土木工程材料第九章无机结合料稳定材料

土木工程材料

2011.5第九章无机结合料稳定材料第九章无机结合料稳定材料课题引入：随着我国国民经济的发展，近几年为解决人们交通不便的问题，国家大力投资建设一大批高等级公路、铁路。而高等级公路路面基层、底基层目前采用较广泛的湿无机结合料稳定材料，即半刚性基层、底基层材料。如下图路路面基层、底基层目前采用较广泛的湿无机结合料稳定材料，即半刚性基层、底基层材料。如下图示。图9-1无机结合料稳定土第九章无机结合料稳定材料本章主要内容一、概述无机结合料稳定材料的概念无机结合料稳定材料的分类无机结合料稳定材料的优缺点

二、无机结合料稳定材料的组成水泥稳定类组成材料要求本章主要内容石灰稳定类组成材料的要求三、无机结合料稳定材料的技术性质无机结合料稳定材料的压实性无机结合料稳定土的强度无机结合料稳定土材料的缩裂特性第九章无机结合料稳定材料本章主要内容四、无机结合料稳定材料的组成设计无机结合料稳定材料的组成设计步骤无机结合料稳定材料配合比设计例题第九章无机结合料稳定材料一、无机结合料稳定材料的概念

无机结合料稳定材料是指采用一定的技术措施，在粉碎的或原来松散的土中，掺入适量的无机结合料（如水泥、石灰、粉煤灰等）和水，经拌合均匀、压实和养生后得到的一种强度和耐久性符合规定要求的复合混合料，又称无机结合料稳定土。一般作为高等级公路路面基层、底基层。

第一节概述第九章无机结合料稳定材料工程上用于无机结合料稳定的土，通常按照土中单个颗粒（指碎石、砾石和砂颗粒）的粒径大小和组成，将土分为下列三种：细粒土：颗粒的最大粒径小于9.5mm，且其中小于2.36mm的颗粒含量不小于90%。中粒土：颗粒的最大粒径小于26.5mm，且其中小于19mm的颗粒含量不小于90%。粗粒土：颗粒的最大粒径小于37.5mm，且其中小于31.5mm的颗粒含量不小于90%。第九章无机结合料稳定材料二、无机结合料稳定材料的分类（一）按无机结合料的种类分1.石灰稳定土类：用石灰稳定各类土而得到的混合料。2.水泥稳定土类：用水泥稳定各类土而得到的混合料。3.综合稳定类土：同时用石灰和水泥稳定某种土得到的混合料。水泥用量占石灰水泥总用量30%以上的，称为水泥综合稳定土；反之称石灰综合稳定土。4.石灰工业废渣稳定土类：用石灰稳定工业废渣或稳定工业废渣与某种土的混合物而得到的混合料。可分为石灰粉煤灰稳定土类和石灰其它废渣稳定土类。第九章无机结合料稳定材料（二）按土的粒径大小和组成分1.无机结合料稳定土：用无机结合料稳定细粒土而得到的混合料，如石灰土、水泥土、石灰粉煤灰土（简称二灰土）等。2.无机结合料稳定粒料：用无机结合料稳定中粒土或粗粒土而得到的混合料。可分为无机结合料稳定砂粒和无机结合料稳定碎石。第九章无机结合料稳定材料三、无机结合料稳定材料的优缺点它具有良好的力学性能，其抗压强度和抗弯强度较高，而且水稳性好，具有抗冻性，在外力作用下变形小；便于就地取材，，易于实现机械化施工，养护费用低；利用工矿企业废渣符合当前节能环保的要求。但最大缺点是干缩或低温收缩容易产生裂缝，耐磨性较差，一般不宜用于路表面。

第九章无机结合料稳定材料第二节节无无机机结合合料稳稳定材材料的的组成成一、水泥稳稳定类组成成材料要求求（一）水泥泥普通硅酸盐盐水泥、矿矿渣硅酸盐盐水泥和火火山灰硅酸酸盐水泥都都可用于稳稳定土，但但应选用初初凝时间3h以上和终凝凝时间6h以上的水泥泥。不得使使用快硬水水泥、早强强水泥以及及已受潮变变质的水泥泥。宜采用用强度等级级为32.5或42.5的水泥。第九章无无机结合合料稳定材材料（二）土1.宜选用均匀匀系数大于于10，塑性指数数小于12的土。2.土的压碎值值的要求基层：高速公路和和一级公路路不不大于30%二级和二级级以下公路路不不大于35%底基层：高速公路和和一级公路路不不大于30%二级和二级级以下公路路不不大于40%第九章无无机结合合料稳定材材料第九章无无机结合合料稳定材材料3.土的级配要要求各级公路均均可将悬浮浮密实型水水泥稳定类类材料用于于基层，底底基层。基基层材料的的颗粒最大大粒径不大大于31.5mm，底基层颗颗粒最大粒粒径不大37.5mm（三）水凡人或牲畜畜饮用的水水源，均可可用于无机机结合料稳稳定材料的的拌和与养养护用水。。第九章无无机结合合料稳定材材料二、石灰稳稳定类组成成材料的要要求（一)石灰各种化学组组成的石灰灰均可用于于稳定土。。但其质量量必须符合合合格品以以上的标准准。对于高高速公路和和一级公路路，通常采采用磨细生生石灰粉。。（二）粉煤煤灰干粉煤灰和和湿粉煤灰灰都可以使使用。湿粉粉煤灰的含含水量不宜宜超过35%。2.土的压碎碎值的要要求（三）煤煤渣煤渣的最最大粒径径不应大大于30mm，颗粒组成宜宜有一定级配配，且不宜含含杂质。第九章无无机结合料稳稳定材料（四）土1.宜采用塑性指指数为12～20的粘土（亚粘粘土）；土块块的最大大粒径径不应大于15mm；有机质含量量超过10%土不宜选用。。2.土的压碎值要要求同水泥稳定类类。3.土的级配要求求高速公路、一一级和二级公公路将骨架密密实型石灰粉粉煤灰稳定集集料用于上基基层或基层时时，集料级配配宜符合级配配范围的要求求。混合料中中粗集料的用用量应控制在在75%以上，2.36mm以下细集料含含量宜控制在在20%左右。基层材材料的颗粒最最大粒径不大大于31.5mm，底基层颗粒粒最大粒径不不大于37.5mm。第九章无无机结合料稳稳定材料第三节无无机结合料稳稳定材料的技技术性质一、无机结合合料稳定材料料的压实性压实性在我国国一般采用重重型击实试验验确定无机结结合料稳定材材料的最佳含含水量和最大大干密度。同同时，为确定定制备无机结结合料稳定材材料强度试验验和耐久性试试验的试件应应该用的含水水量和干密度度，以及制备备承载比试验验试件的材料料含水量。二、无无机结结合料料稳定定土的的强度度抗拉强强度是是路面面结构构设计计的主主要指指标，，抗压压强度度是材材料组组成设设计的的主要要指标标。采采用无无机结结合料料稳定定材料料无侧侧限抗抗压强强度指指标来来表示示稳定定土的的强度度，不不同公公路等等级、、稳定定剂类类型和和公路路层次次的无无机结结合料料稳定定材料料的抗抗压强强度标标准也也不一一样.第九章章无无机机结合合料稳稳定材材料注意：：影响无无机结结合料料稳定定材料料强度度的因因素：：土的类类别和和性质质：一般般不同同成因因的土土都可可以用用石灰灰来稳稳定。。水泥泥稳定定级配配良好好的碎碎（砾砾）石石和砂砂砾效效果最最好，，既可可节约约水泥泥，又又可取取得满满意的的稳定定效果果。含水率率：实际施施工中中尽可可能达达到最最佳含含水率率，并并注意意控制制养护护水分分的蒸蒸发，，以保保证稳稳定剂剂的水水化。。密实度度：一般般来讲讲，密密实度度增加加，其其强度度也会会增加加，水水稳性性和抗抗冻性性也会会提高高，缩缩裂现现象亦亦会减减少。。因此此要通通过选选材和和施工工工艺艺来控控制密密实度度的大大小。第九章章无无机机结合合料稳稳定材材料稳定剂剂的品品种和和剂量量：石灰的的剂量量对稳稳定土土的强强度影影响显显著，，石灰灰稳定定土中中石灰灰存在在一个个最佳佳剂量量，其其最佳佳剂量量随土土质不不同而而异，，同时时也与与养生生龄期期有关关。生生产实实践中中，最最佳剂剂量的的选用用范围围，对对于粘粘性土土及粉粉性土土为8%～16%,对于砂性性土为10%～18%。当采用用水泥做做稳定剂剂时，水水泥的矿矿物成分分和分散散度对其其稳定效效果有明明显影响响。水泥泥剂量控控制在5%～10%较为合理理。第九章无无机机结合料料稳定材材料施工工艺艺过程：稳定土土拌得越越均匀，，且能在在最佳含含水率下下压实，，其密实实度越大大，密度度和强度度就高。。水泥稳稳定土从从加水拌拌合到完完全压实实的时间间要尽可可能短，，一般不不要超过过6h。养生条件件：强度的的发展都都需要一一定的温温度和湿湿度，都都要在潮潮湿的条条件下进进行养护护，强度度才会提提高。同同时也需需要一定定的温度度，养生生温度越越高，强强度增长长越快。。第九章无无机机结合料料稳定材材料三、无机机结合料料稳定土土材料的的缩裂特特性无机结合合料稳定定材料的的缩裂现现象主要要有干缩缩裂缝和和温缩裂裂缝两种种。（一）干干缩裂缝缝石灰稳定定土比水水泥稳定定土容易易产生干干缩裂缝缝。故应应加强初初期养护护，保证证石灰土土表面潮潮湿，减减轻稳定定土的干干缩裂缝缝（二）温温缩裂缝缝定义：无机结结合料稳稳定土具具有热胀胀冷缩的的性质。。随着气气温的降降低，稳稳定土会会产生冷冷却收缩缩变形，，收缩变变形受到到约束时时，逐渐渐会形成成裂缝，，称为温温缩裂缝缝。第九章无无机机结合料料稳定材材料裂缝防治治措施有有：1.改善土质质土越粘，，则缩裂裂越严重重，故应应采用粘粘性较小小的土，，或在粘粘性土中中掺入砂砂土、粉粉煤灰等等，以降降低土的的塑性指指数。2.控制压实实含水量量及压实实度压实度小小时产生生的干缩缩要比压压实度大大时严重重。稳定定土因含含水量过过多产生生的干缩缩裂缝显显著，因因此，稳稳定土压压实时含含水率比比最佳含含水率略略小为好好，并尽尽可能达达到最佳佳压实效效果。3.掺加粗集集料掺入一定定数量的的粗粒料料，使混混合料满满足最佳佳组成要要求，可可以提高高其强度度和稳定定性，减减少缩裂裂产生，，同时可可以节约约结合料料和改善善碾压时时的拥挤挤现象。。4.其它措施施加强初期期养护，，设立隔隔裂过渡渡层等。。第九章无无机机结合料料稳定材材料第四节无无机结结合料稳稳定材料料的组成成设计所谓材料料组成设设计是指指：根据据对某种种材料规规定的技技术要求求，选择择合适的的原材料料，确定定结合料料的种类类和数量量及混合合料的最最佳含水水率。通通过设计计，在铺铺筑的路路面在技技术上可可靠，经经济上合合理。注意：无机结合合料稳定定材料的的组成设设计必须须遵循以以下原则则：具有合适适的强度度和耐久久性；用用作高等等级道路路路面基基层时，，具有小小的收缩缩变形和和强抗冲冲刷能力力；就地地取材，，便于施施工；技技术可行行，经济济合理第九章无无机机结合料料稳定材材料一、无机机结合料料稳定材材料的组组成设计计步骤（一）原原材料试试验原材料主主要进行行下列试试验：颗粒分析析；液限和塑塑性指数数；相对密度度；击实试验验；压碎值稳定剂性性质试验验(包括测定定石灰的的钙、镁镁含量和和水泥的的强度等等级及终终凝时间间)注意：有机质含含量和和硫酸盐盐含量（（必要时时做）第九章无无机机结合料料稳定材材料（二）拟拟定混合合料配合合比1.选定不同同的石灰灰或水泥泥剂量，，制备同同一种土土样的混混合料试试件若干干石灰粉煤煤灰稳定定土，采采用石灰灰粉煤灰灰土做基基层或底底基层时时，石灰灰与粉煤煤灰的比比例常用用1:2～1:4（对于粉粉土，以以1:2为宜）石灰粉煤煤灰与细细粒土的的比例可可以是30:70～10:90；采用石石灰粉煤煤灰集料料做基层层时，石石灰与粉粉煤灰的的比例常常用1:2～1:4石灰粉煤煤灰与集集料（中中粒土和和粗粒土土）的比比应是20:80～15:85。第九章无无机机结合料料稳定材材料2.确定各种种混合料料的最佳佳含水率率和最大大干密度度，至少少应做三三个不同同剂量混混合料的的击实试试验，即即最小剂剂量、中中间剂量量和最大大剂量，，其余两两个混合合料的最最佳含水水率和最最大干密密度用内内插法确确定。3.按规定的的压实度度，分别别计算不不同剂量量的试件件应有的的干密度度。4.按最佳含含水率和和计算得得到的干干密度制制备试件件。5.试件在规规定温度度下保温温养生6d，浸水24h后，进行行无侧限限抗压强强度试验验6.计算试试验结结果的的平均均值和和偏差差系数数。7.选定合合适的的水泥泥或石石灰剂剂量。。8.考虑到到室内内试验验和现现场条条件的的差别别，工工地实实际采采用的的结合合料剂剂量应应较室室内试试验确确定的的剂量量多0.5%～1.0%。拌合合机械械的拌拌合效效果好好，可可只增增加0.5%；如拌拌合机机械的的拌合合效果果较差差，则则需要要增加加1.0%。9.水泥的的最小小剂量量第九章章无无机机结合合料稳稳定材材料二、无无机结结合料料稳定定材料料配合合比设设计例例题【例题】某地区区一级级公路路路面面底基基层设设计为为石灰灰稳定定土，，试按按现行行技术术规范范所要要求的的方法法进行行石灰灰稳定定土混混合料料配合合比设设计。。【设计资资料】该路面面底基基层设设计为为30cm厚石灰灰稳定定土，，要求求7d无侧限限抗压压强度度为0.8MPa。该路路石灰灰土混混合料料生产产采用用集中中厂拌拌法，，分两两层铺铺筑，，压实实度指指标按按95%控制。。第九章章无无机机结合合料稳稳定材材料【设计步步骤】（一））原材材料检检验及及选定定1.石灰材材料：：该路路段沿沿线盛盛产钙钙质石石灰，，经试试验检检测该该土料料的各各项技技术指指标均均符合合现行行有关关规范范要求求。2.土料：：该路路土场场的土土质为为低塑塑限粘粘土，，经试试验检检测该该土料料的各各项技技术指指标均均符合合现行行有关关规范范要求求。（二））确定定石灰灰剂量量的掺掺配范范围参照当当地的的试验验，石石灰土土的石石灰剂剂量按按8%、10%、12%、14%和16%5种比例例配制制。第九章章无无机机结合合料稳稳定材材料第九章章无无机机结合合料稳稳定材材料（三））确定定最佳佳含水水率和和最大大干密密度用重型型击实实试验验法确确定各各种不不同石石灰剂剂量的的石灰灰土混混合料料最佳佳含水水率和和最大大干密密度.（四）测定定7d无侧限抗压压强度1.制作试件：：对石灰稳稳定土路面面底基层混混合料强度度试件的制