按最正確含水率和計(jì)算得到的干密度制備試件。5.試件在規(guī)定溫度下保溫養(yǎng)生6d，浸水24h后，進(jìn)展無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)6.計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值和偏向系數(shù)。7.選定適宜的水泥或石灰劑量。8.思索到室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)條件的差別，工地實(shí)踐采用的結(jié)合料劑量應(yīng)較室內(nèi)實(shí)驗(yàn)確定的劑量多0.5%～1.0%。拌合機(jī)械的拌合效果好，可只添加0.5%；如拌合機(jī)械的拌合效果較差，那么需求添加1.0%。9.水泥的最小劑量第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料二、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料配合比設(shè)計(jì)例題【例題】某地域一級(jí)公路路面底基層設(shè)計(jì)為石灰穩(wěn)定土，試按現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范所要求的方法進(jìn)展石灰穩(wěn)定土混合料配合比設(shè)計(jì)?！驹O(shè)計(jì)資料】該路面底基層設(shè)計(jì)為30cm厚石灰穩(wěn)定土，要求7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.8MPa。該路石灰土混合料消費(fèi)采用集中廠拌法，分兩層鋪筑，壓實(shí)度目的按95%控制。第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料【設(shè)計(jì)步驟】〔一〕原資料檢驗(yàn)及選定1.石灰資料：該路段沿線盛產(chǎn)鈣質(zhì)石灰，經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)該土料的各項(xiàng)技術(shù)目的均符合現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范要求。2.土料：該路土場(chǎng)的土質(zhì)為低塑限粘土，經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)該土料的各項(xiàng)技術(shù)目的均符合現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范要求?！捕炒_定石灰劑量的摻配范圍參照當(dāng)?shù)氐膶?shí)驗(yàn)，石灰土的石灰劑量按8%、10%、12%、14%和16%5種比例配制。第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料〔三〕確定最正確含水率和最大干密度用重型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)法確定各種不同石灰劑量的石灰土混合料最正確含水率和最大干密度.〔四〕測(cè)定7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度1.制造試件：對(duì)石灰穩(wěn)定土路面底基層混合料強(qiáng)度試件的制備，按現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范規(guī)定采用Φ50mm×50mmm的圓柱體試件，每種石灰劑量按6個(gè)試件配制，工地壓實(shí)度按95%控制，現(xiàn)將制備試件所需的根本參數(shù)計(jì)算如下:第九章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定資料(1)制備一個(gè)試件需求混合料的數(shù)量〔以8%劑量為例〕(2)配制同種石灰劑量6個(gè)試件所需的各種原資料的總量。①首先測(cè)定風(fēng)干土和消石灰粉的原始含水率，分別為3%和2%。②對(duì)于細(xì)粒土來講可以一次配