无机结合料稳定基层学习教案.pptx

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1、会计学1无机无机(wj)结合料稳定基层结合料稳定基层第一页，共29页。10.1 10.1 概述概述概述概述(i sh)i sh)第10章 无机(wj)结合料稳定基层 在各种粉碎或原状松散的土、碎（砾）石、工业废渣中，掺入适当数量的无机结合料(如水泥、石灰或工业废渣等)和水，经拌和(bn hu)得到的混合料在压实与养生后，其抗压强度符合规定要求的材料称为无机结合料稳定类混合料，以此修筑的路面基层称为无机结合料稳定基层。优点：稳定性好，抗冻性能强，结构本身自成板体。缺点：耐磨性差，干缩，温缩，养生期长。无机结合料稳定材料的刚度介于柔性路面材料和刚性路面材料之间，常称之为半刚性材料。以此修筑的基层或

2、底基层亦称为半刚性基层或半刚性底基层。在我国已建成的高速公路和一级公路中，大多数路面采用了这种基层。第2页/共29页第1页/共29页第二页，共29页。10.2 10.2 无机结合料稳定无机结合料稳定无机结合料稳定无机结合料稳定(wndng)(wndng)材料的力学性质材料的力学性质材料的力学性质材料的力学性质第10章 无机结合(jih)料稳定基层p 强度特征p 应力-应变(yngbin)特性 p 疲劳特征 p 干缩特性 p 温度收缩特性 第3页/共29页第2页/共29页第三页，共29页。强度强度强度强度(qingd)(qingd)特征特征特征特征第10章 无机结合料稳定(wndng)基层抗拉强

3、度：小梁弯拉试验(shyn)抗弯拉强度直接拉伸试验(shyn)直接抗拉强度间接拉伸（劈裂）试验(shyn)间接拉伸强度（劈裂强度）抗压强度：无侧限抗压试验7d无侧限抗压强度 无机结合料稳定类混合料的抗弯拉强度，MPa；无机结合料稳定类混合料的无侧限抗压强度，MPa；龄期第4页/共29页第3页/共29页第四页，共29页。应力应力应力应力-应变应变应变应变(yngbin)(yngbin)特性特性特性特性第10章 无机(wj)结合料稳定基层无机结合料稳定类材料的回弹(hu dn)模量值主要同土类、结合料剂量及龄期、侧限应力有关，在较大范围内变动。三轴压缩试验三轴压缩试验应力-应变关系曲线非线性；在应

4、力水平较低时，应力-应变曲线近似线性回弹模量。室内承载板试验室内承载板试验 第5页/共29页第4页/共29页第五页，共29页。疲劳疲劳疲劳疲劳(plo)(plo)特征特征特征特征第10章 无机结合(jih)料稳定基层疲劳试验疲劳试验(shyn)方法：方法：弯拉疲劳试验弯拉疲劳试验(shyn)、劈裂、劈裂疲劳试验疲劳试验(shyn)。疲劳破坏：是在小于材料极限强度的应力反复作用下所产生的累积破坏。耐疲劳性能：是指某种材料对不同水平应力的反复作用的反应，它以不同应力水平达到破坏时的荷载反复作用次数（疲劳寿命）来表示。曲线对数坐标直线拟合疲劳试验结果：疲劳试验结果：第6页/共29页第5页/共29页第

5、六页，共29页。干缩特征干缩特征干缩特征干缩特征(tzhng)(tzhng)第10章 无机(wj)结合料稳定基层影响因素：结合料的类型和剂量、被稳定（或处治）土的类别（细粒土，中粒土或粗影响因素：结合料的类型和剂量、被稳定（或处治）土的类别（细粒土，中粒土或粗粒土）、粒料的含量、小于粒土）、粒料的含量、小于0.5mm的细土含量、塑性指数、小于的细土含量、塑性指数、小于0.002mm的粘粒含量的粘粒含量和矿物成分、制作和矿物成分、制作(zhzu)（室内试件）含水量和龄期等。（室内试件）含水量和龄期等。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

6、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。同一类半刚性材料：稳定细粒土同一类半刚性材料：稳定细粒土稳定粒料土稳定粒料土稳定粒料。稳定粒料。干缩：干缩：无机结合料稳定类材料经拌和压实后，由于水分挥发和混合料内部的水化作用，混合料的水分会不断减少。由此发生的毛细管作用、吸附作用、分子间力的作用、材料矿物晶体或凝胶体间层间水的作用和碳化收缩作用等引起材料体积收缩。指标指标：干缩应变、干缩系数、干缩量、失水量、失水率。第7页/共29页第6页/共29页第七页，共29页。温缩特征温缩特征温缩特征温缩特征(tzhng)(tzhng)第10章 无机

7、结合(jih)料稳定基层影响影响(yngxing)因素：含水量、集料或土的含量、土的矿物成分、环境温度、龄期因素：含水量、集料或土的含量、土的矿物成分、环境温度、龄期温缩特性：石灰土砂砾（温缩特性：石灰土砂砾（16.710-6）悬浮式石灰粉煤灰粒料（悬浮式石灰粉煤灰粒料（15.310-6）密实式密实式石灰粉煤灰粒料（石灰粉煤灰粒料（12.410-6）和水泥砂砾（）和水泥砂砾（5%7%水泥剂量为水泥剂量为1010-61510-6）。）。温缩：温缩：组成半刚性材料的三个相，即不同矿物颗粒组成的固相、液相（水）和气相在降温过程中相互作用的结果，使半刚性材料产生体积收缩，即温度收缩。修建初期修建初期：

8、温缩+干缩养生保护第8页/共29页第7页/共29页第八页，共29页。10.3 10.3 石灰稳定石灰稳定石灰稳定石灰稳定(wndng)(wndng)类基层类基层类基层类基层第10章 无机(wj)结合料稳定基层p 石灰稳定土强度形成原理p 影响石灰土强度的因素(yn s)p 石灰稳定土基层缩裂防治p 石灰稳定土混合料设计p 石灰稳定土层的施工概念：概念：在粉碎的土和原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中掺入适量消解后的石灰和水，按照一定技术要求，经拌和后，在最佳含水量时摊铺、压实及养生，其抗压强度符合规定要求的路面基层称为石灰稳定类基层。分类：分类：石灰土、石灰砂砾土、石灰碎石土。第9页/共2

9、9页第8页/共29页第九页，共29页。石灰稳定石灰稳定石灰稳定石灰稳定(wndng)(wndng)土强度形成原理土强度形成原理土强度形成原理土强度形成原理第10章 无机结合料稳定(wndng)基层离子交换作用结晶(jijng)作用 火山灰作用 碳酸化作用 Ca2+Na+、H+、K+第10页/共29页第9页/共29页第十页，共29页。影响影响影响影响(y(y ngxingxi ng)ng)石灰土强度的因素石灰土强度的因素石灰土强度的因素石灰土强度的因素第10章 无机结合料稳定(wndng)基层（1）土质）土质 塑性指数为塑性指数为1520的粘性土较好的粘性土较好;粒料和砂性土不宜粒料和砂性土不宜

10、;有机质含量有机质含量(hnling)大不宜。大不宜。（2）灰质）灰质 消石灰粉或生石灰粉，消石灰粉或生石灰粉，级以上的技术标准，妥善保级以上的技术标准，妥善保管管。（3）石灰剂量）石灰剂量 存在最佳石灰剂量，对于粘性土及粉性土为存在最佳石灰剂量，对于粘性土及粉性土为8%14%；对砂性土则为；对砂性土则为9%16%。（4）含水量）含水量 通过标准击实试验确定最佳含水量。通过标准击实试验确定最佳含水量。第11页/共29页第10页/共29页第十一页，共29页。影响石灰影响石灰影响石灰影响石灰(shhu)(shhu)土强度的因素土强度的因素土强度的因素土强度的因素第10章 无机结合料稳定(wndng

11、)基层（5）拌和及压实）拌和及压实 土的粉碎程度和拌和的均匀性；压实度（每增加土的粉碎程度和拌和的均匀性；压实度（每增加2%，抗压，抗压强度平均增加强度平均增加14.1%）。）。（6）养生条件与龄期）养生条件与龄期 温度高可使反应过程加快，一定温度高可使反应过程加快，一定(ydng)的湿度为结晶和的湿度为结晶和火山灰反应提供了必要的水。强度随龄期而缓慢增长，（火山灰反应提供了必要的水。强度随龄期而缓慢增长，（28d30%强度），强度增长期可达强度），强度增长期可达810年以上。年以上。第12页/共29页第11页/共29页第十二页，共29页。石灰稳定石灰稳定石灰稳定石灰稳定(wndng)(wnd

12、ng)土基层缩裂防治土基层缩裂防治土基层缩裂防治土基层缩裂防治第10章 无机结合料稳定(wndng)基层1)控制压实含水量控制压实含水量2)严格控制压实标准严格控制压实标准3)温缩的最不利季节温缩的最不利季节4)重视初期养护重视初期养护5)及早铺筑面层及早铺筑面层6)掺加集料掺加集料(砂砾、碎石等砂砾、碎石等)7)为了防止为了防止(fngzh)基层裂缝的反射：基层裂缝的反射：设置沥青碎石或沥青贯入式联结层；设置沥青碎石或沥青贯入式联结层；铺筑级配碎铺筑级配碎石过渡层；石过渡层；土工织物夹层；土工织物夹层；应力吸收层（应力吸收层（SAMI）；）；锯缝；锯缝；预裂。预裂。第13页/共29页第12页

13、/共29页第十三页，共29页。石灰稳定石灰稳定石灰稳定石灰稳定(wndng)(wndng)土混合料设计土混合料设计土混合料设计土混合料设计第10章 无机(wj)结合料稳定基层石灰土的强度标准混合料设计指标石灰土的强度标准混合料设计指标(zhbio)石灰土的强度标准根据相应的公路等级和在路面结构中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的层位而定。在规定温度保湿养生6d、浸水、浸水ld后无侧限抗后无侧限抗压强度标准见表。压强度标准见表。第14页/共29页第13页/共29页第十四页，共29页。石灰稳定石灰稳定石灰稳定石灰稳定(wndng)(wndng)土混合料

14、设计步骤土混合料设计步骤土混合料设计步骤土混合料设计步骤第10章 无机(wj)结合料稳定基层1)制备同一种土样、不同石灰剂量的石灰土混合料。制备同一种土样、不同石灰剂量的石灰土混合料。做基层用：做基层用：砂砾砂砾(sh l)土和碎石土：土和碎石土：5%、6%、7%、8%、9%。塑性指数小于塑性指数小于12的粘性土：的粘性土：10%、12%、13%、14%、16%。塑性指数大于塑性指数大于12的粘性土：的粘性土：5%、7%、9%、11%、13%。做底基层用：做底基层用：塑性指数小于塑性指数小于12的粘性土：的粘性土：8%、10%、11%、12%、14%。塑性指数大于塑性指数大于12的粘性土：的粘

15、性土：5%、7%、8%、9%、11%。2)确定混合料的最佳含水量和最大干密度确定混合料的最佳含水量和最大干密度(用标准重型击实试验用标准重型击实试验)。至少做三个不同石灰剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量，至少做三个不同石灰剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量，其余两个混合料的最佳含水量和最大干密度用内插法确定。其余两个混合料的最佳含水量和最大干密度用内插法确定。第15页/共29页第14页/共29页第十五页，共29页。石灰石灰石灰石灰(shhu)(shhu)稳定土混合料设计步骤稳定土混合料设计步骤稳定土混合料设计步骤稳定土混合料设计步骤第10章 无机(wj)结

16、合料稳定基层3)按最佳含水量与工地预期达到的压实密度制备按最佳含水量与工地预期达到的压实密度制备(zhbi)试件，进行强度试验，试件，进行强度试验，根据强度标准，选定合适的石灰剂量。根据强度标准，选定合适的石灰剂量。试件在规定温度试件在规定温度(冰冻地区冰冻地区202，非冰冻地区，非冰冻地区252)下保湿养生下保湿养生6d，浸水浸水1d，进行无侧限抗压强度试验，室内试验的平均抗压强度应符合，进行无侧限抗压强度试验，室内试验的平均抗压强度应符合 工地实际采用的石灰剂量应比室内试验确定的剂量稍工地实际采用的石灰剂量应比室内试验确定的剂量稍多一些，集中厂拌法施工时，可只增加多一些，集中厂拌法施工时，

17、可只增加0.5%；路拌；路拌法施工时，宜增加法施工时，宜增加1%。第16页/共29页第15页/共29页第十六页，共29页。石灰稳定石灰稳定石灰稳定石灰稳定(wndng)(wndng)土层施工土层施工土层施工土层施工第10章 无机结合(jih)料稳定基层路拌法施工路拌法施工准准备备下下承承层层施施工工放放样样摊摊铺铺(tn p)拌拌和和与与洒洒水水整型和碾压整型和碾压养生养生 厂拌法施工厂拌法施工拌和摊铺拌和摊铺(tn p)碾压养生碾压养生第17页/共29页第16页/共29页第十七页，共29页。10.4 10.4 水泥稳定水泥稳定水泥稳定水泥稳定(wndng)(wndng)类基层类基层类基层类基

18、层第10章 无机结合(jih)料稳定基层p 强度形成原理p 影响强度的因素p 混合(hnh)料组成设计p 水泥稳定土层的施工概念：概念：在粉碎的土或原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中，掺入适量的水泥和水，按照技术要求，经拌和摊铺，在最佳含水量下压实及养生成型，其抗压强度符合规定要求，以此修建的路面基层称为水泥稳定类基层。分类：分类：水泥土、水泥砂砾、水泥稳定碎石。第18页/共29页第17页/共29页第十八页，共29页。水泥稳定土强度水泥稳定土强度水泥稳定土强度水泥稳定土强度(qingd)(qingd)形成原理形成原理形成原理形成原理第10章 无机结合(jih)料稳定基层水泥的水化作用离子

19、交换(l z jio hun)作用 化学激发作用 碳酸化作用 Ca2+Na+、H+、K+硅酸三钙：2C3S+6H20C3S2H3+3CH硅酸二钙：2C2S+4H20C3S2H3+CH 铝酸三钙：C3A+6H2OC3AH6 铁铝酸四钙：C4AF+7H20C4AFH7 4CaO5SiO25H2O、4CaOAl2O319H2O、3CaOAl2O316H2O、CaOA12O310H2O第19页/共29页第18页/共29页第十九页，共29页。影响水泥稳定土强度影响水泥稳定土强度影响水泥稳定土强度影响水泥稳定土强度(qingd)(qingd)的因素的因素的因素的因素第10章 无机(wj)结合料稳定基层（1

20、）土质）土质 碎碎(砾砾)石和砂砾砂性土粉性土和粘性土。石和砂砾砂性土粉性土和粘性土。（2）水泥品种及剂量）水泥品种及剂量 硅酸盐类水泥较好，铝酸盐水泥较差，优先选用终凝时间较长硅酸盐类水泥较好，铝酸盐水泥较差，优先选用终凝时间较长(6h以上以上)的低强度水泥。水泥稳定土的强度随水泥剂量的增加而的低强度水泥。水泥稳定土的强度随水泥剂量的增加而增长，但过多的水泥用量，不经济，易开裂，水泥剂量为增长，但过多的水泥用量，不经济，易开裂，水泥剂量为4%8%较为合理。较为合理。（3）施工及养生）施工及养生 达到最佳密实度的含水量，满足完全水化和水解作用的需要。达到最佳密实度的含水量，满足完全水化和水解作

21、用的需要。混合混合(hnh)料须拌和均匀并充分压实。水泥土从开始加水拌和料须拌和均匀并充分压实。水泥土从开始加水拌和到完成压实的延迟时间要尽可能的短，一般要在到完成压实的延迟时间要尽可能的短，一般要在6h以内。以内。湿法养生；养生温度愈高，强度增长得愈快。湿法养生；养生温度愈高，强度增长得愈快。第20页/共29页第19页/共29页第二十页，共29页。水泥稳定土混合水泥稳定土混合水泥稳定土混合水泥稳定土混合(hnh)(hnh)料设计料设计料设计料设计第10章 无机(wj)结合料稳定基层水泥土的强度标准混合料设计指标水泥土的强度标准混合料设计指标 水泥土的强度标准根据相应水泥土的强度标准根据相应(

22、xingyng)的公路等级的公路等级和在路面结构中的层位而定，和在路面结构中的层位而定，7d无侧限抗压强度标准：。无侧限抗压强度标准：。第21页/共29页第20页/共29页第二十一页，共29页。水泥稳定土混合水泥稳定土混合水泥稳定土混合水泥稳定土混合(hnh)(hnh)料设计步骤料设计步骤料设计步骤料设计步骤第10章 无机结合(jih)料稳定基层1)制备制备(zhbi)同一种土样、不同水泥剂量的水泥稳定土混合料。同一种土样、不同水泥剂量的水泥稳定土混合料。做基层用：做基层用：中粒土和粗粒土：中粒土和粗粒土：3%、4%、5%、6%、7%塑性指数小于塑性指数小于12的土：的土：5%、7%、8%、9

23、%、11%其他细粒土：其他细粒土：8%、10%、12%、14%、16%做底基层用：做底基层用：中粒土和粗粒土：中粒土和粗粒土：3%、4%、5%、6%、7%塑性指数小于塑性指数小于12的土：的土：4%、5%、6%、7%、9%其他细粒土：其他细粒土：6%、8%、9%、10%、12%2)确定混合料的最佳含水量和最大干密度确定混合料的最佳含水量和最大干密度(用标准重型击实试验用标准重型击实试验)。至少做三个不同水泥剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量，至少做三个不同水泥剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量，其余两个混合料的最佳含水量和最大干密度用内插法确定。其余两个混合

24、料的最佳含水量和最大干密度用内插法确定。第22页/共29页第21页/共29页第二十二页，共29页。水泥水泥水泥水泥(shu(shu n)n)稳定土混合料设计步骤稳定土混合料设计步骤稳定土混合料设计步骤稳定土混合料设计步骤第10章 无机结合(jih)料稳定基层3)按最佳含水量与工地预期达到的压实密度制备试件，进行强度试按最佳含水量与工地预期达到的压实密度制备试件，进行强度试验验(shyn)，根据强度标准，选定合适的水泥剂量。，根据强度标准，选定合适的水泥剂量。进行进行7d无侧限抗压强度试验无侧限抗压强度试验(shyn)，室内试验，室内试验(shyn)的平均抗的平均抗压强度应符合压强度应符合 工地

25、实际采用的水泥剂量应比室内试验确定的剂量稍工地实际采用的水泥剂量应比室内试验确定的剂量稍多一些，集中厂拌法施工时，可只增加多一些，集中厂拌法施工时，可只增加0.5%；路拌法；路拌法施工时，宜增加施工时，宜增加1%。第23页/共29页第22页/共29页第二十三页，共29页。水泥稳定土层水泥稳定土层水泥稳定土层水泥稳定土层(t(t cn cn)施工施工施工施工第10章 无机结合(jih)料稳定基层施工工序：施工工序：准准备备下下承承层层拌拌和和与与摊摊铺铺整整型型和和碾碾压压(nin y)接缝处理接缝处理养生及交通管制养生及交通管制宜用厂拌法拌制混合料，并用摊铺机摊铺。施工期的最低气温应在5以上，

26、冰冻地区应在第一次重冰冻(-3-5)到来之前半个月到一个月完成。第24页/共29页第23页/共29页第二十四页，共29页。10.5 10.5 工业废渣稳定工业废渣稳定工业废渣稳定工业废渣稳定(wndng)(wndng)类基层类基层类基层类基层第10章 无机结合(jih)料稳定基层概念：一定数量的石灰和粉煤灰，或石灰和煤渣与其他集料（土）相配合，加入概念：一定数量的石灰和粉煤灰，或石灰和煤渣与其他集料（土）相配合，加入适量的水适量的水(通常为最佳含水量通常为最佳含水量)，经拌和、压实及养生后得到的路面结构层，当其，经拌和、压实及养生后得到的路面结构层，当其抗压强度符合规定要求时，称为石灰工业废渣

27、基层。抗压强度符合规定要求时，称为石灰工业废渣基层。分类：粉煤灰、煤渣、矿渣分类：粉煤灰、煤渣、矿渣(kun zh)、钢渣、煤矸石等。、钢渣、煤矸石等。第25页/共29页第24页/共29页第二十五页，共29页。材料材料材料材料(cilio)(cilio)要求要求要求要求第10章 无机结合(jih)料稳定基层（1）石灰）石灰 符合符合级以上的技术指标，尽量缩短存放时间。有效钙含量在级以上的技术指标，尽量缩短存放时间。有效钙含量在20%以上的等外石灰、贝壳石灰、珊瑚以上的等外石灰、贝壳石灰、珊瑚(shnh)石灰、电石渣等，应通过试石灰、电石渣等，应通过试验，当混合料的强度符合要求时，方可应用。验，

28、当混合料的强度符合要求时，方可应用。（2）废渣）废渣 粉煤灰中粉煤灰中SiO2、Al203和和Fe2O3的总含量应大于的总含量应大于70%，烧失量不超，烧失量不超过过20%，比表面积宜大于，比表面积宜大于2500cm2/g。煤渣的主要成分是煤渣的主要成分是SiO2、Al203，松干密度，最大粒径不应大于，松干密度，最大粒径不应大于30mm，颗粒组成宜有一定级配，且不含有害物质。，颗粒组成宜有一定级配，且不含有害物质。（3）粒料）粒料 粒料应少含或不含有塑性的土，集料压碎值，最大粒径，级配。粒料应少含或不含有塑性的土，集料压碎值，最大粒径，级配。第26页/共29页第25页/共29页第二十六页，共

29、29页。石灰工业废渣混合石灰工业废渣混合石灰工业废渣混合石灰工业废渣混合(hnh)(hnh)料组成设计料组成设计料组成设计料组成设计第10章 无机结合料稳定(wndng)基层 根据(gnj)强度标准，通过试验选取最适宜于稳定的土，确定石灰与粉煤灰或石灰与煤渣的比例，确定石灰粉煤灰或石灰煤渣与土(包括各种集料)的比例(质量比)，确定混合料的最佳含水量。采用石灰粉煤灰混合料做基层时，石灰与粉煤灰的比例常用为1214，稳定细粒土时，石灰粉煤灰与细粒土的比例为30709010，与集料的比应是20801585；采用石灰煤渣混合料作基层或底基层时，石灰与煤渣的比可以是1114，石灰煤渣与细粒土可以是111

30、4；石灰煤渣集料做基层或底基层时，石灰：煤渣：粒料可以是(79)(2633)(6758)。第27页/共29页第26页/共29页第二十七页，共29页。石灰工业石灰工业石灰工业石灰工业(gngy)(gngy)废渣基层施工废渣基层施工废渣基层施工废渣基层施工第10章 无机结合料稳定(wndng)基层施工过程中对各工序(gngx)的要求基本与石灰稳定土相同。对于高速公路和一级公路基层，宜用厂拌法拌制混合料，并用摊铺机摊铺。对于二级和二级以下的公路，用石灰工业废渣做基层和底基层时，可用路拌法施工。第28页/共29页第27页/共29页第二十八页，共29页。10.6 10.6 半刚性半刚性半刚性半刚性(nn xn xn)路面面层路面面层路面面层路面面层第10章 无机(wj)结合料稳定基层拌和法半刚性面层拌和法半刚性面层(min cn)：水泥砂浆水泥砂浆+乳化沥青（渣油）乳化沥青（渣油）+集料集料灌浆法半刚性面层灌浆法半刚性面层(min cn)：在大孔隙率的开级配沥青混凝土中灌注水泥在大孔隙率的开级配沥青混凝土中灌注水泥(砂砂)浆浆注浆前 注浆后 内部结构状态 第29页/共29页第28页/共29页第二十九页，共29页。