基层底基层材料试验检测方法

基层、底基层材料试验检测方法,长安大学公路灾防治害研究所 毛雪松,概述,基层、底基层类型 材料力学特性： 半刚性、柔性、刚性。 材料组成： 有结合料类（无机、有机）和无结合料类。,各类基层、底基层的种类,半刚性基层、底基层 水泥稳定类、石灰工业废渣类、石灰稳定类及综合稳定类（石灰粉煤灰、水泥石灰稳定类） 柔性基层 有机结合料稳定类（沥青碎石、贯入式等）和无粘结粒料类（级配碎石、级配砾石、添隙碎石、级配碎砾石） 沥青稳定类材料可用于高速公路、一级和二级公路的基层或调平层。 级配碎石适用于各级公路的基层和底基层，也可用于沥青面层与半刚性基层之间的过渡层。 级配砾石、级配碎砾石、天然砂砾可用于二级和二级以下公路基层，也可用各级公路的底基层。,各类基层、底基层的种类,刚性基层 贫混凝土基层、水泥混凝土基层以及连续配筋水泥混凝土基层。适用重交通、特重交通。,基层、底基层材料技术要求,适用场合 水泥类、石灰粉煤灰稳定材料 适用各级公路的底基层和基层，但稳定细粒土不能做高级路面的基层。 石灰稳定类材料 使用各级公路的底基层，也可以做二级和二级以下公路的底基层和基层；但石灰稳定细粒土及粒料含量少于50的碎（砾）石灰土不能做高级路面的基层。,水泥稳定类基层、底基层组成材料,细粒土 土均匀系数5(10)，液限17,宜采用石灰、或水泥和石灰综合稳定。 有机质含量2%的土必须用石灰处理，闷料一夜再用水泥稳定。 硫酸盐含量0.25的土，不应用水泥稳定。 压碎值 级配 骨架密实型、逐级填充。 水泥要求 普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥都可，但初凝4h;终凝6h. 不得采用早强、快硬及已受潮变质水泥。 强度32.5或42.5。,石灰工业废渣类基层、底基层组成材料技术要求,二灰土、二灰碎石、二灰矿渣 石灰 按有效钙氧化镁含量将石灰化为三级。 粉煤灰 要求：活性（SiO2、Al2O3、Fe2O3）70%；烧失量2500cm2/g. 土 塑性指数12-20,有机质含量10%,石灰稳定类基层、底基层组成材料技术要求,塑性指数15-20. 稳定无塑性指数的级配砂砾、碎石和未筛分碎石，应添加15左右的粘性土。 塑性指数15更适用水泥和石灰综合稳定。 塑性指数0.8%和有机质含量超过10%的土，不宜用石灰稳定。,综合稳定类基层、底基层组成材料的技术要求,当水泥用量占结合料总质量的30以上时，应按水泥稳定类进行设计，否则按石灰稳定类设计。,基层、底基层混合料组成设计方法,设计依据 根据7d浸水无侧限抗压强度标准。 设计内容 集料级配、结合料的最佳剂量、最佳含水量和最大干密度。,水泥稳定类混合料组合设计,一般规定 无侧限抗压强度标准（表6-5) 采用综合稳定类时，水泥用量占结合料含量30以上，按水泥稳定类技术要求设计。 原材料实验 1.土：颗粒分析、液限和塑性指数、相对密度、击实实验、碎石和砾石的压碎值、有机质含量、硫酸盐含量。 2.级配不良的碎石、碎石土、砂砾、砂，要改善级配。 3. 检验水泥的标号和凝结时间。,水泥稳定类混合料组合设计,设计步骤 按表6-15所列水泥剂量配制同一种土样、不同水泥剂量的混合料。 确定最佳含水量和最大干密度，至少3个剂量。 按规定压实度分别计算不同水泥剂量试件应有的干密度。 按最佳含水量和计算得到的干密度制件。 试件进行养生7d，最后1d浸水后进行无侧限抗压强度。北方：温度202；南方252。 判断试件强度是否能满足表6-5要求。 工地实际采用水泥剂量应比室内试验确定的剂量多0.3%-1.0%.采用集中厂拌法时应比室内试验确定的剂量多0.3%-0.5%. 同时应满足最小剂量要求。,石灰工业废渣类混合料组合设计,一般规定 无侧限抗压强度标准（表6-5) 石灰煤渣（土）、二灰级配集料（土）针对不同的层位的石灰分别与煤渣、粉煤灰的比例。 为提高石灰工业废渣的早期强度，可外加12的水泥。 原材料实验 颗粒分析、液限和塑性指数、相对密度、石料的压碎值、有机质含量、石灰的有效钙氧化镁含量、粉煤灰的活性、细度、比表面积。,设计步骤 （1）制备不同比例的石灰粉煤灰混合料，即确定石灰和粉煤灰比例。 （2）制备45种不同配合比。 （3）最佳含水量和最大干密度。 （4）制件、养生进行无侧限抗压强度测试。 （5）判断强度能否满足。,石灰工业废渣类混合料组合设计,石灰稳定类混合料组合设计,基本与水泥水泥稳定类混合料组合设计相同。,基层、底基层材料试验检测方法,氧化钙和氧化镁含量测试方法 （1）有效氧化钙的测试方法 适用测定各种石灰的有效氧化钙含量，评定石灰质量的主要指标。 原理：与盐酸反应。 关键：确定盐酸标准溶液的当量浓度和滴定时消耗盐酸的体积。 （2）氧化镁的测试方法 适用测定各种石灰的总氧化镁含量。 原理：EDTA二钠标准溶液与、氧化镁的反应。 关键：确定EDTA二钠标准溶液与氧化钙和氧化镁的关系。 （3）有效氧化钙和氧化镁的简易测试方法 适用氧化镁含量在5以下的低镁石灰。,水泥或石灰剂量测定方法（EDTA滴定）,目的和适用范围 适用于在工地快速测定水泥和石灰稳定土中的水泥和石灰的剂量，并可以检查拌和的均匀性。 试剂 0.1mol/L乙二胺四乙酸二钠（EDTA二钠）、10氯化铵溶液、1.8氢氧化钠溶液、钙红指示剂 原理 EDTA二钠与石灰（水泥）反应 关键 标准曲线,水泥或石灰剂量测定方法（EDTA滴定）,准备标准曲线 （1）取样：取工地水泥和集料，过筛（2.0mm);确定含水量。 （2）确定混合料的组成 确定土、水泥、水的组成。 （3）配制种5不同水泥剂量的试样：分别是2、4、6、8、10的水泥土混合料试样。 （4）取盛有试样的搪瓷杯，加入10氯化铵溶液，搅拌，放置一段时间，出现澄清悬浮液为止。 （5）取出部分澄清悬浮液，加入1.8%的氢氧化钠溶液、钙红指示剂，摇匀，呈现玫瑰红色。加入EDTA二钠标准液滴定到纯蓝色，记录EDTA二钠标准液的消耗量。 （6）依次作出不同剂量的试样消耗EDTA二钠标准液的数量。 （7）以水泥剂量为横坐标，以EDTA二钠标准液消耗量为纵坐标，绘制标准曲线。,水泥或石灰剂量测定方法（EDTA滴定）,试验步骤 （1）选取代表水泥稳定土，放入搪瓷杯，加入10氯化铵溶液，搅拌，放置一段时间，出现澄清悬浮液为止。 （2）取出部分澄清悬浮液，加入1.8%的氢氧化钠溶液、钙红指示剂，摇匀，呈现玫瑰红色。加入EDTA二钠标准液滴定到纯蓝色，记录EDTA二钠标准液的消耗量。 （3）利用所绘制的标准曲线，根据所消耗的EDTA二钠标准液的数量确定水泥剂量。 注意事项 （1）如果素集料或水泥改变以及同一次配制的EDTA二钠标准液用完，必须重做标准曲线。 （2）氯化铵溶液最好当天用完。,含方法水量的测试,目的和适用范围 用于测定无机结合料稳定土含水量的方法。 试验步骤 与土工中测试土体含水量基本相同。,击实试验方法,目的和适用范围 （1）在规定的试筒（重型击实）内，对水泥稳定土、石灰稳定土及石灰（或水泥）粉煤灰稳定土进行击实试验，确定最佳含水量和最大干密度。 （2）集料的最大粒径宜控制在25mm以内，最大不得超过40mm。 试验的要点 （1）细粒土，过5mm筛，用甲法、乙法。 （2）粒径大于25mm颗粒含量多，用丙法。 不同：试件尺寸不同、每层锤击次数也不同。,击实试验方法,试验步骤 将已筛分的试样用四分法逐次分小，至最后取约10-15kg。再用四分法将已取出的试料分成5-6份. 预定5-6个不同含水量，依次差1-2，至少有2个大于和2个小于最佳含水量。 按预定含水量制备试件。将试料平铺金属盘内，按预定含水量将试料拌匀，并进行闷料。粘性土1224h；粉性土68h，砂砾、砂性土4h；未筛分碎石、砂砾可缩短2h。 将所需的稳定剂水泥加入浸润后的试料中，并进行拌和均匀，加入水泥的试样拌和后，在1h内完成击实试验。 试筒套环与击实底板紧密连接。分5层装样，每层按规定击实后，并进行拉毛，最后一层试样击实后，试样高度超出试筒顶不得大于6mm。 用刮土刀对试筒内的土样进行刮平，并擦净试筒外壁，并称取重量。 用脱模器推出试样，自试样内部从上至下取2个样品，测定含水量，含水量差异1. 进行其他含水量的含水量测试。 计算土体的干密度，绘制含水量和干密度曲线，确定最佳含水量和最大干密度。,无侧限抗压强度试验方法,目的和适用范围 本试验方法适用于测定无机结合料稳定土试件无侧限抗压强度，有室内配合比设计试验及现场检测。 试验方法 按照预定干密度用静力压实法制备试件以及锤击法制备试件，试件高：直径1：1的圆柱体。 取样频率与偏差系数有关 CV15%,取13试件。,无侧限抗压强度试验步骤,1.备料 2.确定无机结合料的最佳含水量和最大干密度 3.制试件：,无侧限抗压强度试验步骤,4.按预定的干密度制件 5.养生,无侧限抗压强度试验步骤,无侧限抗压强度评定要点,试件的平均强度,应满足下式要求：,：设计抗压强度；,高速公路、一级公路：保证率95，,其他公路：保证率90，,间接抗拉强度试验方法,目的和适用范围 本试验方法适用于测定无机结合料稳定土试件间接抗拉强度。 试验方法 按照预定干密度用静力压实法制备试件以及锤击法制备试件，试件高：直径1：1的圆柱体。 养生要点 水泥稳定土、水泥粉煤灰稳定土的养生时间3个月；石灰稳定土和石灰粉煤灰稳定土6个月。 北方：温度202；南方252。 养生最后1天，将试件浸泡水中。,间接抗拉强度试验步骤,1.备料 2.制件：同无侧限抗压强度试验方法 3.养生： 水泥稳定土、水泥粉煤灰稳定土的养生时间3个月；石灰稳定土和石灰粉煤灰稳定土6个月。 北方：温度202；南方252。 养生最后1天，将试件浸泡水中。,间接抗拉强度试验步骤,试验步骤 （1）取出试样，吸干表面自由水，称试件质量。 （2）量取试件高度。 （3）在压力机的升降台上置一压条，将试件横置于压条上，试件的定面也放置一压条，等速加载，记下破坏时的最大压力。 （4）从试件中取代表的样品测含水量。,室内抗压方法回弹模量试验,目的和适用范围 在室内对无机结合料稳定材料试件进行抗压回弹模量的试验。 试件制备 试料准备同无侧限抗压强度试验方法。 按击实试验方法确定最佳含水量和最大干密度。 制件时，注意结合料的类型，对于水泥类制件成型前1个小时加入拌和；其他结合料可与土体一起拌和。 养生同无侧限抗压强度试验方法。,室内抗压方法回弹模量试验步骤,试件端面处理 试件浸水一昼夜 安置千分表 预压 千分表归零，并记录初读数 逐级加载卸载，读取并记录千分表读数,承载比（CBR）试验法,定义 指试料贯入量达到2.5mm时，单位压力对标准碎石压入相同贯入量时标准强度的比值。 目的和适用范围 适用于在规定的试筒内制件后，对各种土和路面基层、底基层材料进行承载比试验。 试验要点 试件要浸泡4昼夜后，进行承载比测试。 如果贯入量为5mm时的承载比大于2.5mm的承载比，试验要重做；如果结果仍然如此，采用5mm时的承载比。,承载比（CBR）试验步骤,泡水测膨胀量的步骤： 更换试件成型时的滤纸 安装附有调节杆的多孔板，多孔板上加4块荷载板； 试筒与多孔板放入试槽，安装百分表； 读取初读数； 向试槽放水； 泡水终了，读取终读数。 贯入试验： 泡水终了试件放置试验仪升降台上，调整球座使贯入杆与试件顶面全接触，在贯入杆周围放置4块荷载板。 贯入杆上加45N荷载，使得百分表归零。 加荷记录读数。,