土木工程-水泥(石灰)稳定土试验与检测

水泥（石灰）稳定土试验与检测

任务目标：

了解水泥（石灰）稳定土的特点及应用；能进行水泥（石灰）稳定土的适配；能进行水泥（石灰）稳定土的性能指标检测.一石灰稳定土的组成材料及技术特点

二水泥（石灰）稳定土的性能检测三主要内容水泥（石灰）稳定土的配合比设计四水泥稳定土的组成材料及技术特点

在各种粉碎或原来松散的土、或矿质碎（砾）石、或工业废渣中，掺入一定数量的无机结合料（如石灰、水泥）及水，经拌和得到的混合料，经压实及养生后，具有一定的强度和稳定性，在广义上统称为无机结合料稳定类混合料，或无机结合料稳定土。定义：

德修身、技立业石灰水泥工业废渣无机结合料稳定混合料半刚性基层材料砂砾土碎石土矿渣集料细粒土中粒土粗粒土类别及应用：

类别及应用：

面层基层粒料类级配型集料填隙碎石结合料稳定类有机结合料—沥青无机结合料石灰稳定类水泥稳定类水泥石灰稳定类石灰工业废渣稳定类石灰稳定土石灰土石灰集料悬浮式密实式石灰稳定土

德修身、技立业石灰稳定土石灰土：用石灰稳定细粒土石灰稳定集料：用石灰稳定中粒土和粗粒土石灰砂砾土—天然砂砾土、级配砂砾（无土）石灰碎石土—天然碎石土、级配碎石（包括未筛分碎石）结构类型：

骨架密实式：粒料≈80%

悬浮式：粒料≤50%1）石灰的化学品质

⑴f-CaO＋f-MgO含量——判定石灰质量⑵CO2含量2）石灰的技术要求⑴未消化残渣含量⑵细度——活性⑶游离水含量3)石灰的技术标准

⑴建材行业标准（JC）：优等品，一等品和合格品⑵道路行业标准（JTJ034－93）：3个等级原材料要求-石灰：

德修身、技立业各种化学组成的石灰均可用于稳定土，石灰的最佳剂量，对粘性土和粉性土为干土重的8%～16%，对砂性土为干土重的10～18%。

原材料要求-石灰：

德修身、技立业★组成稳定土的基本材料是土，一般规定土的液限不大于40%，塑性指数不大于20%，且级配良好。

★不适宜用塑性指数小10%的低塑性土及重粘土。原材料要求-土：

德修身、技立业颗粒级配的描述工程上常用不均匀系数Cu描述颗粒级配的不均匀程度

d10、d60小于某粒径的土粒含量为10%和60%时所对应的粒径Cu愈大，表示土粒愈不均匀。工程上把Cu＜5的土视为级配不良的土；Cu＞10的土视为级配良好的土

对于砾类土或砂类土，同时满足Cu≥5和Cc=1～3时，定名为良好级配砂或良好级配砾

粘性土的稠度和塑性

固态或半固态塑限ωP可塑状态液限ωL流动状态0ω塑性指数1)强度形成机理——石灰与细粒土离子交换反应石灰自身硬化火山灰反应机械压实石灰土的技术性质-强度：

德修身、技立业初期：离子交换、压实作用中、后期:石灰自身硬化作用、火山灰反应石灰的细度在相同剂量下，石灰细度越大，与土粒的作用越充分，反应进行得越快，稳定效果越好。直接使用生石灰粉可利用其在消解时放出的热量，促进石灰与土之间物理化学反应的进行，有利于与土中的粘性矿物发生离子交换及火山灰反应，加速石灰土的硬化。石灰稳定土强度的影响因素德修身、技立业★石灰——质量（活性：f-CaO含量、细度）剂量★土——粘土矿物成分（Al2O3、SiO2）比表面积—塑性指数IP

★含水率——石灰消解、火山灰反应最佳含水量：压实★养生条件——温度、湿度★龄期——时间石灰稳定土强度的影响因素德修身、技立业德修身、技立业土质对石灰稳定土抗压强度的影响石灰稳定土强度的影响因素在适宜的含水量下压实，可以取得最佳的压实效果最大干密度→最佳含水量:压实功↑最佳含水量↓最大密实度↑

细料含量↑最佳含水量↑最大密实度↓

石灰剂量↑最佳含水量↑最大密实度↓

含水量与干密度的关系石灰稳定土强度的影响因素含水量过大，影响密度和强度，增大石灰土的干缩性，易导致结构层的干缩裂缝，还会在压实时形成“弹簧”现象。德修身、技立业养护条件与龄期石灰土的强度是在一系列的物理化学反应过程中形成的，需要一定的温度和湿度；温度较高，反应较快，强度较高；适当的湿度为火山灰反应提供结晶水，但湿度过大会影响石灰中氢氧化钙的结晶硬化，从面影响强度的形成。火山灰反应慢，龄期增加，强度增长。石灰稳定土强度的影响因素德修身、技立业

⑴抗压强度——无侧限抗压强度配合比设计、施工质量控制⑵劈裂抗拉强度结构计算与验算⑶抗折强度强度影响指标德修身、技立业温缩：因温度变化而造成的收缩——新生凝胶矿物——热胀冷缩程度大干缩：因含水量变化而造成的收缩——新生凝胶矿物——干缩的主要因素

收缩程度：石灰土＞悬浮式粒料＞密实式粒料

改善措施：选择材料、控制含水量、施工压实、养生条件石灰土的技术性质-收缩性：德修身、技立业⑴收缩裂缝⑵水稳定性：软化、冲刷⑶抗冻性

石灰土和悬浮式石灰粒料禁止用作高等级路面的基层只宜作为高等级路面的底基层，或一般交通量道路的基层石灰土的技术性质-耐久性：

德修身、技立业水泥结合稳定土分类水泥土——水泥稳定砂性土、粉性土和粘性土水泥砂——水泥稳定砂水泥稳定碎石、水泥稳定砂砾——水泥稳定级配碎石、未筛分碎石、砂砾等德修身、技立业水泥普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥，终凝时间较长土与集料适宜材料：级配碎石、未筛分碎石、砂砾、碎石土、砂砾土、煤矸石和各种粒状矿渣不宜材料：塑性指数较大的细粒土

有机质含量超过2％或硫酸盐含量超过0.25％的土料的颗粒组成：级配

集料最大粒径和压碎值要求：与二灰稳定土相同水泥结合稳定土的组成材料具有较其它稳定土高的强度、刚度和稳定性与水泥混凝土的比较材料组成：水泥用量较低、允许混合料中含土施工方法：机械摊铺、碾压技术特性：强度小、耐久性差、抗裂性低水泥结合稳定土的特点一、强度的形成与影响因素⑴强度形成水泥硬化火山灰反应离子交换

会影响水泥的水化，使强度增长速度缓慢

机械压实水泥结合稳定土的技术性质二、强度的主要影响因素（1）组成材料水泥剂量：相同材料时→水泥剂量↑强度↑土质下图集料级配

改善级配可以明显增加水泥稳定集料的强度（2）养生温度下图（3）延迟时间：从加水拌和开始到碾压终了的时间水泥结合稳定土的技术性质图：土质、养生温度与强度的关系相同养生温度：Ip↑强度↓相同龄期时：养生温度↑强度↑

水泥结合稳定土的技术性质延迟时间与水泥砂砾强度和干密度

延迟时间越长，稳定土强度和密度的损失越大。在土质不变时，用终凝时间短的水泥时，延迟时间对混合料强度损失的影响大。在水泥不变的情况下，延迟时间为2h时，用中等粘土或砾质砂等制得的水泥稳定土强度可损失60％；用原状砂砾或粗石灰石等）制得的混合料的强度损失只有20％左右，甚至没有损失。水泥结合稳定土的技术性质⑴温度收缩：粘性土含量↑，温度收缩系数↑⑵干缩系数粒料含量↑，干缩系数↓粘土矿物↑，干缩系数↑

水泥剂量下图

含水量：含水量增加的影响＞水泥用量增加的影响粒料土的塑性指数越大，含水量的影响越大⑶三种稳定土收缩系数的排序温缩系数：石灰土＞石灰土砂砾＞石灰粉煤灰＞水泥砂砾＞二灰砂砾干缩系数：石灰土＞石灰土砂砾＞二灰＞二灰砂砾＞水泥砂砾三、收缩特性及影响因素水泥结合稳定土的技术性质水泥剂量与干缩系数的关系水泥结合稳定土的技术性质德修身、技立业水泥（石灰）稳定土的配合比设计试验法：（一）、设计标准：主要考虑强度和耐久性，以强度为主要设计标准。

根据强度指标和使用性能要求，确定稳定土中组成材料的比例；根据击实试验确定稳定土的最大干密度和最佳含水量，作为工地现场进行质量控制的参考数据。无机结合料的配合比设计德修身、技立业取样筛分级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+0.5~1.0%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击实试验抗压试验确定剂量无机结合料的配合比设计德修身、技立业1、选定水泥或石灰剂量大致范围根据《公路路面基层施工技术规范》JTJ034—2000）建议剂量如下表。制备同一种土样的混合料试件若干无机结合料的配合比设计层位土类水泥剂量基层中粒土和粗料土3%，4%，5%，6%，7%塑性指数小于12的细粒土5%，7%，8%，9%，11%其他细粒土8%，10%，12%，14%，16%底基层中粒土和粗料土3%，4%，5%，6%，7%塑性指数小于12的细粒土4%，5%，6%，7%，9%其他细粒土6%，8%，9%，10%，12%德修身、技立业无机结合料的配合比设计层位土类石灰剂量基层砂砾土和碎石土3%，4%，5%，6%，7%塑性指数小于12的粘性土10%，12%，13%，14%，16%塑性指数大于12的粘性土5%，7%，9%，11%，13%底基层塑性指数小于12的粘性土8%，10%，11%，12%，14%塑性指数大于12的粘性土5%，7%，8%，9%，11%德修身、技立业2、确定不同结合剂量稳定料的最佳含水量和最大干（压实）密度、并计算出计算干密度

方法：击实试验

原理：根据参考被结合土的最佳含水量确定各结合剂量结合料击实试验的试配水水范围，水量以2%左右递增，进行若干组击实试验，从而确定出各结合剂量稳定料的最大干密度及最佳含水率。无机结合料的配合比设计德修身、技立业注：括号中数据为内插值

试件计算干密度＝最大干密度（γmax）×压实度（现场干密度/最大干密度）石灰剂量(％)最佳含水量0(％)

最大干密度max(

g/cm3)计算干密度i

(

g/cm3)518.71.711.64（7）（19.4）（1.68

）1.61820.11.651.58（9）（20.9）（

1.62

）1.561121.81.581.52击实试验示例（石灰结合塑像指数≤12的细粒土做高速公路基层）无机结合料的配合比设计德修身、技立业3、按最佳含水量和计算得的干密度制备强度试件。无机结合料的配合比设计＜10%＜10%~15%15%~20%细粒土69中粒土6913粗粒土913强度试件的制备数量偏差系数土类试件数量德修身、技立业试件尺寸：

细粒土（最大粒径不大于4.75mm）试模的直径×高=50mm×50mm；

中粒土（最大粒径不大于26.5mm）试模的直径×高=100mm×100mm；

粗粒土（最大粒径不大于53mm）试模的直径×高=150mm×150mm；无机结合料的配合比设计德修身、技立业4、试件在规定温度下保温养生6d，浸水24h后，按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTJ057）进行无侧限抗压强度试验。无机结合料的配合比设计德修身、技立业5、计算试验结果的平均值和偏差系数。无机结合料的配合比设计RC=P/A(A=π×D2/4)Rc-抗压强度P-最大压力（N）；A-面积,D

—试件的直径（单位mm）。

对于小试件：Rc=P/A=0.00051P(MPa)对于中试件：Rc=P/A=0.000127P(MPa)对于大试件：Rc=P/A=0.000057P(MPa)德修身、技立业无侧限抗压强度示例无机结合料的配合比设计石灰剂量试件编号5%7%8%9%11%10.6160.6420.7580.6980.59020.5880.6520.7280.7080.57230.6320.6900.7530.6690.56640.6260.6720.7820.6560.61850.5900.6640.7470.6930.60760.5680.6240.7690.6320.584平均值0.6030.6570.7560.6760.589德修身、技立业6、根据下表的强度标准，选定合适的水泥或石灰剂量。此剂量试件室内试验结果的平均抗压强度应符合下面公式的要求：无机结合料的配合比设计式中：Rd——设计抗压强度（表：无机结合稳定土抗压强度标准）Cv——试验结果的