无机结合料稳定类基层课件

大家好大家好路面施工路面施工学习情境学习情境3：基层和垫层施工基层和垫层施工工作任务一：工作任务一：水泥稳定类结构层施工水泥稳定类结构层施工工作任务二：工作任务二：二灰稳定类结构层施工二灰稳定类结构层施工工作任务三：工作任务三：石灰稳定类结构层施工石灰稳定类结构层施工工作任务四：工作任务四：级配碎（砾）石结构层施工级配碎（砾）石结构层施工工作任务五：填隙碎石结构层施工工作任务五：填隙碎石结构层施工工作任务六：工作任务六：半刚性结构层和砂石类结构层施工质量检测半刚性结构层和砂石类结构层施工质量检测6/28/20242路面施工路面施工 项目：无机结合料稳定类结构层基层施工方案设计项目：无机结合料稳定类结构层基层施工方案设计学习目标：学习目标：知道常用无机结合料稳定类结构层和砂石类结构层的类型、知道常用无机结合料稳定类结构层和砂石类结构层的类型、特性及其应用；特性及其应用；知道常用无机结合料稳定类结构层和砂石类结构层的施工知道常用无机结合料稳定类结构层和砂石类结构层的施工工艺工艺流程，能进行其施工质量控制；流程，能进行其施工质量控制；知道无机结合料稳定类结构层和砂石类结构层施工质量检测知道无机结合料稳定类结构层和砂石类结构层施工质量检测项目与检测方法；项目与检测方法；会使用随机法选择路面检测位置；会使用随机法选择路面检测位置；会检测路面的几何尺寸。会检测路面的几何尺寸。6/28/20243学习单元：学习单元：1、路面基（垫）层分类及特点；、路面基（垫）层分类及特点；2、无机结合料稳定类基（垫）层、无机结合料稳定类基（垫）层路面工程路面工程6/28/20244 基层主要承受基层主要承受由面层传来的车辆荷载垂直力，由面层传来的车辆荷载垂直力，并把它扩散到垫层和土基中，因此，要求基层应并把它扩散到垫层和土基中，因此，要求基层应有有足够的强度和刚度足够的强度和刚度。车轮荷载水平力作用，沿。车轮荷载水平力作用，沿深度递减得很快，对基层影响很小，对基层材料深度递减得很快，对基层影响很小，对基层材料的耐磨性可不予重视。的耐磨性可不予重视。基层应有基层应有平整的表面，以平整的表面，以保证面层厚度均匀。基层遭受大气因素的影响虽保证面层厚度均匀。基层遭受大气因素的影响虽比面层小，但难于阻止地下水上升。当面层透水比面层小，但难于阻止地下水上升。当面层透水时，也不能阻止雨水的渗入，所以基层结构应有时，也不能阻止雨水的渗入，所以基层结构应有足够的水稳定性足够的水稳定性。6/28/20245 基层（底基层）基层（底基层）可分为结合料（包括有机结合可分为结合料（包括有机结合料和无机结合料）稳定类基层和无结合料的粒料料和无机结合料）稳定类基层和无结合料的粒料类基层。其中类基层。其中无机结合料稳定类基层无机结合料稳定类基层又称为半刚又称为半刚性或整体性基层，性或整体性基层，通常包括通常包括水泥稳定类、石灰稳水泥稳定类、石灰稳定类和水泥、石灰综合稳定类。定类和水泥、石灰综合稳定类。半刚性基层材料半刚性基层材料的显著特点是：的显著特点是：整体性强、承载力高、刚度大、整体性强、承载力高、刚度大、水稳定性强。水稳定性强。是我国二级以上公路路面基层的主是我国二级以上公路路面基层的主要结构形式。要结构形式。粒料类基层粒料类基层常分为常分为嵌锁型嵌锁型和和级配型级配型。6/28/20246单元单元1、基（垫）层分类、基（垫）层分类 一、路面垫层分类及特点一、路面垫层分类及特点 根根据据材材料料选选用用不不同同分分为为透透水水性性垫垫层层和和稳稳定定性性垫垫层。层。根根据据设设置置目目的的和和作作用用不不同同分分为为稳稳定定层层、隔隔离离层层、防冻层、防污层、整平层和辅助层。防冻层、防污层、整平层和辅助层。6/28/20247单元单元1、基（垫）层分类、基（垫）层分类 根据材料组成及使用性能的不同，基层分为：根据材料组成及使用性能的不同，基层分为：（1）有结合料的稳定类有结合料的稳定类有有机机结结合合料料的的稳稳定定类类基基层层：如如沥沥青青碎碎石石、沥沥青青贯入式等贯入式等无无机机结结合合料料的的稳稳定定类类基基层层：如如水水泥泥、石石灰灰、工工业废渣等。业废渣等。（2）无结合料的粒料类无结合料的粒料类6/28/20248半半刚刚性性基基层层：是是用用无无机机结结合合料料与与集集料料或或土土组组成成的的混混合合料料铺铺筑筑的的，具具有有一一定定厚厚度度的的路路面面结结构构层层是二级以上公路的主要基层类型。是二级以上公路的主要基层类型。特特点点：整整体体性性好好、强强度度高高、刚刚度度大大、水水稳稳定性好、经济效益佳。定性好、经济效益佳。分分类类：按按结结合合材材料料和和强强度度形形成成机机理理的的不不同同分为分为水泥稳定类、石灰稳定类、工业废渣稳定类水泥稳定类、石灰稳定类、工业废渣稳定类。6/28/20249任任务务2：无机结合料稳定基层：无机结合料稳定基层6/28/202410 1、原材料、原材料 （1）土（广义）：细粒土、粗粒土、巨粒土）土（广义）：细粒土、粗粒土、巨粒土 （2）无机结合料：水泥、石灰、工业废渣等）无机结合料：水泥、石灰、工业废渣等 2、无机结合料稳定种类：、无机结合料稳定种类：细粒土：细粒土：二灰土、水泥土、石灰土、水泥石灰土、二灰土、水泥土、石灰土、水泥石灰土、三灰土三灰土 粗粒土：粗粒土：二灰碎石土、二灰稳定碎石（二灰碎石）、二灰碎石土、二灰稳定碎石（二灰碎石）、水泥碎石土、水泥稳定碎石、二灰砂、水泥砂水泥碎石土、水泥稳定碎石、二灰砂、水泥砂 无土：无土：二灰、二渣、水泥矿渣等二灰、二渣、水泥矿渣等任任务务2：无机结合料稳定基层：无机结合料稳定基层6/28/202411 采用一定的技术措施使土成为具有一定的采用一定的技术措施使土成为具有一定的强度与稳定性的筑路材料，以此修筑的路面基强度与稳定性的筑路材料，以此修筑的路面基层称为层称为稳定土基层。稳定土基层。稳定土的方法有多种，按其采用的技术措稳定土的方法有多种，按其采用的技术措施的不同可分为：施的不同可分为：机械方法（压实）、物理方机械方法（压实）、物理方法（改善水温状况）、化学方法（加入外掺剂）法（改善水温状况）、化学方法（加入外掺剂）、技术处理（热处理、电化学加固）等。、技术处理（热处理、电化学加固）等。任任务务2：无机结合料稳定基层：无机结合料稳定基层6/28/202412 稳定土方法的选择稳定土方法的选择应根据道路结构对加固应根据道路结构对加固的要求，外掺剂或其它原材料的供应情况，施的要求，外掺剂或其它原材料的供应情况，施工情况及当地土的性质等，进行详细的经济技工情况及当地土的性质等，进行详细的经济技术比较后确定。术比较后确定。任务任务2：无机结合料稳定基层：无机结合料稳定基层6/28/202413无机结合料稳定基层无机结合料稳定基层 在各种粉碎或原状松散的土、碎（砾）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石、工业废渣中，掺入适当数量的无机结合料料(如水泥、石灰或工业废渣等如水泥、石灰或工业废渣等)和水，经拌和水，经拌和得到的混合料在压实与养生后，其抗压强和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类混合料，以此修筑的路面基层称为无机结无机结合料稳定基层。合料稳定基层。6/28/202414无机结合料稳定基层无机结合料稳定基层 无机结合料稳定材料的无机结合料稳定材料的刚度刚度介于柔性路面介于柔性路面材料和刚性路面材料之间，常称之为材料和刚性路面材料之间，常称之为半刚性材半刚性材料。料。以此修筑的基层或底基层亦称为以此修筑的基层或底基层亦称为半刚性基半刚性基层或半刚性底基层。层或半刚性底基层。在我国已建成的高速公路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。和一级公路中，大多数路面采用了这种基层。优点：优点：稳定性好，抗冻性能强，结构本身稳定性好，抗冻性能强，结构本身自成板体。自成板体。缺点：缺点：耐磨性差，干缩，温缩，养生期长。耐磨性差，干缩，温缩，养生期长。6/28/202415n 无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料具有稳定性好，抗冻性具有稳定性好，抗冻性强、结构自成板体等特点，但由于其耐磨性强、结构自成板体等特点，但由于其耐磨性差，因此被广泛用于修筑路面结构的基、垫差，因此被广泛用于修筑路面结构的基、垫层。层。n无机结合料稳定材料的完工初期无机结合料稳定材料的完工初期具有柔软的具有柔软的工作特征，随着时间的延长，其强度和刚度工作特征，随着时间的延长，其强度和刚度逐渐提高，板体性增加。结构成型后，其刚逐渐提高，板体性增加。结构成型后，其刚度介于柔性材料与刚性材料之间，故又称之度介于柔性材料与刚性材料之间，故又称之为半刚性材料。为半刚性材料。6/28/202416n 半刚性材料的力学特征半刚性材料的力学特征包括应力包括应力-应变应变关系，疲劳特性和收缩（温缩和干缩）特性。关系，疲劳特性和收缩（温缩和干缩）特性。稳定材料的类别、粒料含量、龄期等有关。稳定材料的类别、粒料含量、龄期等有关。试验资料表明，以下试验资料表明，以下几种半刚性材料几种半刚性材料的的收缩性收缩性按由大到小的次序排列，即：按由大到小的次序排列，即：石灰土砂砾（线收缩系数石灰土砂砾（线收缩系数16.710-16，以下，以下同）悬浮式石灰粉煤灰粒料（同）悬浮式石灰粉煤灰粒料（15.310-16）密实型石灰粉煤灰粒料（密实型石灰粉煤灰粒料（11.410-6）。）。6/28/202417 水泥稳定砂砾的收缩性随水泥剂量的增加而加水泥稳定砂砾的收缩性随水泥剂量的增加而加大，当水泥剂量为大，当水泥剂量为5%7%时，其线收缩系数为时，其线收缩系数为101061510-6。半刚性基层一般在气温较高时修建。成型初期半刚性基层一般在气温较高时修建。成型初期内部含水量较高，且未被面层封闭，由于基层内部内部含水量较高，且未被面层封闭，由于基层内部水分的蒸发，从而产生了由表及里的干燥收缩。同水分的蒸发，从而产生了由表及里的干燥收缩。同时，环境温度也存在着昼夜差异，因此，修建初期时，环境温度也存在着昼夜差异，因此，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的半刚性基层同时受到干燥收缩和温度收缩的综合影响，如不注意养生保护，易形成早期裂缝。影响，如不注意养生保护，易形成早期裂缝。6/28/2024181、半刚性路面面层、半刚性路面面层拌和法半刚性面层：拌和法半刚性面层：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：在大孔隙率的开级配沥青混凝土中灌注在大孔隙率的开级配沥青混凝土中灌注水泥水泥(砂砂)浆浆注浆前注浆前 注浆后注浆后 内部结构状态内部结构状态 6/28/202419 1、无机结合料稳定材料的应力、无机结合料稳定材料的应力-应变特性应变特性 半刚性材料最重要的特点之一就是其强度和半刚性材料最重要的特点之一就是其强度和模量随龄期不断提高。并逐渐具有刚性性质。一模量随龄期不断提高。并逐渐具有刚性性质。一般规定，水泥稳定类材料的设计龄期为般规定，水泥稳定类材料的设计龄期为90d，石灰石灰或石灰粉煤灰（又称二灰）稳定类材料的设计龄或石灰粉煤灰（又称二灰）稳定类材料的设计龄期为期为180d。在一定龄期（在一定龄期（28日）条件下的试验资日）条件下的试验资料表明，在较宽的范围内，半刚性材料的应力料表明，在较宽的范围内，半刚性材料的应力-应应变关系基本呈线性关系。变关系基本呈线性关系。6/28/202420 1、无机结合料稳定材料的应力、无机结合料稳定材料的应力-应变特性应变特性 表征半刚性材料力学强度参数的指标：表征半刚性材料力学强度参数的指标：n抗拉、抗压强度抗拉、抗压强度n抗拉、抗压模量抗拉、抗压模量n抗弯拉强度和抗弯拉模量抗弯拉强度和抗弯拉模量6/28/202421 1、无机结合料材料的应力、无机结合料材料的应力-应变特性应变特性 1）强度和模量随龄期增长而变化，不同种类材）强度和模量随龄期增长而变化，不同种类材料的强度变化规律也不同；料的强度变化规律也不同；2）有较好的板体性，具有一定的抗拉性能；）有较好的板体性，具有一定的抗拉性能；3）用抗压强度与抗压回弹模量、劈裂强度与劈）用抗压强度与抗压回弹模量、劈裂强度与劈裂回弹模量、抗弯拉强度与抗弯拉弹性模量、干缩裂回弹模量、抗弯拉强度与抗弯拉弹性模量、干缩与温缩等来衡量材料的性能；与温缩等来衡量材料的性能；4）应力）应力-应变特性与原材料和结合料的性质与应变特性与原材料和结合料的性质与用量、混合料的含水量及密实度以及龄期、温度等用量、混合料的含水量及密实度以及龄期、温度等有关。有关。6/28/202422 1）抗压强度及抗压回弹模量抗压强度及抗压回弹模量 （1）抗压强度，）抗压强度，主要反映材料抵抗垂直荷载主要反映材料抵抗垂直荷载作用的能力。作用的能力。一般在室内根据稳定材料的最大粒径制备试一般在室内根据稳定材料的最大粒径制备试件，试件的直径件，试件的直径高分别为高分别为5050mm、100100mm或或150150mm的圆柱试件，经的圆柱试件，经7d养护，养护，并在试验前饱水浸泡并在试验前饱水浸泡1d后，在路面强度试验仪上后，在路面强度试验仪上进行抗压试验。进行抗压试验。6/28/202423 1）抗压强度及抗压回弹模量抗压强度及抗压回弹模量 （1）抗压强度）抗压强度 试验时，应使试件的变形等速增加，并保持约试验时，应使试件的变形等速增加，并保持约1mm/min的速率。记录试件破坏时的压力，并计的速率。记录试件破坏时的压力，并计算无侧限抗压强度。算无侧限抗压强度。6/28/202424 1）抗压强度及抗压回弹模量抗压强度及抗压回弹模量 （2）抗压回弹模量，）抗压回弹模量，是路面结构厚度设计的重是路面结构厚度设计的重要参数之一，室内试验可采用要参数之一，室内试验可采用承载板法承载板法和和顶面法顶面法。承载板法承载板法采用尺寸为采用尺寸为dh150150mm的圆柱的圆柱形试件，承载板直径形试件，承载板直径37.4mm。采用分级加载卸载。采用分级加载卸载的试验方法，分别记录各级荷载作用下的回弹变的试验方法，分别记录各级荷载作用下的回弹变形，形，按下式计算半刚性材料的回弹模量：按下式计算半刚性材料的回弹模量：6/28/202425 1）抗压强度及抗压回弹模量抗压强度及抗压回弹模量 （2）抗压回弹模量，）抗压回弹模量，是路面结构厚度设计的重是路面结构厚度设计的重要参数之一，室内试验可采用要参数之一，室内试验可采用承载板法和顶面法承载板法和顶面法。顶面法顶面法利用量测变形的装置在路面强度试验利用量测变形的装置在路面强度试验仪上进行，试件尺寸为仪上进行，试件尺寸为dh100100mm或或150150mm的圆住体，同样采用分级加、卸载的的圆住体，同样采用分级加、卸载的试验方法，并应分别记录每级荷载加载时的变形试验方法，并应分别记录每级荷载加载时的变形量及卸载后的变形量，量及卸载后的变形量，计算材料的抗压回弹模量：计算材料的抗压回弹模量：6/28/202426 1）抗压强度及抗压回弹模量抗压强度及抗压回弹模量 在现场实测材料的在现场实测材料的抗压回弹模量抗压回弹模量可采用整层可采用整层试槽法进行。试槽法进行。整层试槽法整层试槽法是在现场行车道上专门修筑整层是在现场行车道上专门修筑整层试槽，然后在其上选好测点，利用汽车或承载试槽，然后在其上选好测点，利用汽车或承载板加载，实测各点的回弹弯沉，而后利用板加载，实测各点的回弹弯沉，而后利用弹性弹性层状体系层状体系的理论公式，计算材料的回弹模量。的理论公式，计算材料的回弹模量。6/28/202427 试验时，试验时，将要求测定的稳定土材料或其它材将要求测定的稳定土材料或其它材料在车道上铺筑成料在车道上铺筑成整层试槽整层试槽。为模拟半空间体的。为模拟半空间体的工作状态，根据设计标准轴载的应力分布的深度工作状态，根据设计标准轴载的应力分布的深度和范围，要求试槽的层厚和宽度应大于单圆荷载和范围，要求试槽的层厚和宽度应大于单圆荷载当量圆直径当量圆直径D的的45倍，长度则可根据要求确定，倍，长度则可根据要求确定，试槽上的测点呈梅花形布置，测点间距及测点与试槽上的测点呈梅花形布置，测点间距及测点与试槽边缘间的距离，均应大于试槽边缘间的距离，均应大于0.5m。6/28/202428 2）具体测试步骤如下：）具体测试步骤如下：（1）将测点作好标记，编号；）将测点作好标记，编号；（2）用黄河用黄河JN-150（或解放（或解放CA-10B）汽车）汽车或刚性承载板依次测量各点的回弹弯沉；或刚性承载板依次测量各点的回弹弯沉；（3）根据所测得的回弹弯沉由式（）根据所测得的回弹弯沉由式（12-3）或）或（12-4）计算回弹模量。）计算回弹模量。6/28/202429（4）根据观测次数，）根据观测次数，计算某次观测的极限值计算某次观测的极限值 。若某观测点的若某观测点的 值，大于表所规定的数值，则值，大于表所规定的数值，则应舍弃该点，重新计算所余各点相应数值应舍弃该点，重新计算所余各点相应数值。承载板法：承载板法：（12-3）汽车法：汽车法：（12-4）6/28/202430 3）抗弯拉强度和弯拉回弹模量）抗弯拉强度和弯拉回弹模量 抗弯拉强度抗弯拉强度是指结构层底部受弯时，抵抗其所是指结构层底部受弯时，抵抗其所产生弯拉应力的能力，当采用梁式试件时，弯拉产生弯拉应力的能力，当采用梁式试件时，弯拉强度由下式计算：强度由下式计算：（12-5）抗弯拉回弹模量抗弯拉回弹模量反映了材料的抗弯刚度，由下反映了材料的抗弯刚度，由下式计算：式计算：（12-6）6/28/202431 4）劈裂强度（间接抗拉强度），）劈裂强度（间接抗拉强度），主要反映主要反映材料抵抗由温度作用而产生胀缩应力的能力和抗材料抵抗由温度作用而产生胀缩应力的能力和抗剪切能力。剪切能力。半刚性材料半刚性材料多用于道路基层，气温下多用于道路基层，气温下降时，材料产生的收缩受到基层摩阻力的约束而降时，材料产生的收缩受到基层摩阻力的约束而在材料内部产生拉应力，若该拉应力大于材料的在材料内部产生拉应力，若该拉应力大于材料的轴向抗拉强度，材料层即会被拉裂而出现裂缝。轴向抗拉强度，材料层即会被拉裂而出现裂缝。由于温度变化而造成的干缩与膨胀，同样可引起由于温度变化而造成的干缩与膨胀，同样可引起结构层开裂。结构层开裂。6/28/2024324）劈裂强度（间接抗拉强度）劈裂强度（间接抗拉强度）劈裂试验采用直径劈裂试验采用直径高等于高等于5050mm、100100mm及及150150mm的试件。按规定方法成的试件。按规定方法成型、养护，饱水浸泡型、养护，饱水浸泡24h后。后。置于压力机上进行劈置于压力机上进行劈裂试验，施荷时使变形等速增加，并保持约裂试验，施荷时使变形等速增加，并保持约1mm/min的速率。记录试件破坏时的最大压力的速率。记录试件破坏时的最大压力Pmax，按下式计算间接抗拉强度：按下式计算间接抗拉强度：6/28/202433无机结合料稳定材料的强度与时间和温度无机结合料稳定材料的强度与时间和温度有关。所以要按不同龄期（有关。所以要按不同龄期（7d、28d、90d、180d等）和不同温度（淮河以北地区等）和不同温度（淮河以北地区20、淮、淮河以南地区河以南地区25）来测定试件的强度，抗压和）来测定试件的强度，抗压和劈裂测定用圆柱体试件。劈裂测定用圆柱体试件。6/28/2024346/28/2024356/28/202436 5）无机结合料稳定材料的设计龄期）无机结合料稳定材料的设计龄期 设计龄期：设计龄期：不同无机结合料稳定材料的强度和不同无机结合料稳定材料的强度和模量随龄期增长的速度不同，因此，在路面结构设模量随龄期增长的速度不同，因此，在路面结构设计时的参数设计龄期，对于水泥稳定类材料的劈裂计时的参数设计龄期，对于水泥稳定类材料的劈裂及模量的龄期及模量的龄期90d，对于石灰或者二灰稳定类的龄，对于石灰或者二灰稳定类的龄期期180d，水泥粉煤灰稳定类为，水泥粉煤灰稳定类为120d，材料组成设计，材料组成设计7d的抗压强度。的抗压强度。6/28/202437 5）无机结合料稳定材料的设计龄期）无机结合料稳定材料的设计龄期 设计指标：设计指标：由于半刚性基层材料的抗拉强由于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（劈裂强度远小于其抗压强度，因此抗拉强度（劈裂强度）是路面结构设计的主要指标，抗压强度是度）是路面结构设计的主要指标，抗压强度是材料组成设计的主要指标。材料组成设计的主要指标。6/28/202438 2、半刚性材料的疲劳特征、半刚性材料的疲劳特征 受到重复荷载作用时，材料的强度将低于材受到重复荷载作用时，材料的强度将低于材料在承受静荷载作用时的极限强度，料在承受静荷载作用时的极限强度，这种材料强这种材料强度降低的现象，称为度降低的现象，称为疲劳。一般有劈裂疲劳和小疲劳。一般有劈裂疲劳和小梁疲劳试验。梁疲劳试验。半刚性材料的疲劳性半刚性材料的疲劳性能通常可用应力水平与能通常可用应力水平与荷载作用的关系曲线来表示，该关系曲线在半对荷载作用的关系曲线来表示，该关系曲线在半对数坐标上呈最优拟合直线，数坐标上呈最优拟合直线，表示该直线关系的方表示该直线关系的方程称程称疲劳方程。疲劳方程。6/28/202439 2、半刚性材料的疲劳特征、半刚性材料的疲劳特征 疲劳的出现疲劳的出现是由于材料内部存在缺陷，或有是由于材料内部存在缺陷，或有局部不均质现象，在荷载的作用下该处产生应力局部不均质现象，在荷载的作用下该处产生应力集中而出现微裂缝，应力的反复作用使微裂缝逐集中而出现微裂缝，应力的反复作用使微裂缝逐步扩展，从而不断减少有效受力面积最终异致破步扩展，从而不断减少有效受力面积最终异致破坏。坏。这种破坏现象即称为这种破坏现象即称为疲劳破坏疲劳破坏，破坏时重复，破坏时重复应力的大小称为应力的大小称为疲劳强度疲劳强度，而此时的应力作用次而此时的应力作用次数即为数即为疲劳寿命疲劳寿命。6/28/202440 2、半刚性材料的疲劳特征、半刚性材料的疲劳特征 半刚性材料的疲劳寿命主要取决于其半刚性材料的疲劳寿命主要取决于其应力水应力水平即重复应力与极限应力之比平即重复应力与极限应力之比的大小，当材料所的大小，当材料所受到的重复应力为极限应力的受到的重复应力为极限应力的50%时，半刚材料时，半刚材料可经受可经受106次以上的重复荷载而不产生疲劳破坏。次以上的重复荷载而不产生疲劳破坏。另外，另外，在一定的应力条件下，在一定的应力条件下，材料的疲劳寿命材料的疲劳寿命还还取决于其取决于其强度和刚度强度和刚度，强度愈高，疲劳寿命越长；强度愈高，疲劳寿命越长；而而刚度越大刚度越大，则，则疲劳寿命越短疲劳寿命越短。6/28/202441 2、半刚性材料的疲劳特征、半刚性材料的疲劳特征 6/28/202442 2、半刚性材料的疲劳特征、半刚性材料的疲劳特征 6/28/202443 2、半刚性材料的疲劳特征、半刚性材料的疲劳特征 6/28/202444 2、半刚性材料的疲劳特征、半刚性材料的疲劳特征 6/28/202445 3、无机结合料稳定材料的干缩和温缩特性、无机结合料稳定材料的干缩和温缩特性 无机结合料稳定材料拌和压实后，由于水分无机结合料稳定材料拌和压实后，由于水分挥发及其内部的水化作用引起挥发及其内部的水化作用引起干燥收缩干燥收缩，以及混，以及混合料受降温影响引起的合料受降温影响引起的温度收缩温度收缩等。由此引起其等。由此引起其体积收缩变化，表现出结构的体积收缩变化，表现出结构的收缩应力收缩应力及及开裂破开裂破坏坏。一般衡量材料的体积变化相对较难，因此，实际一般衡量材料的体积变化相对较难，因此，实际中往往采取一维单向变化测定来反映材料的收缩中往往采取一维单向变化测定来反映材料的收缩性能，通过性能，通过收缩应变收缩应变及及收缩系数收缩系数来表征材料的收来表征材料的收缩性能大小。缩性能大小。6/28/202446 3、无机结合料稳定材料的干缩和温缩特性、无机结合料稳定材料的干缩和温缩特性 半刚性材料半刚性材料是由是由固体、液体及气体固体、液体及气体组成的三组成的三相体。相体。其中其中固体部分（原材料的颗粒）固体部分（原材料的颗粒）和和其间的其间的胶体结构胶体结构组成了组成了半刚性材料的空间骨架半刚性材料的空间骨架，液相部液相部分分与与存在于固相表面存在于固相表面为空隙中的水和水溶液为空隙中的水和水溶液，而，而气相气相则是则是存在于空隙中的气体存在于空隙中的气体。所以。所以半刚性材料半刚性材料的胀缩性能的胀缩性能是是三相不同的温度收缩性能综合反应三相不同的温度收缩性能综合反应的结果。的结果。6/28/202447 3、半刚性材料的温度收缩和干缩特性、半刚性材料的温度收缩和干缩特性 一般情况下，一般情况下，气相气相大部分与大部分与大气大气贯通，在综贯通，在综合效应中影响较小，可以忽略。合效应中影响较小，可以忽略。而原材料中较大而原材料中较大颗粒（砂粒以上）的温度收缩系数较小，较小颗颗粒（砂粒以上）的温度收缩系数较小，较小颗粒（粉粒以下）的温度收缩系数较大，粒（粉粒以下）的温度收缩系数较大，它们之间它们之间的的差别差别即即反映了材料的反映了材料的胀缩性能。胀缩性能。半刚性材料半刚性材料温度收缩温度收缩的的大小大小与结合料的与结合料的类别类别、剂量剂量及及稳定材料稳定材料的的类别类别、粒料含量粒料含量、龄期龄期等有关。等有关。6/28/202448 3、无机结合料稳定材料的温度收缩特性、无机结合料稳定材料的温度收缩特性 （1）干缩试验）干缩试验6/28/202449 3、无机结合料稳定材料的温度收缩特性、无机结合料稳定材料的温度收缩特性 （2）温缩试验）温缩试验6/28/202450 试试验资料表明，验资料表明，以下几种半刚性材料的收以下几种半刚性材料的收缩性按由缩性按由大到小大到小的次序排列，即：的次序排列，即：石灰土砂砾石灰土砂砾（线收缩系数（线收缩系数16.710-16，以下，以下同）同）悬浮式石灰粉煤灰悬浮式石灰粉煤灰粒料（粒料（15.310-16）密实型石灰粉煤灰密实型石灰粉煤灰粒料（粒料（11.410-6）。）。水泥稳定砂砾水泥稳定砂砾的的收缩性收缩性随水泥剂量的增加而随水泥剂量的增加而加大，当水泥剂量为加大，当水泥剂量为5%7%时，其时，其线收缩系数线收缩系数为为101061510-6。6/28/202451 半刚性基层半刚性基层一般在气温较高时修建。一般在气温较高时修建。成型初成型初期内部含水量较高，且未被面层封闭，由于基层期内部含水量较高，且未被面层封闭，由于基层内部水分的蒸发，从而产生了由表及里的干燥收内部水分的蒸发，从而产生了由表及里的干燥收缩。缩。同时，同时，环境温度也存在着昼夜差异，环境温度也存在着昼夜差异，因此，因此，修建初期的半刚性基层同时受到修建初期的半刚性基层同时受到干燥收缩干燥收缩和和温度温度收缩收缩的综合影响，如不注意养生保护，易形成早的综合影响，如不注意养生保护，易形成早期裂缝。期裂缝。6/28/202452 半刚性材料半刚性材料经经拌和、摊铺、压实拌和、摊铺、压实后，由于水分后，由于水分的挥发和混合料内部的水化作用，混合料内部的的挥发和混合料内部的水化作用，混合料内部的水分将逐渐减少由此而产生的毛细作用，水分将逐渐减少由此而产生的毛细作用，吸附作吸附作用及分子力作用和材料间矿物晶体或凝胶体层间用及分子力作用和材料间矿物晶体或凝胶体层间水的作用，水的作用，碳化收缩作用等一系列物理化学反应，碳化收缩作用等一系列物理化学反应，从而引起从而引起半刚性材料的体积收缩。半刚性材料的体积收缩。6/28/202453 描述半刚性材料描述半刚性材料干缩特征干缩特征的主要指标是的主要指标是最大最大干缩应变和平均干缩系数，干缩应变和平均干缩系数，干缩应变表征干缩应变表征的是的是由由试件水分损失而引起的单位长度收缩量（试件水分损失而引起的单位长度收缩量（10-6）；）；平均干缩系数平均干缩系数则则表示在某失水量时，表示在某失水量时，试件试件的干缩应变与失水率之比，的干缩应变与失水率之比，它们与它们与结合料的类型、结合料的类型、剂量、被稳定材料的类别、粒料含量剂量、被稳定材料的类别、粒料含量，小于，小于0.6mm颗粒的含量及试件的颗粒的含量及试件的含水量和龄期含水量和龄期等有关。等有关。6/28/202454 1）收缩机理（原因）收缩机理（原因）毛细管作用；毛细管作用；吸附作用；吸附作用；分子间力作用；分子间力作用；矿物晶体或凝胶体层间水作用；矿物晶体或凝胶体层间水作用；碳化收缩作用碳化收缩作用6/28/202455 2）干缩影响因素）干缩影响因素 无机结合料稳定材料的干缩特性（最大干缩无机结合料稳定材料的干缩特性（最大干缩应变和平均干缩系数）的大小与结合料的类型、应变和平均干缩系数）的大小与结合料的类型、剂量、被稳定材料的类别、粒料含量、小于剂量、被稳定材料的类别、粒料含量、小于0.6mm细颗粒含量、试件含水量和龄期等有关。细颗粒含量、试件含水量和龄期等有关。6/28/202456 3）几种材料的干缩比较）几种材料的干缩比较 对于稳定粒料类，对于稳定粒料类，三类半刚性材料的干缩特三类半刚性材料的干缩特性的大小次序为：石灰稳定类水泥稳定类石性的大小次序为：石灰稳定类水泥稳定类石灰粉煤灰稳定类灰粉煤灰稳定类 对于稳定细粒土对于稳定细粒土，三类半刚性材料的收缩性，三类半刚性材料的收缩性的大小排列为：石灰土水泥土和水泥石灰土的大小排列为：石灰土水泥土和水泥石灰土石灰粉煤灰土石灰粉煤灰土6/28/202457 4）干缩的发生与预防）干缩的发生与预防 选择稳定剂种类与用量；选择稳定剂种类与用量；控制材料成型时的含水量及成型时机；控制材料成型时的含水量及成型时机；保湿养生。保湿养生。6/28/202458无机结合料稳定材料的干缩和温缩特性无机结合料稳定材料的干缩和温缩特性6/28/202459无机结合料稳定材料的干缩和温缩特性无机结合料稳定材料的干缩和温缩特性6/28/202460 4、施工注意事项、施工注意事项 （1）注意无机结合料稳定材料类型选择）注意无机结合料稳定材料类型选择 稳定细粒土如石灰土、水泥土、石灰水泥土及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道路沥青路面的基层，原二灰土不宜用作高等级道路沥青路面的基层，原因在于：因在于：1）稳定细粒土的干缩和温缩性均较稳定粗粒）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加严重的收缩裂缝，并反射到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；沥青面层上形成反射裂缝；6/28/202461 4、施工注意事项、施工注意事项 （1）注意无机结合料稳定材料类型选择）注意无机结合料稳定材料类型选择 稳定细粒土如石灰土、水泥土、石灰水泥土及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道路沥青路面的基层，原二灰土不宜用作高等级道路沥青路面的基层，原因在于：因在于：2）裂缝产生后，雨水的浸入会加剧沥青路面）裂缝产生后，雨水的浸入会加剧沥青路面的病害；的病害；3）稳定细粒土基层对施工环境和工序的要求）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更加严格，会导致施工污染或者施工质量差等不利情况。利情况。6/28/202462 4、施工注意事项、施工注意事项 （1）注意无机结合料稳定材料类型选择）注意无机结合料稳定材料类型选择 （2）注意施工季节：）注意施工季节：（3）注意材料组成设计；）注意材料组成设计；（4）注意施工含水量、压实度、强度等控制）注意施工含水量、压实度、强度等控制在规定的范围；在规定的范围；（5）注意养生与保温；）注意养生与保温；（6）注意减少施工车辆的养生期间的作用。）注意减少施工车辆的养生期间的作用。6/28/2024636/28/2024646/28/202465 2、无机结合料稳定材料的力学性质、无机结合料稳定材料的力学性质p 强度特征强度特征p 应力应力-应变特性应变特性 p 疲劳特征疲劳特征 p 干缩特性干缩特性 p 温度收缩特性温度收缩特性 6/28/202466（1）强度特征）强度特征 抗拉抗拉强度：强度：小梁弯拉试验小梁弯拉试验抗弯拉强度抗弯拉强度直接拉伸试验直接拉伸试验直接抗拉强度直接抗拉强度间接拉伸（劈裂）试验间接拉伸（劈裂）试验间接拉伸强间接拉伸强度（劈裂强度）度（劈裂强度）6/28/202467（1）强度特征）强度特征抗压抗压强度：强度：无侧限抗压试验无侧限抗压试验7d无侧限抗压强度无侧限抗压强度 无机结合料稳定类混合料的抗弯拉强度，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无机结合料稳定类混合料的无侧限抗压强度，抗压强度，MPa；龄期6/28/202468（2 2）应力）应力-应变特性应变特性三轴压缩试验三轴压缩试验应力应力-应变关系曲线应变关系曲线非线性；非线性；在应力水平较低时，应力在应力水平较低时，应力-应变曲线近似线性应变曲线近似线性回弹模量。回弹模量。室内承载板试验室内承载板试验 6/28/202469（2 2）应力）应力-应变特性应变特性 无机结合料稳定类材料的回弹模量值无机结合料稳定类材料的回弹模量值主要同土类、结合料剂量及龄期、侧限主要同土类、结合料剂量及龄期、侧限应力有关，在较大范围内变动。应力有关，在较大范围内变动。6/28/202470（3）疲劳特征）疲劳特征 疲劳破坏：疲劳破坏：是在小于材料极限强度的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。应力反复作用下所产生的累积破坏。耐疲劳性能：耐疲劳性能：是指某种材料对不同水是指某种材料对不同水平平 应力的反复作用的反应，它以不同应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力水平达到破坏时的荷载反复作用次数（疲劳寿命）来表示。（疲劳寿命）来表示。6/28/202471（3）疲劳特征）疲劳特征疲劳试验方法：疲劳试验方法：弯拉弯拉疲劳试验、劈裂疲劳疲劳试验、劈裂疲劳试验。试验。曲线曲线对数坐标对数坐标直线直线拟合拟合疲劳试验结果：疲劳试验结果：6/28/202472（4）干缩特征）干缩特征 干缩：干缩：无机结合料稳定类材料经拌和压实后，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体间层间水的作用和碳化收缩作用等引起材料体积收缩。积收缩。指标：指标：干缩应变、干缩系数、干缩量、失水干缩应变、干缩系数、干缩量、失水量、失水率。量、失水率。6/28/202473（4）干缩特征）干缩特征 影响因素：影响因素：结合料的类型和剂量、被稳定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（或处治）土的类别（细粒土，中粒土或粗粒土）、粒料的含量、小于土）、粒料的含量、小于0.5mm的细土含量、塑的细土含量、塑性指数、小于性指数、小于0.002mm的粘粒含量和矿物成分、的粘粒含量和矿物成分、制作（室内试件）含水量和龄期等。制作（室内试件）含水量和龄期等。6/28/202474（4）干缩特征）干缩特征 稳定粒料类：稳定粒料类：石灰稳定类石灰稳定类水泥稳定类水泥稳定类石灰石灰粉煤灰稳定类。粉煤灰稳定类。稳定细粒土：稳定细粒土：石灰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：同一类半刚性材料：稳定细粒土稳定细粒土稳定粒料稳定粒料土土稳定粒料。稳定粒料。6/28/202475（5）温缩特征温缩特征 温缩：温缩：组成半刚性材料的三个相，即不同矿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。缩，即温度收缩。影响因素：影响因素：含水量、集料或土的含量、土的含水量、集料或土的含量、土的矿物成分、环境温度、龄期。矿物成分、环境温度、龄期。6/28/202476（5）温缩特征温缩特征 温缩特性：温缩特性：石灰土砂砾（石灰土砂砾（16.710-6）悬浮式悬浮式石灰粉煤灰粒料（石灰粉煤灰粒料（15.310-6）密实式石灰粉煤灰密实式石灰粉煤灰粒料（粒料（12.410-6）和水泥砂砾（）和水泥砂砾（5%7%水泥剂量水泥剂量为为1010-61510-6）。）。修建初期：修建初期：温缩温缩+干缩干缩养生保护养生保护6/28/202477