无机结合料稳定路面PPT学习教案

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1、会计学1无机结合料稳定路面无机结合料稳定路面（石灰粉煤灰碎石，简称二灰碎石）（二灰稳定土等，常用做底基层）n分类：分类：第1页/共25页1. 应力应力应变特性应变特性 强度和模量随龄期的增长而不断增长，逐渐具强度和模量随龄期的增长而不断增长，逐渐具有一定的刚性性质。有一定的刚性性质。 对于水泥稳定类材料，设计龄期为对于水泥稳定类材料，设计龄期为3个月，对于个月，对于石灰或者石灰粉煤灰石灰或者石灰粉煤灰( (简称二灰简称二灰) )稳定类，设计龄期稳定类，设计龄期为为6个月。个月。第2页/共25页沥青混合料、级配碎石无机结合料稳定材料水泥混凝土25000刚性由于无机结合料稳定材料的刚度介于柔性和刚

2、性之间，因此也被称为“半刚性材料”。n“半刚性半刚性”的由来的由来第3页/共25页力学参数（MPa)28天90天180天28天180天90天180天R4.495.576.330.710.88Ep2093309738720.540.80sp0.4130.6340.8130.510.78Esp53392612870.410.72水泥稳定碎石的力学特性指标与龄期的关系水泥稳定碎石的力学特性指标与龄期的关系 石灰粉煤灰稳定碎石的力学特性指标与龄期关系石灰粉煤灰稳定碎石的力学特性指标与龄期关系 力学参数（MPa)28天90天180天28天180天90天180天R3.105.758.360.370.69E

3、p1086199328590.380.70sp0.2190.5360.9130.410.59Esp35996017200.370.56第4页/共25页2. 无机结合料稳定材料的疲劳特性无机结合料稳定材料的疲劳特性 材料的抗压强度是材料组成设计的主要指标，材料的抗压强度是材料组成设计的主要指标，由于无机结合料稳定材料的抗拉强度远小于其抗由于无机结合料稳定材料的抗拉强度远小于其抗压强度，材料的抗拉强度是路面结构设计的主要压强度，材料的抗拉强度是路面结构设计的主要指标。指标。抗拉强度的测试方法：直接抗拉试验、间接抗拉抗拉强度的测试方法：直接抗拉试验、间接抗拉试验、弯拉试验。试验、弯拉试验。常用疲劳试

4、验：弯拉疲劳试验和劈裂疲劳试验。常用疲劳试验：弯拉疲劳试验和劈裂疲劳试验。第5页/共25页无侧限抗压强度试验无侧限抗压强度试验间接拉伸间接拉伸（劈裂）试验（劈裂）试验抗弯拉强度试验抗弯拉强度试验第6页/共25页 室内疲劳试验设备（三分点加载）室内疲劳试验设备（三分点加载） 图示是弯拉疲劳试验，由于半刚性材料的变异性较大，图示是弯拉疲劳试验，由于半刚性材料的变异性较大，用小梁做弯拉疲劳不易成功，因此实际常采用劈裂疲劳试验用小梁做弯拉疲劳不易成功，因此实际常采用劈裂疲劳试验。第7页/共25页二灰砂砾二灰砂砾( (小梁小梁) )应力强度比疲劳寿命曲线应力强度比疲劳寿命曲线 散点概率分布曲线散点概率分

5、布曲线回归的对数疲劳曲线回归的对数疲劳曲线 在一定的应力条件下，整体性材料的疲劳寿命取决于材料在一定的应力条件下，整体性材料的疲劳寿命取决于材料的强度和刚度。强度愈大刚度愈小，其疲劳寿命就愈长。的强度和刚度。强度愈大刚度愈小，其疲劳寿命就愈长。第8页/共25页3. 干缩特性干缩特性1) 定义定义 无机结合料拌和压实后，由于水分挥发及其内部的水无机结合料拌和压实后，由于水分挥发及其内部的水化作用，混合料水分不断减少。由此引起的毛细作用、吸化作用，混合料水分不断减少。由此引起的毛细作用、吸附作用、分子间作用力、结晶、凝胶、碳化作用等会引起附作用、分子间作用力、结晶、凝胶、碳化作用等会引起无机结合料

6、稳定材料体积收缩。无机结合料稳定材料体积收缩。2) 主要评价指标主要评价指标:干缩应变和干缩系数干缩应变和干缩系数lld/wdd/ 其中其中w是试件总失水量；是试件总失水量；l是试件整体收缩量；是试件整体收缩量；l是是试件长度试件长度第9页/共25页3) 收缩量大小次序收缩量大小次序稳定粒料类：石灰稳定类稳定粒料类：石灰稳定类 水泥稳定类水泥稳定类 石灰粉煤灰稳定类石灰粉煤灰稳定类 稳定细粒土：石灰土稳定细粒土：石灰土 水泥土和水泥石灰土水泥土和水泥石灰土 石灰粉煤灰土石灰粉煤灰土4. 温缩特性温缩特性 半刚性材料由固相、液相和气相组成，其温缩是三半刚性材料由固相、液相和气相组成，其温缩是三相

7、不同的温度收缩性的综合效应的结果。原材料中砂相不同的温度收缩性的综合效应的结果。原材料中砂粒以上颗粒的温度收缩系数较小，粉粒以下的颗粒温粒以上颗粒的温度收缩系数较小，粉粒以下的颗粒温度收缩性较大。度收缩性较大。1) 定义定义2) 主要评价指标主要评价指标:温缩应变和温缩系数温缩应变和温缩系数第10页/共25页llt/Ctt/ 其中其中C是收缩时温差；是收缩时温差；l是试件整体收缩量；是试件整体收缩量；l是试是试件长度件长度3) 收缩量大小次序收缩量大小次序石灰土砂砾悬浮二灰碎石密实型二灰碎石、水泥砂砾石灰土砂砾悬浮二灰碎石密实型二灰碎石、水泥砂砾5. 不同阶段半刚性材料的收缩不同阶段半刚性材料

8、的收缩1) 修建初期修建初期 半刚性基层同时受到干燥收缩和温度收缩的综合作用半刚性基层同时受到干燥收缩和温度收缩的综合作用，必须注意养生保护，但此时以，必须注意养生保护，但此时以干燥收缩干燥收缩为主。为主。第11页/共25页2) 铺筑沥青面层后铺筑沥青面层后 基层内相对湿度略有增大，使材料的含水量由回升趋基层内相对湿度略有增大，使材料的含水量由回升趋于平衡，这时半刚性基层的变形以于平衡，这时半刚性基层的变形以温度收缩温度收缩为主。为主。6. 应用局限性应用局限性稳定细粒土如石灰土、水泥土、石灰水泥土及二灰土不稳定细粒土如石灰土、水泥土、石灰水泥土及二灰土不宜用作高等级沥青路面的基层，宜用于底基

9、层。宜用作高等级沥青路面的基层，宜用于底基层。1. 稳定细粒土的干缩和温缩性均较稳定粗粒土的干缩和稳定细粒土的干缩和温缩性均较稳定粗粒土的干缩和温缩性大很多，因此稳定细粒土基层可能会产生相对更温缩性大很多，因此稳定细粒土基层可能会产生相对更加严重的收缩裂缝，并反射到沥青面层上形成反射裂缝加严重的收缩裂缝，并反射到沥青面层上形成反射裂缝。2. 裂缝产生后，雨水的进入会加剧沥青路面的病害。裂缝产生后，雨水的进入会加剧沥青路面的病害。3. 稳定细粒土基层对施工环境和工序的要求更加严格，稳定细粒土基层对施工环境和工序的要求更加严格，会导致施工污染或者施工质量差等不利情况。会导致施工污染或者施工质量差等

10、不利情况。第12页/共25页石灰剂量石灰剂量= =石灰质量石灰质量/ /干土质量干土质量一、强度形成原一、强度形成原理理1. 离子交换作用离子交换作用 土具有胶体性质，表面带负电荷，并吸附土具有胶体性质，表面带负电荷，并吸附Na+，H+，K+ ，石灰中的，石灰中的Ca2+会与其发生离子交换作用，形成钙土会与其发生离子交换作用，形成钙土，减小了土颗粒表面水膜厚度，形成稳定结构。，减小了土颗粒表面水膜厚度，形成稳定结构。2. 结晶作用结晶作用Ca(OH)2+nH2OCa(OH)2.nH2O3. 火山灰作用火山灰作用第13页/共25页 熟石灰中的游离熟石灰中的游离Ca2+与土中的与土中的SiO2和和

11、Al2O3作用生成含作用生成含水的硅酸钙和铝酸钙的化学反应就是火山灰作用。生成的水的硅酸钙和铝酸钙的化学反应就是火山灰作用。生成的两种物质均为胶凝物质，具有水硬性。两种物质均为胶凝物质，具有水硬性。4. 碳酸化作用碳酸化作用 Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O小结：四种作用中，离子交换作用与火山灰作用是主要小结：四种作用中，离子交换作用与火山灰作用是主要的，是构成石灰土早期强度的主要因素，后期强度靠碳的，是构成石灰土早期强度的主要因素，后期强度靠碳酸化作用和结晶作用。酸化作用和结晶作用。 由于石灰与土发生了一系列的相互作用，从而使土由于石灰与土发生了一系列的相互作用，从而使土的性质发生根

12、本的改变。在初期，主要表现为土的结团的性质发生根本的改变。在初期，主要表现为土的结团、塑性降低、最佳含水量增加和最大密实度减少等。后、塑性降低、最佳含水量增加和最大密实度减少等。后期主要表现为结晶结构的形成，从而提高其板体性、强期主要表现为结晶结构的形成，从而提高其板体性、强度和稳定性。度和稳定性。第14页/共25页三、影响强度因素三、影响强度因素1. 土质土质 各种成因土都可用石灰稳定，更适宜于稳定粘性土，尤各种成因土都可用石灰稳定，更适宜于稳定粘性土，尤其是塑性指数为其是塑性指数为1520的粘性土。的粘性土。2. 灰质灰质 石灰应用消石灰粉或生石灰粉，对高速公路或一级公路石灰应用消石灰粉或

13、生石灰粉，对高速公路或一级公路宜用磨细生石灰粉。并要尽量缩短石灰的存放时间。宜用磨细生石灰粉。并要尽量缩短石灰的存放时间。3. 石灰剂量石灰剂量 常用最佳剂量范围，对于粘性土及粉性土为常用最佳剂量范围，对于粘性土及粉性土为814；对砂性土则为对砂性土则为916。最终根据结构层技术要求进行混。最终根据结构层技术要求进行混合料组成设计。合料组成设计。第15页/共25页4. 含水量含水量 水促使石灰土发生物理化学变化，形成强度；便于土的粉水促使石灰土发生物理化学变化，形成强度；便于土的粉碎、拌和与压实，并且有利于养生。不同土质的石灰土有不碎、拌和与压实，并且有利于养生。不同土质的石灰土有不同的最佳含

14、水量，通过击实试验确定。同的最佳含水量，通过击实试验确定。5. 密实度密实度 石灰土的强度随密实度的增加而增长。实践证明，石灰土石灰土的强度随密实度的增加而增长。实践证明，石灰土的密实度每增减的密实度每增减1%，强度约增减，强度约增减4%左右。而密实的石灰土左右。而密实的石灰土，其抗冻性、水稳定性也好，缩裂现象也少，其抗冻性、水稳定性也好，缩裂现象也少 。6. 石灰土的龄期石灰土的龄期 石灰土强度具有随龄期增长的特点。一般石灰土初期强石灰土强度具有随龄期增长的特点。一般石灰土初期强度低，前期度低，前期( (12个月个月) )增长速率较后期为快。增长速率较后期为快。1个月抗压强个月抗压强度达到度

15、达到30 ，3个月达到个月达到60，设计龄期为设计龄期为6个月。个月。第16页/共25页7. 养生条件养生条件 温度温度温度高时，物理化学反应、硬化、强度增长快，温度高时，物理化学反应、硬化、强度增长快，反之强度增长慢反之强度增长慢 ；湿度湿度一定潮湿条件下养生强度的形成比在一般空气中一定潮湿条件下养生强度的形成比在一般空气中养生要好。养生要好。三、石灰土的应用三、石灰土的应用 1.1.低剂量（低剂量（34%）用于地基处理，高剂量用于二级以下公）用于地基处理，高剂量用于二级以下公路基层或底基层路基层或底基层. .2.2.石灰稳定细粒土吸水性、透水性和水稳定性较差，不宜直石灰稳定细粒土吸水性、透

16、水性和水稳定性较差，不宜直接用作沥青路面的基层接用作沥青路面的基层; ;3.3.冰冻地区的潮湿路段或其他地区的过湿路段，不宜采用石冰冻地区的潮湿路段或其他地区的过湿路段，不宜采用石灰土做基层；灰土做基层；4.4.不宜用作水泥路面的基层。不宜用作水泥路面的基层。第17页/共25页四、石灰稳定土基层缩裂防治四、石灰稳定土基层缩裂防治1）严格控制压实含水量：石灰稳定土含水量过多产生的严格控制压实含水量：石灰稳定土含水量过多产生的干缩裂缝显著，压实时含水量略小于最佳含水量。干缩裂缝显著，压实时含水量略小于最佳含水量。2）严格控制压实标准：压实度小时产生的干缩比压实度严格控制压实标准：压实度小时产生的干

17、缩比压实度大时严重，应尽可能达到最大压实度。大时严重，应尽可能达到最大压实度。3）干缩发生在成型初期，要重视初期养护，保证石灰土干缩发生在成型初期，要重视初期养护，保证石灰土表面处于潮湿状况，禁防干晒。表面处于潮湿状况，禁防干晒。4）石灰稳定土施工结束后可及早铺筑面层，使石灰土基石灰稳定土施工结束后可及早铺筑面层，使石灰土基层含水量不发生大大变化，可减轻干缩裂隙。层含水量不发生大大变化，可减轻干缩裂隙。5）温缩的最不利季节是材料处于最佳含水量附近，而且温缩的最不利季节是材料处于最佳含水量附近，而且温度在温度在0-10时。因此施工要在当地气温进入时。因此施工要在当地气温进入0前一前一个月结束，以

18、防在不利季节产生严重温缩。个月结束，以防在不利季节产生严重温缩。第18页/共25页6) 在满足强度要求情况下，尽可能选择较低剂量的无机在满足强度要求情况下，尽可能选择较低剂量的无机料；在石灰稳定土中掺加料；在石灰稳定土中掺加606070%70%的集料，可提高强度、的集料，可提高强度、稳定性、抗裂性。稳定性、抗裂性。7) 反射裂缝防治反射裂缝防治(1)(1)设置沥青碎石、沥青贯入式联结层；设置沥青碎石、沥青贯入式联结层；(2)(2)铺筑碎石隔铺筑碎石隔离过渡层或玻璃纤维网格；离过渡层或玻璃纤维网格；(3)(3)提高沥青下面层抗裂性能提高沥青下面层抗裂性能。五、石灰稳定土混合料设计五、石灰稳定土混

19、合料设计 根据强度标准，通过试验选取合适的土，确定最佳的根据强度标准，通过试验选取合适的土，确定最佳的石灰剂量和混合料的最佳含水量。石灰剂量和混合料的最佳含水量。 石灰土的强度标准根据相应的公路等级和在路面结构石灰土的强度标准根据相应的公路等级和在路面结构中的层位而定。在规定温度保湿养生中的层位而定。在规定温度保湿养生6d、浸水、浸水1d后无侧后无侧限抗压强度限抗压强度1. 石灰土的强度标准石灰土的强度标准第19页/共25页2. 混合料的设计步骤混合料的设计步骤1）制备试样（同一种土样，不同石灰剂量制备试样（同一种土样，不同石灰剂量 ）2）重型击实试验（确定最佳含水量、最大密实度）重型击实试验

20、（确定最佳含水量、最大密实度）3）制备强度试件（按最佳含水量与工地预期达到的压实密制备强度试件（按最佳含水量与工地预期达到的压实密度）度） 4）在规定温度下养护（保湿在规定温度下养护（保湿6天，浸水一天）天，浸水一天）5）强度试验强度试验6）选择剂量选择剂量7）工地实际采用石灰剂量（多工地实际采用石灰剂量（多0.51.0）RRZ Cdav16. 石灰土基层的施工石灰土基层的施工备料备料确定配比确定配比摊铺土料摊铺土料整平，调整含水量整平，调整含水量铺石灰铺石灰拌和拌和整平整平压实压实整型整型养护养护第20页/共25页一、强度形成原理一、强度形成原理 1.水泥的水化作用；水泥的水化作用；2.离子

21、交换作用；离子交换作用；3.化学激发作用；化学激发作用；4.碳酸化作用。碳酸化作用。二、影响强度的因素二、影响强度的因素 1. 土质土质1 1）稳定级配良好的碎）稳定级配良好的碎( (砾砾) )石和砂砾，效果最好，不但强度高石和砂砾，效果最好，不但强度高，而且水泥用量少；，而且水泥用量少；2 2）其次是砂性土，再次之是粉性土和粘性土；）其次是砂性土，再次之是粉性土和粘性土；3 3）重粘土难于粉碎和拌和，不宜单独用水泥来稳定，一般要）重粘土难于粉碎和拌和，不宜单独用水泥来稳定，一般要求土的塑性指数不大于求土的塑性指数不大于17 17 第21页/共25页2. 水泥的成分和剂量水泥的成分和剂量 1

22、1）硅酸盐水泥的稳定效果好，而铝酸盐水泥较差；）硅酸盐水泥的稳定效果好，而铝酸盐水泥较差；2 2）不宜用快硬水泥、早强水泥、禁用受潮变质的水泥，不）不宜用快硬水泥、早强水泥、禁用受潮变质的水泥，不需要使用高标号水泥；需要使用高标号水泥；3 3）高剂量成本高、干缩大，）高剂量成本高、干缩大，48较为合理；较为合理；4 4）稳定粒料的水泥剂量低于稳定细粒土的剂量。）稳定粒料的水泥剂量低于稳定细粒土的剂量。 3. 含水量含水量 水泥正常水化所需的水量约为水泥重的水泥正常水化所需的水量约为水泥重的20%，对于砂性土，对于砂性土，完全水化达到最高强度的含水量较最佳密度的含水量为小；完全水化达到最高强度的含水量较最佳密度的含水量为小；而对于粘性土则相反而对于粘性土则相反。 4. 施工工艺过程施工工艺过程第22页/共25页1 1）水泥土从开始加水拌和到完成压实的延迟时间要尽可）水泥土从开始加水拌和到完成压实的延迟时间要尽可能最短，一般要在能最短，一般要在6h以内；以内；2 2）尽量使用低标号水泥，有时可以使用缓凝剂；）尽量使用低标号水泥，有时可以使用缓凝剂；3 3）需湿法养生）需湿法养生 ；4 4）养生温度愈高，强度增长的愈快。）养生温度愈高，强度增长的愈快。 第23页/共25页25第24页/共25页