项目六 无机结合料稳定材料

道路建筑材料项目六无机结合料稳定材料学习重点231配合比组成设计方法无机结合材料的组成材料无机结合料稳定土的技术性质3两个基本概念无机结合料稳定材料在破碎的或原来松散的土（包括各种粗、中、细粒土）中，掺入足量的水泥、石灰或工业废渣材料和水，经拌和得到的混合料，在压实和养生后，抗压强度符合规定要求的混合料。半刚性材料用水泥、石灰或水硬性结合料等无机结合料处治的土或碎（砾），前期具有柔性的性质，后期强度和刚度有大幅度的增长，但仍远小于水泥混凝土。这样的混合料称为半刚性材料。☆强度来源☆强度特征4“半刚性”的由来☆沥青混合料、级配碎石无机结合料稳定材料水泥混凝土<1200MPa柔性材料1300－1700半刚性>25000刚性材料☆由于无机结合料稳定材料的刚度介于柔性材料和刚性材料之间，因此也被称为“半刚性材料”。特点稳定性好抗冻性能强结构自成板体耐磨性差用于路面基层、底基层水稳性较差，不宜作路面面层，,稳定土原材料铺筑稳定土碾压成型6结构定位☆大多用做沥青路面或水泥路面的基层或底基层。面层沥青混凝土水泥混凝土基层无机结合料稳定材料底基层无机结合料稳定材料土基压实土改善土最适合这两个层次的工作！集料类型无机结合料稳定材料的分类无机胶结材料稳定土类稳定粒料类水泥稳定材料类石灰稳定材料类综合稳定材料类石灰工业废渣稳定材料类石灰稳定土水泥稳定土水泥稳定碎石水泥稳定砂砾综合稳定土综合稳定砂砾无机结合料稳定土的组成材料土砂砾土砂土粉土粘土稳定土有机质、硫酸盐含量高的土除外要求：wL<40,IP<20级配良好的土用无机结合料稳定时，可节约无机结合料用量，可取得满意效果；重粘土中粘土颗粒含量多，不易粉碎和拌和粉质粘土的稳定效果最佳重粘土用石灰稳定时，容易使路面造成缩裂石灰使土粒胶结成为整体，密实性提高，水稳性提高各种化学组成的石灰稳定土钙质石灰比镁质石灰稳定土的初期强度高水泥各种类型的水泥稳定土硅酸盐水泥比铝酸盐水泥稳定效果好在保证土的性质能起根本变化，且能保证稳定土达到所规定的强度和稳定性的前提下，取尽可能低的水泥用量粉煤灰本身不具有粘结性作用加入土中起填充作用与石灰反应的产物起胶结作用要求sio2Al2O3和Fe2O3总含量>70%，烧失量<20%，细度>2500cm2/g水饮用水，符合水泥混凝土用水标准作用满足形成强度的需要压实时，使稳定土具有一定塑性养生时，使稳定土具有一定湿度无机结合料稳定土的技术性质强度形成原理离子交换作用石灰稳定土水泥稳定土结晶作用火山灰作用碳酸化作用硬凝反应离子交换反应化学激发作用碳酸化作用降低土的塑性增加土的强度和稳定性12化学激发作用石灰稳定土强度形成原理1.强度作用原理（石灰稳定材料）（1）离子交换作用（初期强度）离子交换作用指稳定剂中高价阳离子在一定条件下替换土中某些低价金属离子的作用（通过离子交换作用使土粒凝聚而增强粘聚力，并使水稳性提高）。（2）碳酸化反应（后期强度）碳酸化作用指消解石灰或水泥水化产物氢氧化钙吸附空气中的气体，生成碳酸钙的过程（2）氢氧化钙的结晶反应

土中氢氧化钙浓度达到一定时，氢氧化钙即会由饱和溶液转变成为过饱和溶液，形成晶体。（由此土的密实度得以改善，强度提高，水稳性也因晶体氢氧化钙溶解质比氢氧化钙小而改善）（3）火山灰反应（中后期强度）由和在氢氧化钙激发下产生的化学反应，生成类似水泥的水化产物——水化硅酸钙和水化铝酸钙。火山灰作用的水化产物和结晶氢氧化钙在团粒外围形成一层稳定的保护膜，具有很强的粘结力。同时保护膜的隔离作用阻止水分进入，使水的稳定性提高。14二、力学性能1.强度作用原理a（水泥稳定材料）（2）离子交换作用水泥水化产物中的Ca(OH)2含量很高，易形成富含Ca2+的碱性溶液环境；当溶液中富含Ca2+时，因为Ca2+的电价高于K+、Na+等离子，因此与电位离子的吸引力较强，从而取代了K+、Na+，成为反离子，同时Ca2+使双电层电位的降低速度加快。

Ca2+K+、Na+☆增加强度和稳定性。15二、力学性能1.强度作用原理a（水泥稳定材料）（3）化学激发作用Ca2+的化学激发作用当粘土颗粒周围介质的pH值增加到一定程度时，粘土矿物中的部分SiO2和Al2O3的活性将被激发出来，与溶液中的Ca2+进行反应，生成新的矿物，这些矿物主要是硅酸钙和铝酸钙系列，如4CaO·5SiO2·5H2O、4CaO·Al2O3·19H2O、3CaO·Al2O3·16H2O、CaO·Al2O3·10H2O等。☆增加强度和水稳定性。16二、力学性能1.强度作用原理a（水泥稳定材料）（4）碳酸化作用水泥水化生成的Ca(OH)2，除了可与粘土矿物发生化学反应外，还可以进一步与空气中的CO2发生碳化反应并生成碳酸钙晶体。☆反应缓慢，作用较弱。石灰稳定土抗压强度较高，板体性好用来稳定塑性指数高的粘性土缓凝慢硬材料，便于施工缺乏优质粒料的地区，比较经济缺点优点抗拉强度低，不宜用于重交通高等级公路路面基层石灰稳定土基层收缩裂缝严重，表层易浸水软化石灰稳定土早期强度低，施工期短IP小的土稳定达不到较高强度水泥稳定土强度高，稳定性好强度可调整，适应不同交通量的需要便于机械化施工，质量得到保证缺乏优质粒料的地区，比较经济缺点优点施工中易产生收缩裂缝水化受时间限制，对施工要求严格雨季施工困难适应重交通、高速公路、机场跑道路面基层施工、养生用水量大，不宜用于干旱、缺水地区强度指标饱水状态下的无側限抗压强度试件为高∶直径=1∶1的圆柱体，不同颗粒大小的土应采用不同的试件尺寸静力压实法制备等干密度试件稳定剂类型结构层位公路等级二级和二级以下公路（MPa）高速公路和一级公路（MPa）水泥稳定类基层2.5～33～5底基层1.5～21.5～2.5石灰稳定类基层≥0.8—底基层0.5～0.7≥0.8二灰混合料基层0.6～0.80.8～1.1底基层≥0.5≥0.6抗压强度标准密度压实度土或其它筑路材料在施加外力作用下，能获得的密实程度击实试验击实试验模拟现场施工条件下，利用实验室标准化击实仪具，试验材料的密度和相应的含水量的关系变形性能缩缝干缩裂缝温缩裂缝石灰土＞石灰砂砾＞二灰土＞二灰砂砾＞水泥砂砾石灰土＞石灰砂砾＞二灰土＞水泥砂砾＞二灰砂砾裂缝防治措施改善土质控制含水率及压实度掺加粗粒料降低Ip，掺加砂土、粉煤灰压实时含水率比最佳含水率略低为好掺加砂、碎石、砾石疲劳特性水稳定性抗冻稳定性荷载重复作用的次数强度下降疲劳强度石灰粉煤灰稳定材料的抗疲劳性能优于水泥砂砾干湿循环试验冻融循环试验土中细粒含量稳定结合材料密实度龄期水稳定抗冻性无机结合料稳定材料的组成设计根据对某种稳定材料规定的技术要求，选择合适的原材料、掺配用量，确定结合料的种类和剂量及混合料的最佳含水量。设计依据强度耐久性无侧限抗压强度原材料试验颗粒分析试验液塑限试验相对密度试验击实试验压碎值试验有机质含量试验硫酸盐含量试验稳定剂性质试验材料组成设计剂量范围击实试验制备试件尺寸数量含水量干密度保湿保温时间平均值标准差偏差系数强度标准下波动限+0.5%~1.0%养生 测抗压强度确定剂量实用剂量击实试验①

抗压强度试验②确定剂量③25配合比设计1.配合比设计强度标准（公路路面基层施工技术规范JTJ034-2000）无机结合料稳定材料的7d饱水抗压强度的标准值（MPa）

公路等级结合料类型二级和二级以下公路一级和高速公路石灰基层≥0.8－底基层0.5~0.7≥0.8水泥基层2.5~33~5底基层1.5~21.5~2.5石灰粉煤灰（1：2~1：4）基层0.6~0.80.8~1.1底基层≥0.5≥0.626击实试验☆（1）取样筛分从料场选择有代表性的试样，进行筛分；（2）级配组成（矿料配合比）图解法

试算法

“优势粒径法”（所谓优势粒径是指某种集料中在某级筛孔上占有绝对优势的粒径，即分计筛余最大的粒径）27击实试验（3）制备不同结合料剂量的混合料试样（混合料配合比）按不同类型的混合料，预估其用水量；至少需要制备三种剂量的混合料试样；（4）确定各种混合料的最佳含水量和最大干密度进行击实试验，测定和计算干密度和含水量确定最佳含水量和最大干密度28抗压强度试验（1）制备无侧限抗压强度试件按上述最佳含水量和最大干密度制备抗压强度试件；平行试件的个数与偏差系数有关，一般为9～13个。（2）试件养