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1、1高等筑路材料高等筑路材料廖公云廖公云 副教授副教授Tel:13912975564 025-83790551Email：2第第4 4章章 无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料4课前提问课前提问为什么无机结合料稳定材料又称为为什么无机结合料稳定材料又称为“半刚半刚性材料性材料”？为什么为什么CTB和和LFTB会成为无机结合料稳会成为无机结合料稳定材料中的两大定材料中的两大“主力主力”？高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料5两个基本概念两个基本概念无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料在破碎的或原来松散在破碎的或原来
2、松散的土（包括各种粗、的土（包括各种粗、中、细粒土）中，掺中、细粒土）中，掺入足量的入足量的水泥水泥、石灰石灰或工业废渣材料或工业废渣材料和水，和水，经拌和得到的混合料，经拌和得到的混合料，在压实和养生后，在压实和养生后，抗抗压强度压强度符合规定要求符合规定要求的混合料。的混合料。半刚性材料半刚性材料用水泥、用水泥、石灰石灰或水硬或水硬性结合料性结合料等无机结合等无机结合料料处治的土或碎处治的土或碎（砾）（砾），前期具有柔性的性，前期具有柔性的性质，后期强度和刚度质，后期强度和刚度有大幅度的增长，但有大幅度的增长，但仍远小于水泥混凝土。仍远小于水泥混凝土。这样的混合料称为这样的混合料称为半半刚
3、性材料刚性材料。强度来源强度特征高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料6“半刚性半刚性”的由来的由来沥青混合料、级配碎石无机结合料稳定材料水泥混凝土25000刚性材料由于无机结合料稳定材料的刚度介于柔性材料和刚性材料之间，因此也被称为“半刚性材料”。Pause4-5高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料7结构定位结构定位大多用做沥青路面或水大多用做沥青路面或水泥路面的泥路面的基层或底基层基层或底基层。面层面层沥青混凝土沥青混凝土水泥混凝土水泥混凝土基层基层无机结合料稳无机结合料稳定材料定材料底基层底基层无机结合料稳无机结合料稳定材料定材料土基土基压实
4、土压实土改善土改善土最适合这两个层次的工作！高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料8沥青路面主要病害：沥青路面主要病害：反射裂缝反射裂缝路面裂缝基层开裂在荷载和温度的反复作用下，无机结合料基层上的裂缝逐渐向上反射，形成沥青路面的裂缝。无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料基层为什么会开裂？基层为什么会开裂？为什么说反射裂缝不为什么说反射裂缝不可避免？可避免？高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料9沥青路面主要病害：沥青路面主要病害：水损害水损害在沥青路面上产生反射裂缝后，水沿裂缝面逐渐渗入基层顶面，在高速车载的作用下，高压水流不断冲刷无机结合料稳定材料
5、基层上的细小颗粒，逐渐泵吸到路面，形成唧泥。路面唧泥为什么无机结合料稳定为什么无机结合料稳定材料基层沥青路面上的材料基层沥青路面上的水损害比较严重？水损害比较严重？采取哪些措施可以采取哪些措施可以尽量尽量避免这种破坏的发生？避免这种破坏的发生？高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料10结构功能及设计结构功能及设计承受车辆荷载的作承受车辆荷载的作用，起主要承重层用，起主要承重层的作用；的作用；优化材料设计，尽优化材料设计，尽量减小路面的反射量减小路面的反射裂缝；裂缝；优化材料设计，增优化材料设计，增强抵抗水损害的能强抵抗水损害的能力。力。面层面层沥青混凝土沥青混凝土水泥混凝
6、土水泥混凝土基层基层无机结合料稳无机结合料稳定材料定材料底基层底基层无机结合料稳无机结合料稳定材料定材料土基土基压实土压实土改善土改善土高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料11本章内容要点本章内容要点一、一、使用状况和分类使用状况和分类二、二、力学性能力学性能 三、三、收缩性能收缩性能 四、四、水稳定性水稳定性 五、疲劳性能五、疲劳性能七、七、配合比设计配合比设计 八、八、施工工艺及控制施工工艺及控制六、综合性能高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料12一、使用状况和分类一、使用状况和分类1.使用状况：国内（七五期间）使用状况：国内（七五期间）道路
7、名称道路名称沥沥青面青面层层厚度厚度(cm)和和类类型型基基层层厚度厚度(cm)和和类类型型底基底基层层厚度厚度(cm)和和类类型型沪嘉高速公路沪嘉高速公路46石灰粉煤灰碎石石灰粉煤灰碎石20砂砂砾砾广佛高速公路广佛高速公路4中粒式中粒式沥沥青混凝土青混凝土+5粗粒式粗粒式沥沥青混凝土青混凝土同上同上+6沥沥青碎石青碎石25水泥水泥级级配碎石或配碎石或水泥石屑水泥石屑(31)2528水泥石屑或水泥石屑或水泥土水泥土沈大高速公路沈大高速公路同上或同上或5+5+520水泥砂水泥砂砾砾或水泥或水泥矿矿渣渣砂砂砾砾或或矿矿渣渣京津塘高速公京津塘高速公路路2023中粒式中粒式沥沥青混凝青混凝土、土、粗粒
8、式粗粒式沥沥青混凝土和青混凝土和沥沥青碎石青碎石2025水泥粒料水泥粒料(碎碎石或石或砾砾石石)或石灰粉或石灰粉煤灰碎石煤灰碎石2535石灰土或水石灰土或水泥土、水泥石灰土、泥土、水泥石灰土、石灰粉煤灰土石灰粉煤灰土高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料13一、使用状况和分类一、使用状况和分类1.使用状况：国内（七五以后）使用状况：国内（七五以后）道路名称道路名称表面表面层层(cm)中面中面层层(cm)底面底面层层(cm)基基层层(cm)材料名材料名底基底基层层(cm)材料材料总总厚度厚度(cm)广州广州-深圳深圳4中中AC8密粗密粗AC+10密密BM10MB23水泥碎石
9、水泥碎石23级级配碎石配碎石+2232未未筛筛分碎石分碎石110路肩路肩100济济南南青青岛岛5中中SAC4中中SAC6粗粗AC5粗粗AC7BM6BM34水泥砂水泥砂砾砾20水泥砂水泥砂砾砾20水泥砂水泥砂砾砾15石灰土石灰土26石灰土石灰土26石灰土石灰土676461沪宁（江沪宁（江苏苏段）段）4AK-16A6粗粗AC-25I6粗粗AC-25I28二灰碎石二灰碎石30二灰碎石二灰碎石25二灰碎石二灰碎石33二灰土二灰土石家庄石家庄安阳安阳4中中SLH5粗粗SLH6LH-3020水泥碎石水泥碎石+20二灰碎石二灰碎石2040石灰石灰土土75高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材
10、材料料14一、使用状况和分类一、使用状况和分类1.使用状况：国外使用状况：国外从从1980年代中期开始，国外在高速公路中年代中期开始，国外在高速公路中很很少少使用无机结合料稳定材料，即使使用，也使用无机结合料稳定材料，即使使用，也是采用较是采用较厚厚的沥青层、较的沥青层、较薄薄半刚性材料作底半刚性材料作底基层的基层的“混合结构混合结构”。国外最常用的基层材料是国外最常用的基层材料是级配碎石级配碎石（Unbound material 或或Granular material）。）。与我国的使用状况存在很大差别（与我国的使用状况存在很大差别（薄薄沥青层、沥青层、厚厚半刚性材料）。半刚性材料）。高高等
11、等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料15一、使用状况和分类一、使用状况和分类按结合料类型分：按结合料类型分：水泥稳定材料水泥稳定材料（水泥稳定碎石等）（水泥稳定碎石等）石灰稳定材料石灰稳定材料（石灰土等）（石灰土等）石灰工业废渣稳定材石灰工业废渣稳定材料料（石灰粉煤灰碎石，简（石灰粉煤灰碎石，简称二灰碎石）称二灰碎石）按土的颗粒组成分：按土的颗粒组成分：稳定粗粒土稳定粗粒土（二灰稳定碎石等，常（二灰稳定碎石等，常用做基层）用做基层）稳定中粒土稳定中粒土（水泥稳定砂砾等，常（水泥稳定砂砾等，常用做基层）用做基层）稳定细粒土稳定细粒土（二灰稳定土等，常用（二灰稳定土等，常用做底基
12、层）做底基层）2.分类：分类：高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料16二、力学性能二、力学性能1.强度作用原理强度作用原理a（水泥稳定材料水泥稳定材料）（1）水泥水化作用）水泥水化作用（2）离子交换作用）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高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料17二、力学性能二、力学性能 1.强度作用原理强度作用原理a（水泥稳定材料水泥稳定材料）（1）水泥水化作用）水泥水化作用 硅酸三钙硅酸三钙 3CaOSiO2（C3S）硅酸二钙硅酸二钙 2CaOSiO2（C2S）铝酸三钙铝酸三钙 3CaOAl2O
13、3（C3A）铁铝酸四钙铁铝酸四钙 4CaOAl2O3Fe2O3（C4AF）强度形成的主要来源。水水泥泥成成分分高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料18二、力学性能二、力学性能硅酸硅酸盐盐水泥主要水泥主要矿矿物物组组成与特性成与特性矿矿物物组组成成硅酸三硅酸三钙钙（C3S）硅酸二硅酸二钙钙（C2S）铝铝酸三酸三钙钙（C3A）铁铝铁铝酸四酸四钙钙（C4AF）与水反与水反应应速度速度中中慢慢快快中中水水 化化 热热中中低低高高中中对对强强度的作用度的作用早早 期期良良差差良良良良后后 期期良良优优中中中中耐化学侵耐化学侵蚀蚀中中良良差差优优干干缩缩性性中中小小大大小小大致含量
14、（）大致含量（）35651040015515高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料19二、力学性能二、力学性能1.强度作用原理强度作用原理a（水泥稳定材料水泥稳定材料）两种水泥水化作用的区别（水泥稳定两种水泥水化作用的区别（水泥稳定土土 VS 水泥混凝土）水泥混凝土）土土（水泥稳定土）（水泥稳定土）具有非常高的比表面积和具有非常高的比表面积和亲水性亲水性；水泥稳定土中的水泥含量较少（水泥稳定土中的水泥含量较少（6%）；土对水泥的水化产物具有强烈的吸附性；土对水泥的水化产物具有强烈的吸附性；在一些土中常存在酸性介质环境。在一些土中常存在酸性介质环境。pause4高高等等筑筑
15、路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料20二、力学性能二、力学性能1.强度作用原理强度作用原理a（水泥稳定材料水泥稳定材料）（2）离子交换作用）离子交换作用水泥水化产物中的水泥水化产物中的Ca(OH)2含量很高，易形成富含量很高，易形成富含含Ca2+的碱性溶液环境；的碱性溶液环境；当溶液中富含当溶液中富含Ca2+时，因为时，因为Ca2+的电价高于的电价高于K+、Na+等离子，因此与电位离子的吸引力较强，从而等离子，因此与电位离子的吸引力较强，从而取代了取代了K+、Na+，成为反离子，同时，成为反离子，同时Ca2+使双电使双电层电位的降低速度加快。层电位的降低速度加快。Ca2+K+、N
16、a+增加强度和稳定性。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料21二、力学性能二、力学性能1.强度作用原理强度作用原理a（水泥稳定材料水泥稳定材料）（3）化学激发作用化学激发作用Ca2+的化学激发作用的化学激发作用 当粘土颗粒周围介质的当粘土颗粒周围介质的pH值值增加到一定程度时，增加到一定程度时，粘土矿物中的部分粘土矿物中的部分SiO2和和Al2O3的活性将被激发出的活性将被激发出来，与溶液中的来，与溶液中的Ca2+进行反应，生成新的矿物，进行反应，生成新的矿物，这些矿物主要是硅酸钙和铝酸钙系列，如这些矿物主要是硅酸钙和铝酸钙系列，如4CaO5SiO25H2O、4CaOA
17、l2O319H2O、3CaOAl2O316H2O、CaOAl2O310H2O等。等。增加强度和水稳定性。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料22二、力学性能二、力学性能1.强度作用原理强度作用原理a（水泥稳定材料水泥稳定材料）（4）碳酸化作用碳酸化作用水泥水化生成的水泥水化生成的Ca(OH)2，除了可与粘土矿物发，除了可与粘土矿物发生化学反应外，还可以进一步与空气中的生化学反应外，还可以进一步与空气中的CO2发发生碳化反应并生成碳酸钙晶体。生碳化反应并生成碳酸钙晶体。反应缓慢，作用较弱。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料23二、力学性能二、力学
18、性能1.强度作用原理强度作用原理b（石灰稳定材料石灰稳定材料）生石灰的主要成分：生石灰的主要成分：有效有效氧化钙氧化钙CaO和氧化镁和氧化镁MgO生石灰的熟化和硬化：生石灰的熟化和硬化：熟化：（消石灰或熟石灰）熟化：（消石灰或熟石灰）CaOH2OCa(OH)265.9kJ/mol 硬化：硬化：结晶和碳酸化结晶和碳酸化高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料24石灰的技术指标石灰的技术指标(JTJ 034-2000,(JTJ 034-2000,表表4.2.2)4.2.2)类别类别与指与指标标项项目目钙质钙质生石生石灰灰镁质镁质生石生石灰灰钙质钙质消石消石灰灰镁质镁质消石消石灰
19、灰IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII有效有效钙钙加氧化加氧化镁镁（%）858070807565656055605550未消解残渣（未消解残渣（5mm圆圆孔孔筛筛的的筛筛余）（余）（%）71117101420含水量（含水量（%）444444细细度度0.71mm方孔方孔筛筛筛筛余余（%）0110110.125mm方孔方孔筛筛累累计计筛筛余（余（%）13201320钙镁钙镁石灰的分石灰的分类类界限，界限，MgO含量含量(%)5 5 4 4高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料25化学激发作用二、力学性能二、力学性能 1.强度作用原理强度作用原理b（石灰稳定材料石灰
20、稳定材料）（1）离子交换作用（初期强度）离子交换作用（初期强度）（2）碳酸化反应（后期强度）碳酸化反应（后期强度）（3）火山灰反应（中后期强度）火山灰反应（中后期强度）（4）氢氧化钙的结晶反应氢氧化钙的结晶反应 强度主要来源。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料26二、力学性能二、力学性能1.强度作用原理强度作用原理c（工业废渣稳定材料工业废渣稳定材料）（1）常用材料：常用材料：粉煤灰（2）粉煤灰的相关参数粉煤灰的相关参数：密密 度度：19002400kg/m3（普通）（普通）25002800kg/m3（高钙（高钙15）比表面积：比表面积：27003500cm2/g 最
21、佳粒径：最佳粒径：530m湿排灰、干排灰湿排灰、干排灰 高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料27二、力学性能二、力学性能 1.强度作用原理强度作用原理c（工业废渣稳定材料）（3）粉煤灰的化学组成粉煤灰的化学组成氧化物含量：前三种氧化物含量应大于氧化物含量：前三种氧化物含量应大于70；三种粉煤灰（三种粉煤灰（CaO含量）：低钙（含量）：低钙（15）烧失量：应小于烧失量：应小于8（未燃煤的含量）（未燃煤的含量）成分成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3烧烧失量失量含量含量(%)40601540310250.52.510）变化不大；而在低温区，在其相应的冰点）变化
22、不大；而在低温区，在其相应的冰点附近出现负收缩（膨胀）现象，除水泥砂砾出现在附近出现负收缩（膨胀）现象，除水泥砂砾出现在0附近外，其余材料均发生在附近外，其余材料均发生在-10附近；附近；（2）含水量含水量对温度收缩系数影响极大，对温度收缩系数影响极大，饱水、风干状饱水、风干状态最小态最小；约在最佳含水量与半风干区间，温度收缩系；约在最佳含水量与半风干区间，温度收缩系数在温度数在温度T=010区间最大；当含水量低于风干含区间最大；当含水量低于风干含水量时，一般在水量时，一般在T=0-10温度区间有极小值，随后温度区间有极小值，随后又有不同程度的回升。又有不同程度的回升。自由状态下的温缩试验自由
23、状态下的温缩试验高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料485.5.温缩特性温缩特性5.3温缩特性影响因素温缩特性影响因素水泥剂量在水泥剂量在5时，水泥砂砾的温缩系数较时，水泥砂砾的温缩系数较小；在常用掺量范围内，二灰含量对二灰砂小；在常用掺量范围内，二灰含量对二灰砂砾的温缩系数影响不大。砾的温缩系数影响不大。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料495.5.温缩特性温缩特性5.4温缩机理温缩机理（1）固相外观胀缩性）固相外观胀缩性 就组成矿物的颗粒而就组成矿物的颗粒而言，言，原生矿物原生矿物一般有较小一般有较小的热胀缩性，而的热胀缩性，而新生成胶新生
24、成胶结物（次生矿物，如粘土结物（次生矿物，如粘土矿物）矿物）的热胀缩性较大。的热胀缩性较大。粉煤灰的热胀缩性最小。粉煤灰的热胀缩性最小。晶体势能曲线高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料505.5.温缩特性温缩特性5.4温缩机理温缩机理（2）水的影响）水的影响 无机结合料稳定材料内部广泛分布有空无机结合料稳定材料内部广泛分布有空隙，包括大空隙、毛细孔和胶凝孔。隙，包括大空隙、毛细孔和胶凝孔。重力水重力水存在于大空隙中，存在于大空隙中，毛细水毛细水存在于毛细孔和胶存在于毛细孔和胶凝孔中；凝孔中；表面结合水表面结合水存在于一切固体表面；存在于一切固体表面；层间水层间水存在于晶
25、胞和凝胶物层间；存在于晶胞和凝胶物层间；结构水和结构水和结晶水结晶水存在于矿物晶体结构内部。存在于矿物晶体结构内部。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料515.5.温缩特性温缩特性5.4温缩机理温缩机理（2）水的影响）水的影响扩张作用扩张作用：水有相当大的热胀缩系数（常温下达：水有相当大的热胀缩系数（常温下达70*10-6/），比固相部分的热胀缩系数大），比固相部分的热胀缩系数大47倍。倍。毛细管张力毛细管张力：毛细管张力只有当含水量在一定范围：毛细管张力只有当含水量在一定范围内时才存在，当材料过干或过湿时，毛细管张力消内时才存在，当材料过干或过湿时，毛细管张力消失，因
26、此，在干燥和饱和状态下，材料的温缩系数失，因此，在干燥和饱和状态下，材料的温缩系数较小。较小。冰冻作用冰冻作用：各空隙中的水在其冰点温度以下冻结时，：各空隙中的水在其冰点温度以下冻结时，体积增大体积增大9%，从而引起膨胀。，从而引起膨胀。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料526.6.小节小节（1）两种主要的收缩类型）两种主要的收缩类型干缩是主要的收缩类型，干缩可达到温缩的干缩是主要的收缩类型，干缩可达到温缩的410倍倍以上。以上。（2）收缩性能的测试）收缩性能的测试常采用百分表或应变片进行干缩和温缩的测试。常采用百分表或应变片进行干缩和温缩的测试。（3）收缩指标）收缩
27、指标干缩：干缩应变、失水率、干缩系数和平均干缩系数干缩：干缩应变、失水率、干缩系数和平均干缩系数温缩：温缩应变和平均温缩系数温缩：温缩应变和平均温缩系数高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料536.6.小节小节（4）干缩的主要影响因素）干缩的主要影响因素结合料含量、细料含量、含水量和养护龄期结合料含量、细料含量、含水量和养护龄期（5）干缩机理）干缩机理“毛细管张力作用毛细管张力作用”、“吸附水及分子间力吸附水及分子间力作用作用”、“矿物晶体或胶凝体的层间水作用矿物晶体或胶凝体的层间水作用”和和“碳化脱水作用碳化脱水作用”（6）温缩机理）温缩机理固体外观胀缩性和水的作用固体
28、外观胀缩性和水的作用高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料54四、水稳定性四、水稳定性1水稳定性研究的目的水稳定性研究的目的增强无机结合料稳定材料抵抗水损害的能力，增强无机结合料稳定材料抵抗水损害的能力，减少唧泥现象。减少唧泥现象。2水稳定性的分类水稳定性的分类抗冲刷性抗冲刷性测试：冲刷试验测试：冲刷试验指标：冲刷率（常为指标：冲刷率（常为5min内的冲刷速率）内的冲刷速率）抗冻性抗冻性测试：冻融试验测试：冻融试验指标：耐冻系数指标：耐冻系数高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料553.3.抗冲刷性抗冲刷性3.1抗冲刷性的测试设备抗冲刷性的测试设备旋
29、转刷旋转刷振动台振动台MTS试验装置试验装置高压冲洗法高压冲洗法评价：均能在一定程度上反映无机结合料稳定材料抵抗水侵蚀的能力，但均无法完美模拟现场有压水冲刷的现象，且冲刷机理不一。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料56养护龄期90d3.3.抗冲刷性抗冲刷性3.2水泥、二灰稳定材料抗冲刷性对比水泥、二灰稳定材料抗冲刷性对比主要结论：二灰稳定材料28d以内的抗冲刷性远小于水泥稳定材料；90d以后两者的抗冲刷性能相差不大。在实际使用中应优先采用水泥稳定材料。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料574.4.抗冻性抗冻性材料材料配合比配合比抗抗压压强强度
30、度（MPa）冻冻融抗融抗压压强强度度（MPa）耐耐冻冻系数系数28d90d28d90d28d90d水泥砂水泥砂砾砾3：972.623.821.782.330.680.615：953.484.251.922.550.550.60二灰碎二灰碎石石5：15：801.863.720.571.970.310.538：32：602.794.830.331.940.120.40注：注：1。耐耐冻冻系数系数冻冻融融强强度度/抗抗压压强强度度；2。试试件尺寸件尺寸515cm，平行，平行试验试验个个数数为为9个。个。主要结论：水泥稳定材料的抗冻性要优于二灰稳定材料；材料的抗冻性与其抗压强度之间不存在绝对的对应关系
31、。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料585.5.提高水稳定性的措施提高水稳定性的措施加强路面结构排水，采取加强路面结构排水，采取“排防结合排防结合”的的设计原则，减少降雨和地下水的不利影响；设计原则，减少降雨和地下水的不利影响；加强无机结合料稳定材料的配合比设计，加强无机结合料稳定材料的配合比设计，尽量减少细集料用量；尽量减少细集料用量；在可能的情况下，尽可能采用水泥稳定类在可能的情况下，尽可能采用水泥稳定类材料，提高抗冲刷能力；材料，提高抗冲刷能力；及时进行路面的裂缝修补。及时进行路面的裂缝修补。pause5高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料
32、料59五、疲劳性能五、疲劳性能1.疲劳试验方法疲劳试验方法试验路（试验路（AASHO试验路）试验路）真实路面真实路面 真实荷载与气候真实荷载与气候足尺路面（足尺路面（ALF、HVS和环道试验等）和环道试验等）足尺路面（足尺路面（full-scale pavement）模拟荷模拟荷载载 模拟环境模拟环境室内试件疲劳试验室内试件疲劳试验通常意义上的疲劳试验，包括弯拉（曲）疲通常意义上的疲劳试验，包括弯拉（曲）疲劳试验和劈裂疲劳试验等。劳试验和劈裂疲劳试验等。Pause4-7高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料60五、疲劳性能五、疲劳性能2.室内试件疲劳试验方法室内试件疲劳试
33、验方法弯拉（曲）疲劳试验弯拉（曲）疲劳试验弯拉（曲）疲劳试验中试件实际为弯拉（曲）疲劳试验中试件实际为单向应力单向应力状态（梁试件），试验较为烦琐。状态（梁试件），试验较为烦琐。劈裂疲劳试验劈裂疲劳试验又称为间接拉伸试验，试件承受又称为间接拉伸试验，试件承受双向应力双向应力状状态（圆柱体试件），操作简便。态（圆柱体试件），操作简便。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料613.3.弯拉（曲）疲劳与劈裂疲劳的对比弯拉（曲）疲劳与劈裂疲劳的对比弯拉（曲）疲劳试验弯拉（曲）疲劳试验劈裂疲劳试验劈裂疲劳试验PPPPPP111133a压条的宽度压条的宽度(mm)；半压条宽对应的圆心
34、角；半压条宽对应的圆心角；a2Pause3-6高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料62劈裂试验用压条劈裂试验用压条试件尺寸试件尺寸（mm）宽度宽度a（mm）弧面半径弧面半径（mm）半压条宽半压条宽对应的圆对应的圆心角心角（rad）系数系数5050 6.35 25 0.1270.012526100100 12.70 500.1270.006263150150 18.75 75 0.1250.004178高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料633.3.弯拉（曲）疲劳与劈裂疲劳的对比弯拉（曲）疲劳与劈裂疲劳的对比劈裂疲劳试验劈裂疲劳试验所得疲劳寿命远小
35、于所得疲劳寿命远小于弯弯拉（曲）疲劳试验拉（曲）疲劳试验所得疲劳寿命，与所得疲劳寿命，与其受力状态是密切相关的。其受力状态是密切相关的。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料644.4.疲劳方程形式疲劳方程形式疲劳方程形式：疲劳方程形式：单对数疲劳方程单对数疲劳方程双对数疲劳方程双对数疲劳方程重复荷载作用次数重复荷载作用次数（疲劳寿命疲劳寿命）重复应力与极限强重复应力与极限强度之比（度之比（应力比应力比）高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料655.5.典型的疲劳试验结果典型的疲劳试验结果典型的疲劳试验结果典型的疲劳试验结果高高等等筑筑路路材材料料无
36、无机机结结合合料料稳稳定定材材料料665.5.典型的疲劳试验结果典型的疲劳试验结果疲劳试验的特点：疲劳试验的特点：强度愈大、刚度愈小，其疲劳寿命就愈长；强度愈大、刚度愈小，其疲劳寿命就愈长；疲劳寿命疲劳寿命变异性较大变异性较大，不同的保证率得到的，不同的保证率得到的疲劳寿命不同（保证率愈大，疲劳寿命愈小）；疲劳寿命不同（保证率愈大，疲劳寿命愈小）；半对数疲劳方程的斜率很小，表明应力水平半对数疲劳方程的斜率很小，表明应力水平的少量变化将导致无机结合料稳定材料的疲的少量变化将导致无机结合料稳定材料的疲劳寿命产生较大的变化。（劳寿命产生较大的变化。（重载车的危害重载车的危害）高高等等筑筑路路材材料料
37、无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料67六、综合性能六、综合性能1.性能分类性能分类力学性能力学性能收缩性能收缩性能水稳定性水稳定性疲劳性能疲劳性能四种性能之间是否存四种性能之间是否存在内在联系？在内在联系？可否采用单一指标来可否采用单一指标来表征其综合性能？表征其综合性能？高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料682.2.性能之间的联系性能之间的联系（1）力学性能）力学性能 VS 收缩性能（干缩）收缩性能（干缩）水泥水泥剂剂量量（）（）水泥水泥稳稳定碎石定碎石7d抗抗压压强强度度（MPa）最大干最大干缩应变缩应变（106）最大平均干最大平均干缩缩系数系数（106）42.
38、9328532.453.0624527.863.4411526.785.6120533.1力学性能（抗压强度）增加，收缩性力学性能（抗压强度）增加，收缩性能（干缩）存在最佳值。能（干缩）存在最佳值。（非单调）（非单调）高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料692.2.性能之间的联系性能之间的联系（1）力学性能）力学性能 VS 收缩性能（温缩）收缩性能（温缩）水泥水泥剂剂量量（）（）水泥砂水泥砂砾砾温温缩缩系数（系数（106）0-5-10-1536.9 10.0 13.1 13.1 412.5 15.0 15.6 16.3 58.1 8.8 10.0 10.0 610.3
39、11.3 12.4 14.1 78.1 7.4 9.1 11.3 力学性能（抗压强度）增加，收缩性力学性能（抗压强度）增加，收缩性能（温缩）存在最佳值。能（温缩）存在最佳值。（非单调）（非单调）高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料702.2.性能之间的联系性能之间的联系（2）力学性能）力学性能 VS 水稳定性水稳定性力学性能（抗压强度）增加，水稳定力学性能（抗压强度）增加，水稳定性也越好。性也越好。（单调）（单调）高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料712.2.性能之间的联系性能之间的联系（3）力学性能）力学性能 VS 疲劳性能疲劳性能力学性能（
40、抗压强度）增加，疲劳性力学性能（抗压强度）增加，疲劳性能也越好。能也越好。（单调）（单调）高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料722.2.性能之间的联系性能之间的联系（4）力学性能）力学性能VS其他性能（汇总）其他性能（汇总）基基层层材料材料类类型型力学性能力学性能（抗（抗压压强强度）度）收收缩缩性能性能水水稳稳定性定性（抗冲刷（抗冲刷性）性）疲疲劳劳性能性能干干缩缩温温缩缩水泥水泥稳稳定材料定材料二灰二灰稳稳定材料定材料/（基本）（基本）注：注：“”表示上升或增加；表示上升或增加；“”表示下降或减小；表示下降或减小；“”表示先表示先下降后上升；下降后上升；“”表示呈波
41、浪形；表示呈波浪形；“/”表示两表示两者无明者无明显显关系。关系。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料733.3.综合性能指标综合性能指标(综合压缩模量综合压缩模量)（1）综合压缩模量定义：）综合压缩模量定义：高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料743.3.综合性能指标综合性能指标(综合压缩模量综合压缩模量)（2）综合压缩模量参数建议值：）综合压缩模量参数建议值：参数参数潮湿系数潮湿系数Wmd参数参数年均气温年均气温Tnt备备 注注0.50.00.21.01.52.00.81.01.01.5200.150.251.01.5注：注：1.潮湿系数潮湿
42、系数W=R/Z，其中，其中R为为年均降水量（年均降水量（mm），），Z为为年均蒸年均蒸发发量量（mm）；）；2.当当m+n1时时，以，以m取取值为值为准，且必准，且必须满须满足足m+n1的条件。的条件。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料753.3.综合性能指标综合性能指标(综合压缩模量综合压缩模量)（3）综合压缩模量运用（示例）：）综合压缩模量运用（示例）：水泥稳定材料：水泥稳定材料：14799MPa；二灰稳定材料：二灰稳定材料：4227MPa。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料76七、配合比设计七、配合比设计1.配合比设计强度标准（公路路面
43、基层施配合比设计强度标准（公路路面基层施工技术规范工技术规范JTJ 034-2000）无机无机结结合料合料稳稳定材料的定材料的7d饱饱水抗水抗压压强强度的度的标标准准值值（MPa）公路等公路等级级结结合料合料类类型型二二级级和二和二级级以下公路以下公路一一级级和高速公路和高速公路石灰石灰基基 层层0.8底基底基层层0.50.70.8水泥水泥基基 层层2.5335底基底基层层1.521.52.5石灰粉煤灰石灰粉煤灰（1：21：4）基基 层层0.60.80.81.1底基底基层层0.50.6高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料772.2.配合比设计步骤配合比设计步骤取样筛分级
44、配组成制备试件尺 寸数 量含水量干密度保 湿保 温时 间养 生强度标准下波动限选定剂量+0.51.0%实用剂量材料组成设计测抗压强度平均值R标准值S偏差系数C击实试验 抗压强度试验 确定剂量 高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料78击实试验击实试验（1）取样筛分）取样筛分从料场选择有代表性的试样，进行筛分；从料场选择有代表性的试样，进行筛分；（2）级配组成（）级配组成（矿料配合比矿料配合比）图解法图解法试算法试算法 “优势粒径法优势粒径法”（所谓优势粒径是指某种（所谓优势粒径是指某种集料中在某级筛孔上占有绝对优势的粒径，集料中在某级筛孔上占有绝对优势的粒径，即分计筛余最
45、大的粒径）即分计筛余最大的粒径）高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料79击实试验击实试验（3）制备不同结合料剂量的混合料试样）制备不同结合料剂量的混合料试样（混合料配合比混合料配合比）按不同类型的混合料，预估其用水量按不同类型的混合料，预估其用水量；至少需要制备三种剂量的混合料试样；至少需要制备三种剂量的混合料试样；（4）确定各种混合料的）确定各种混合料的最佳含水量和最最佳含水量和最大干密度大干密度进行进行击实试验击实试验，测定和计算干密度和含水量，测定和计算干密度和含水量确定最佳含水量和最大干密度确定最佳含水量和最大干密度高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳
46、稳定定材材料料80抗压强度试验抗压强度试验（1）制备无侧限抗压强度试件）制备无侧限抗压强度试件按上述最佳含水量和最大干密度制备抗压强度试件；按上述最佳含水量和最大干密度制备抗压强度试件；平行试件平行试件的个数与偏差系数有关，一般为的个数与偏差系数有关，一般为913个。个。（2）试件养生）试件养生在规定温度（北方在规定温度（北方202，南方，南方252）下保湿养）下保湿养生生6d（或（或27d），浸水），浸水1d。（3）抗压强度测试与计算）抗压强度测试与计算将试件放在试验仪的升降台上（台上先放一偏球座），将试件放在试验仪的升降台上（台上先放一偏球座），以以1mm/min的速度加载，记录试件破坏时
47、的最大压的速度加载，记录试件破坏时的最大压力力P。按按RcP/A计算试件的计算试件的抗压强度抗压强度。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料81确定剂量确定剂量（1）选定合理的结合料剂量）选定合理的结合料剂量（2）实际使用剂量）实际使用剂量增加增加0.51.0%保证率系数设计值偏差系数pause6平均值高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料82八、施工工艺及控制八、施工工艺及控制1.基本过程基本过程混合料拌和（拌和机）混合料拌和（拌和机）混合料运输（自卸卡车）混合料运输（自卸卡车）混合料摊铺（摊铺机）混合料摊铺（摊铺机）混合料碾压（压路机）混合料碾压
48、（压路机）横缝、纵缝设置横缝、纵缝设置质量管理及验收质量管理及验收养生及交通管制养生及交通管制高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料832.2.混合料拌和混合料拌和（1）备料）备料贮料场地硬化贮料场地硬化集料分别堆放集料分别堆放细集料加盖雨棚细集料加盖雨棚（2）上料）上料按比例控制各料斗上按比例控制各料斗上料料速度速度控制进控制进水水速度速度（3）拌和）拌和强制式拌和机等进行拌强制式拌和机等进行拌和和检查拌和均匀性、在线检查拌和均匀性、在线配合比配合比各档集料（各档集料（34档）以及结合料档）以及结合料较最佳含水量较最佳含水量大大1左右左右拌和运输摊铺碾压接缝质量养生高高
49、等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料843.3.混合料运输混合料运输（1）备车）备车大吨位自卸卡车大吨位自卸卡车（2）装车）装车清洗车厢清洗车厢不允许自由跌落不允许自由跌落 应前后移动装料，应前后移动装料，防止离析（画图）防止离析（画图）（3）运输）运输尽快运输到现场尽快运输到现场覆盖篷布，尽量减覆盖篷布，尽量减少水分损失少水分损失拌和运输摊铺碾压接缝质量养生高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料854.4.混合料摊铺混合料摊铺（1）检查）检查下承层表面，并洒水湿下承层表面，并洒水湿润润摊铺机运转情况摊铺机运转情况调整好传感器臂与控制调整好传感器臂与控
50、制线的关系（控制高程）线的关系（控制高程）（2）摊铺）摊铺宜连续摊铺，禁止停机宜连续摊铺，禁止停机待料待料 适宜速度：适宜速度：1m/min左左右右 列队方式：两台梯队摊列队方式：两台梯队摊铺铺离析处理：及时消除粗离析处理：及时消除粗细集料离析现象细集料离析现象检查：摊铺均匀性检查：摊铺均匀性拌和运输摊铺碾压接缝质量养生松铺系数：某路面结构层摊铺厚度与压实（设计）松铺系数：某路面结构层摊铺厚度与压实（设计）厚度的比值。是施工质量控制的一个重要指标，一厚度的比值。是施工质量控制的一个重要指标，一般通过试铺段的施工来确定。般通过试铺段的施工来确定。Pause4-8高高等等筑筑路路材材料料无无机机结