C无机结合料路面ppt课件

路基路面工程HongxiaTAN第12章无机结合料稳定路面路基路面工程HongxiaTAN 1、概念 在粉碎的或原状松散的土中，掺入一定量的无机结合料和水，经拌和得到的混合料经压实、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材料，以此修筑的路面称为无机结合料稳定路面。2、优缺点 板体性好，具有一定的抗拉强度；稳定性好，抗冻性强；强度和刚度随着龄期而增长；经济性好；干缩温缩大，耐磨性差；3、适用结构层 路面结构的基层和底基层 12.1 概述路基路面工程HongxiaTAN12.2 品种 石灰、水泥、工业废渣粉煤灰、煤渣、钢渣稳定土或集料，主要有：石灰稳定土；石灰砂砾水泥稳定土；水泥砂砾石灰、粉煤灰稳定土；石灰、粉煤灰碎石石灰、水泥稳定土；水泥、粉煤灰稳定土；水泥、粉煤灰碎石石灰、煤渣钢渣稳定土；石灰、煤渣钢渣碎石路基路面工程HongxiaTAN12.3 应力应变特性 特性指标有：抗压强度、模量；劈裂强度、模量；抗弯拉强度、模量。特点：强度、模量随龄期增长。规范规定的设计龄期为：水泥稳定类材料90d；水泥、粉煤灰稳定类120d；石灰、二灰稳定类180d。半刚性基层材料的抗拉强度远小于其抗压强度，因此抗拉强度是路面结构设计的主要指标。路基路面工程HongxiaTAN12.4 疲劳特性 0.110.11lglglg0.35/0.45/rffrfffsfCrfsfCrabNabNKNAKNA疲劳破坏是指材料在小于极限应力的重复应力作用下最终达到破坏状态，重复应力的作用次数称为疲劳寿命，其主要取决于重复应力与极限应力的比值。一般用双对数方程或单对数方程来表示无机结合料的疲劳方程：在一定的应力条件下，材料的疲劳寿命取决于材料的强度和刚度，强度越大刚度越小，则疲劳寿命越强。路基路面工程HongxiaTAN12.5 干缩特性 2、主要评价指标：干缩应变和干缩系数干缩应变 dll 干缩系数 ddW3、对稳定粒料类，三类半刚性材料的干缩特性的大小次序为：石灰稳定粒料水泥稳定粒料二灰稳定粒料 对于稳定细粒土，三类半刚性材料的收缩性的大小排列为：石灰稳定土水泥土或石灰水泥土二灰稳定土1、定义：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稳定材料体积收缩。路基路面工程HongxiaTAN12.6 温缩特性 半刚性材料温缩系数的大小主要决定于混合料中细颗粒粉粒以下的含量。一般 6610 10 20 10t 应关注半刚性基层的拱胀破坏高温季节）。1、定义：半刚性材料由固相、液相和气相组成，其温缩是三相不同的温度收缩性的综合效应的结果。2、主要评价指标：温缩应变和温缩系数/ttdl lw 路基路面工程HongxiaTAN半刚性基层修建初期的半刚性基层同时受到干燥收缩和温度收缩的综合作用，以干燥收缩为主，必须注意养生保护经过一定龄期的养生，半刚性基层的变形以温度收缩为主。路基路面工程HongxiaTAN12.7 石灰稳定类基层(底基层)1、概念 在粉碎的土和原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中、掺入适量的石灰和水，按照一定技术要求，经拌和，在最佳含水量下摊铺、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。2、适用条件：可用于各级公路的底基层。二级以下公路的基层。注意：在冰冻地区的潮湿路段和其他地区的过湿路段不宜采用。路基路面工程HongxiaTAN12.8 石灰稳定土强度形成原理 1）离子交换作用（胶体反应）222222KCaCaKNaCaCaNaHCaCaH 2）结晶作用2222()()Ca OHnH OCa OHnH O3）火山灰作用（胶凝反应）222222232232()(1)()(1)xCa OHSiOnH OxCaO SiO nH OxCa OHAl OnH OxCaO Al O nH O4）碳酸化作用（碳化反应）2232()Ca OHCOCaCOH O路基路面工程HongxiaTAN12.9 影响强度的因素 1土质土质 各种成因土都可用石灰稳定，但不适宜稳定塑性指数低于各种成因土都可用石灰稳定，但不适宜稳定塑性指数低于10以下的低塑性以下的低塑性土这与水泥稳定土刚好相反），更适宜于稳定粘性土，尤其是塑性指数土这与水泥稳定土刚好相反），更适宜于稳定粘性土，尤其是塑性指数为为1220的粘性土。的粘性土。原因：粘性颗粒的活性强、比面积大、表面能大，掺入石灰稳定材料后，原因：粘性颗粒的活性强、比面积大、表面能大，掺入石灰稳定材料后，形成的四种作用比较活跃，因此石灰土强度随土塑性指数的增加而增大。形成的四种作用比较活跃，因此石灰土强度随土塑性指数的增加而增大。重粘土虽然粘土颗粒含量高，但是不易粉碎和拌和，稳定效果反而不好。重粘土虽然粘土颗粒含量高，但是不易粉碎和拌和，稳定效果反而不好。2灰质灰质：石灰质量应符合：石灰质量应符合级以上的技术指标，石灰应用消石灰粉或级以上的技术指标，石灰应用消石灰粉或生石灰粉，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。的存放时间。路基路面工程HongxiaTAN路基路面工程HongxiaTAN 3石灰剂量：石灰剂量较低(小于34)时，起稳定作用，土的塑性、膨胀、吸水量减小，使土的密实度、强度、和易性等得到改善。随着剂量的增加，强度和稳定性均提高，但剂量超过一定范围后，强度反而降低。常用最佳剂量范围，对于粘性土及粉性土为8 14；对砂性土则为9 16。4)含水量经验公式：石灰土的最佳含水量素土的最佳含水量拌和过程中的蒸发量1.5%）石灰反应所需的水0.2石灰剂量)路基路面工程HongxiaTAN5)密实度：密实度：石灰土的强度随密实度的增加而增加石灰土的强度随密实度的增加而增加6)石灰土的龄期石灰土的龄期 强度随龄期增长，一般石灰土初期强度低，前期强度随龄期增长，一般石灰土初期强度低，前期(12个月个月)增长速增长速率较后期快率较后期快7)养生条件养生条件 温度高，物理化学反应快，强度增长快；反之强度增长慢，在负温温度高，物理化学反应快，强度增长快；反之强度增长慢，在负温条件下甚至不增长。因而，要求施工期的最低温度应在条件下甚至不增长。因而，要求施工期的最低温度应在5以上，并在以上，并在第一次重冰冻第一次重冰冻(-35)到来之前到来之前1个月个月1个半月完成。个半月完成。在一定潮湿条件下养生强度的形成比在一般空气中要好。在一定潮湿条件下养生强度的形成比在一般空气中要好。路基路面工程HongxiaTAN12.10 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，使石灰土基层含水量不发生大变化，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，而且温度在0-10时。因此施工要在当地气温进入0前一个月结束，以防在不利季节产生严重温缩；6)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6070%的集料，可提高强度、稳定性、抗裂性；7)反射裂缝防治：1设置联结层；2铺筑碎石隔离过渡层；3提高沥青下面层抗裂性能。路基路面工程HongxiaTAN12.11 石灰土混合料设计 混合料的组成设计包括：根据强度标准，通过试验选取合适的土，确定必需的或最佳的石灰剂量和混合料的最佳含水量。混合料的设计步骤1)制备同一种土样，不同石灰剂量的石灰土混合料2)确定混合料的最佳含水量和最大干压实密度(用重型击实标准试验)3)按最佳含水量与工地预期达到的压实密度制备试件 4)试件在规定温度(北方冰冻地区为202，南方非冰冻地区为252)下保湿养生6d，浸水1d，进行无侧限抗压强度试验5根据强度标准，选定合适的石灰剂量 6工地实际采取的石灰剂量应较实验室内试验确定的剂量多0.51.0。路基路面工程HongxiaTAN铺筑好的石灰稳定土及取芯路基路面工程HongxiaTAN12.12 石灰土基层的施工1、材料要求2、制备混合料3、路拌法施工 4、场拌法施工 5、整型6、碾压7、养生路基路面工程HongxiaTAN12.13 水泥稳定类基层 1、概念、概念 在粉碎或原状松散土中，掺入适量水泥和水，按技术要求进行拌和、摊铺，在最在粉碎或原状松散土中，掺入适量水泥和水，按技术要求进行拌和、摊铺，在最佳含水量时进行压实和养护成型，其抗压强度符合要求，该类基层称为水泥稳定类佳含水量时进行压实和养护成型，其抗压强度符合要求，该类基层称为水泥稳定类基层。基层。2、特点：、特点：水泥可用来稳定绝大多数的土类高塑性粘土和有机质较多的土除外），改善其水泥可用来稳定绝大多数的土类高塑性粘土和有机质较多的土除外），改善其物理力学性质。物理力学性质。水泥稳定类基层具有良好的整体性、足够的力学强度、抗水性和耐冻性。其初期水泥稳定类基层具有良好的整体性、足够的力学强度、抗水性和耐冻性。其初期强度较高，且随龄期增长而增长，应用范围很广。强度较高，且随龄期增长而增长，应用范围很广。水泥稳定土包括水泥稳定碎石、砂砾、土等多种材料，是水泥稳定类基层的总称，水泥稳定土包括水泥稳定碎石、砂砾、土等多种材料，是水泥稳定类基层的总称，水泥土是水泥稳定细粒土粘土、粉土、黄土等的总称。水泥土是水泥稳定细粒土粘土、粉土、黄土等的总称。3、适用条件：水泥稳定土可用于路面结构的基层和底基层、适用条件：水泥稳定土可用于路面结构的基层和底基层 但水泥土只能用做高速公路或一级公路路面的底基层但水泥土只能用做高速公路或一级公路路面的底基层 或高等级公路的水泥混凝土路面板下的底基层或高等级公路的水泥混凝土路面板下的底基层路基路面工程HongxiaTAN12.14 水泥稳定土强度形成原理 1水化作用水化作用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路基路面工程HongxiaTAN12.15 影响强度的因素 1)土质土质 各类砂砾土、砂土、粉土和粘土均可用水泥稳定。用水泥稳定级配良好的各类砂砾土、砂土、粉土和粘土均可用水泥稳定。用水泥稳定级配良好的碎碎(砾砾)石和砂砾，效果最好，强度高，水泥用量少；其次是砂性土；再次之是石和砂砾，效果最好，强度高，水泥用量少；其次是砂性土；再次之是粉性土和粘性土。一般要求土的塑性指数不大于粉性土和粘性土。一般要求土的塑性指数不大于17。2)水泥的成分和剂量水泥的成分和剂量 水泥土的强度随水泥剂量的增加而增长，水泥用量过多，经济上不合理，水泥土的强度随水泥剂量的增加而增长，水泥用量过多，经济上不合理，且容易开裂。试验和研究证明，水泥剂量为且容易开裂。试验和研究证明，水泥剂量为48较为合理。较为合理。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%。4)施工工艺施工工艺 从开始加水拌和到碾压完成一般控制在从开始加水拌和到碾压完成一般控制在6小时之内，最好在小时之内，最好在3小时之内。水小时之内。水泥稳定土需湿法养生，保证水泥充分水化形成强度；养生温度愈高，强度增长泥稳定土需湿法养生，保证水泥充分水化形成强度；养生温度愈高，强度增长的愈快。的愈快。路基路面工程HongxiaTAN12.16 材料要求及混合料组成设计 1)材料要求：土、水泥、水材料要求：土、水泥、水2)混合料组成设计混合料组成设计 同石灰稳定土。同石灰稳定土。制备相同土样，不同水泥剂量的混合料确定最佳含水量和最大干压实密度最佳含水量与最大干压实密度制备试件无侧限抗压强度试验,选定合适的水泥剂量路基路面工程HongxiaTAN水泥稳定土施工水泥稳定碎石 路基路面工程HongxiaTAN控制摊铺厚度 水泥稳定碎石摊铺 路基路面工程HongxiaTAN压实 养生 路基路面工程HongxiaTAN撒布透层油 路基路面工程HongxiaTAN12.17 工业废渣稳定类基层 1、定义、定义 公路工程中应用的工业废渣主要是指工业生产过程中产生的具有一定水公路工程中应用的工业废渣主要是指工业生产过程中产生的具有一定水 硬硬性特点的无机工业废料，如：粉煤灰、煤渣、钢渣、高炉渣、铜矿渣及各种下脚料。性特点的无机工业废料，如：粉煤灰、煤渣、钢渣、高炉渣、铜矿渣及各种下脚料。公路上常用的工业废渣：粉煤灰、煤渣、钢渣、电石渣、煤矸石等。公路上常用的工业废渣：粉煤灰、煤渣、钢渣、电石渣、煤矸石等。2、特点：、特点：这些材料一般可以与石灰共同作用，在有水的条件下，产生火山灰反应，稳这些材料一般可以与石灰共同作用，在有水的条件下，产生火山灰反应，稳定各种粒径不同的土，形成具有一定强度的板体性材料。石灰稳定工业废渣基层具定各种粒径不同的土，形成具有一定强度的板体性材料。石灰稳定工业废渣基层具有：水硬性、缓凝性、强度高、稳定性好，成板体、且强度随龄期不断增加，抗水、有：水硬性、缓凝性、强度高、稳定性好，成板体、且强度随龄期不断增加，抗水、抗冻、抗裂而且收缩性小，适应各种气候环境和水文地质条件等特点。抗冻、抗裂而且收缩性小，适应各种气候环境和水文地质条件等特点。3、适用于高级或次高级路面的基层或底基层。、适用于高级或次高级路面的基层或底基层。路基路面工程HongxiaTAN4、材料要求：5、配合比设计：二灰基层：石灰粉煤灰 二渣基层：石灰煤渣 三渣基层：石灰煤渣粗集料 石灰：粉煤灰1：21：4 二灰：细粒土30：7050：50 二灰：粒料20：8015：85路基路面工程HongxiaTAN用铜矿石下脚料铺筑的底基层 优良二灰碎石基层表面 路基路面工程HongxiaTAN12.18 半刚性基层配合比设计 以 7 天龄期无侧限抗压强度为准。试件养生条件：202或 252 湿度 95 最后 24h 饱水。圆柱体试件max50 50,10mmd，每组 6 个，10%VC max100 100,25mmd，9 个，15%VC max150 150,40mmd，13 个，20%VC 强度：1.645ccRRS，保证率 95时 1.282ccRRS，保证率 90时 路基路面工程HongxiaTAN路基路面工程HongxiaTAN路基路面工程HongxiaTAN12.19 基层选用及强度要求 路基路面工程HongxiaTAN路基路面工程HongxiaTAN路基路面工程HongxiaTAN路基路面工程HongxiaTAN路基路面工程HongxiaTAN12.20 半刚性基层施工关键问题 1结合料剂量的控制2最佳含水量的控制3拌和至碾压的时间尽可能短4施工季节，高温、较高温5保湿养生6压实操作，层厚不超过20cm路基路面工程HongxiaTAN12.21 半刚性路面面层 一般指用水泥乳化沥青综合稳定材料作面层的路面。主要出发点：掺加水泥对乳化沥青混合料的性能进行改善。特点：早期强度因水泥的掺加而大幅度提高，各种耐久性提升，但疲劳 性能可能降低。路基路面工程HongxiaTAN本章基本要求熟悉无机结合料稳定材料的力学特性、石灰稳定类基层、底基层、水泥稳定类基层、工业废渣稳定基层；了解半刚性路面面层。路基路面工程HongxiaTAN思考题试分析和比较石灰土和水泥土的反应机理。它们对土的类型和性质方面有何不同的要求？其中石灰和水泥的剂量是如何确定的？为保证施工质量应注意些什么？哪些工业废渣可用作路面基层材料？其依据是什么？稳定类基层分类及施工要点是什么？