无机结合料稳定路面三

EngineeringofSubgradeandPavement4/29/20231第十二章无机结合料稳定路面

(stabilizedpavementofinorganicbinder)第一节概述第二节无机结合料稳定材料的力学特性第三节石灰稳定类基层（底基层）第四节水泥稳定类基层第五节工业废渣稳定基层第六节半刚性路面面层4/29/20232第一节概述无机结合料稳定路面：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材料，以此修筑的路面称为无机结合料稳定路面。特点：稳定性好，抗冻性强，结构本身成板体，但耐磨性差。广泛用于修筑路面结构的基层和底基层。半刚性基层：不同的土和无机结合料拌和得到不同的稳定材料，其刚度介于柔性路面材料和刚性路面材料之间，故以此修筑的基层或底基层称为半刚性基层。4/29/20233§12-1概述

在粉碎的或原状松散的土中掺入一定量的无机结合料(包括水泥、石灰或工业废渣等)和水，经拌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材料，以此修筑的路面称为无机结合料稳定路面。无机结合料稳定路面具有稳定性好、抗冻性能强、结构本身自成板体等特点，但其耐磨性差，因此广泛用于修筑路面结构的基层和底基层。4/29/202344/29/20235

粉碎的或原状松散的土按照土中单个颗粒(指碎石、砾石、砂和土颗粒)的粒径的大小和组成，将土分成细粒土、中粒土和粗粒土。不同的土与无机结合料拌和得到不同的稳定材料。例如石灰土、水泥土、水泥砂砾、石灰粉煤灰碎石等。无机结合料稳定材料种类较多，其物理、力学性质各有特点，使用时应根据结构要求、掺加剂和原材料的供应情况及施工条件进行综合技术、经济比较后选定。由于无机结合料稳定材料的刚度介于柔性路面材料和刚性路面材料之间，常称此为半刚性材料，以此修筑的基层或底基层亦称为半刚性基层（底基层）。

4/29/20236第二节无机结合料稳定材料的力学特性无机结合料稳定材料的材料的应力—应变特性无机结合料稳定材料的疲劳特性无机结合料稳定材料的干缩特性和收缩特性4/29/20237§12-2无机结合料稳定材料的力学特性

无机结合料稳定材料的力学特性包括应力-应变关系、疲劳特性、收缩（温缩和干缩）特性。1．无机结合料稳定材料的应力-应变特性。无机结合料稳定路面的重要特点之一是强度和模量随龄期的增长而不断增长，逐渐具有一定的刚性性质。一般规定水泥稳定类材料设计龄期为三个月，石灰或石灰粉煤灰（简称二灰）稳定类材料设计龄期为六个月。半刚性材料应力-应变特性试验方法有顶面法、粘贴法、夹具法和承载板法等。试件有圆柱体试件和梁式(分大、中、小梁)试件。试验内容有抗压强度、抗压回弹模量、劈裂强度和劈裂模量、抗弯拉强度和抗弯拉模量等。4/29/20238§12-2无机结合料稳定材料的力学特性

2无机结合料稳定材料的疲劳特性材料的抗压强度是材料组成设计的主要依据，由于无机结合料稳定材料的抗拉强度远小于其抗压强度，材料的抗拉强度是路面结构设计的控制指标。

抗拉强度试验方法有直接抗拉试验、间接抗拉试验和弯拉试验。常用的疲劳试验有弯拉疲劳试验和劈裂疲劳试验。

4/29/20239§12-2无机结合料稳定材料的力学特性3．无机结合料稳定材料的干缩特性无机结合料稳定材料经拌和压实后，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体间层间水的作用和碳化收缩作用等会引起无机结合料稳定材料体积收缩。描述材料干缩特性的指标主要有干缩应变、干缩系数、干缩量、失水量、失水率和平均干缩系数。4/29/202310§12-2无机结合料稳定材料的力学特性4．半刚性材料的温度收缩特性半刚性材料是由固相(组成其空间骨架的原材料的颗粒和其间的胶结物)、液相(存在于固相表面与空隙中的水和水溶液)和气相(存在于空隙中的气体)组成。所以，半刚性材料的外观胀缩性是三相的不同的温度收缩性的综合效应的结果。一般气相大部分与大气贯通，在综合效应中影响较小，可以忽略，原材料中砂粒以上颗粒的温度收缩系数较小，粉粒以下的颗粒温度收缩性较大。半刚性材料温度收缩的大小与结合料类型和剂量、被稳定材料的类别、粒料含量、龄期等有关。

4/29/202311§12-3石灰稳定类基层（底基层）

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。用石灰稳定细粒土得到的混合料简称石灰土，所做成的基层称石灰土基层（底基层）。石灰剂量是石灰质量占全部土颗粒的干质量的百分率，即石灰剂量＝石灰质量／干土质量。石灰稳定类材料适用于各级公路路面的底基层，可用作二级和二级以下公路的基层，但石灰土不应用作高等级公路的基层。4/29/202312§12-3石灰稳定类基层（底基层）1．石灰稳定土强度形成原理在土中掺入适量的石灰，并在最佳含水量下拌匀压实，使石灰与土发生一系列的物理、化学作用，从而使土的性质发生根本的变化。一般分四个方面，第一是离子交换作用，第二是结晶硬化作用，第三是火山灰作用，第四是碳酸化作用4/29/202313§12-3石灰稳定类基层（底基层）2．影响强度的因素1)土质各种成因的土都可以用石灰来稳定，但生产实践说明，粘性土较好，其稳定的效果显著，强度也高。当采用高液限粘土时施工不易粉碎；采用粉性土的石灰土早期强度较低，但后期强度也可满足行车要求；采用低液限土质时易拌和，但难以碾压成型，稳定的效果不显著。采用的土质，既要考虑其强度，还要考虑到施工时易于粉碎便于碾压成型。一般采用塑性指数12～18(100g平衡锥测液限，搓条法测塑限)的粘性土为好。塑性指数偏大的粘性土，要加强粉碎，粉碎后，土中15～25mm的土块不宜超过5%。经验证明塑性指数小于12的土不宜用石灰稳定。对于硫酸盐类含量超过0.8%或腐殖质含量超过10%的土，对强度有显著影响，不宜直接采用。4/29/202314§12-3石灰稳定类基层（底基层）2)灰质石灰应是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。石灰质量应符合III级以上的技术指标，并要尽量缩短石灰的存放时间。在同等石灰剂量下，质量好的石灰，稳定效果好。如采用质量差的石灰，为了满足石灰土的技术要求，就得适当增加石灰剂量。4/29/202315§12-3石灰稳定类基层（底基层）3)石灰剂量石灰剂量对石灰土强度影响显著，石灰剂量较低(小于3～4％)时，石灰主要起稳定作用，土的塑性、膨胀、吸水量减小，使土的密实度、强度得到改善。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时，强度反而降低。生产实践中常用的最佳剂量范围，对于粘性土及粉性土为8～14％；对砂性土则为9～16％。剂量的确定应根据结构层技术要求进行混合料组成设计。4/29/202316§12-3石灰稳定类基层（底基层）4)含水量水是石灰土的重要组成部分。它促使石灰土发生物理化学变化，形成强度；便于土的粉碎、拌和与压实，并且有利于养生。不同土质的石灰土有不同的最佳含水量。需通过标准击实试验确定，并用以控制施工中的实际加水量，所用水应是干净可供饮用的水。4/29/202317§12-3石灰稳定类基层（底基层）5)密实度石灰土的强度随密实度的增加而增长。实践证明，石灰土的密实度每增减1%，强度约增减4%左右。而密实的石灰土，其抗冻性、水稳定性也好，缩裂现象也少。4/29/202318§12-3石灰稳定类基层（底基层）6)石灰土的龄期石灰土强度具有随龄期增长的特点。一般石灰土初期强度低，前期(1～2个月)增长速率较后期为快。石灰土强度与龄期关系可表示为：Rt=Rit

（12-2）式中：Ri——一个月龄期抗压强度Rt——t个月龄期抗压强度β——系数，约为0.1～0.5。4/29/202319§12-3石灰稳定类基层（底基层）7)养生条件养生条件主要指温度与湿度。养生条件不同，其强度也有差异。当温度高时，物理化学反应、硬化、强度增长快，反之强度增长慢，在负温条件下甚至不增长，因此，要求施工期的最低温度应在5℃以上，并在第一次重冰冻(-3～－5℃)到来之前1个月～1个半月完成。多年的施工经验证明，热季施工的灰土强度高，质量可以保证，一般在使用中很少损坏。养生的湿度条件对石灰土的强度也有很大影响。实践证明：在一定潮湿条件下养生强度的形成比在一般空气中养生要好。4/29/202320§12-隔3石灰窗稳定类基胆层（底基瘦层）3．石触灰土基番层的应诞用石灰稳刷定土不糠但具有所较高的莲抗压强淋度，而件且也具座有一定摘的抗弯讨强度，崇且强度跑随龄期舌逐渐增勤加。因龟此，石香灰稳定丢土一般猫可以用纺于各类拒路面的缸基层或客底基层务。但石务灰稳定枕土因其补水稳定浑性较差党不应做舰高速公警路或一扭级公路惹的基层乐，必要软时可以会用作底模基层。检在冰冻翁地区的腊潮湿路到段以及阅其他地私区的过缝分潮湿纽奉路段，驰也不宜唱采用石京灰土做奶基层。4/23瓣/202盏321§12-繁3石灰拳稳定类基畅层（底基臭层）4．石各灰稳定乒土基层忠缩裂防认治石灰稳恭定土基赛层防治妄缩裂的侨措施有殖：1)控制砖压实含水姑量：石灰疫稳定土因捕含水量过沙多产生的脖干缩裂缝厦显著，因糖而压实时若含水量一睡定不要大介于最佳含匹水量，其妙含水量应概略小于最五佳含水量单。2)严格仙控制压实革标准，实范践证明，叫压实度小范时产生的拘干缩要比抚压实度大铃时严重，睡因此，应醒尽可能达尊到最大压梁实度。3)温缩斧的最不利瓣季节是材压料处于最疤佳含水量告附近，而念且温度在扛0～-1特0℃时。破因此施工并要在当地纺气温进入怖0℃前一谈个月结束侨，以防在们不利季节他产生严重勉温缩。4)干粘缩的最馆不利情攻况是石瞎灰稳定煌土成型霸初期，跌因此，驶要重视砌初期养阁护。保锻证石灰分土表面遵处于潮阔湿状况彩，禁防筝干晒。4/2医3/2功02322§12狮-3显石灰稳桌定类基罢层（底陡基层）5)石抹灰稳定赤土施工御结束后殿要及早牲铺筑面帮层，使态石灰土构基层含拆水量不粪发生大利变化，衰可减轻孙干缩裂允隙。6)在石蚕灰稳定土写中掺加集众料(砂砾弄、碎石等功)，使其馆集料含量保为60～见70%，洪使混合料柄满足最佳崇组成要求驾，不但提友高强度和片稳定性，张而且具有响较好的抗槐裂性。7)基层猜的缩裂会帝反射到面瞎层，为了显防止基层柜裂缝的反衔射，国内餐外常采取规以下措施造：(1)设刺置联结层辱。设置沥熄青碎石或训沥青贯入新式联结层庆，是防止哪反射裂缝捡的有效措堵施。(2)铺佳筑碎石隔乎离过渡层脸。在石灰厅土与沥青纹面层间铺宾筑厚10瓶～20c逢m的碎石欲层或玻璃陵纤维网格掘，可减轻垒反射裂缝洁出现。4/23哈/202橡323§12-4水泥稳酸定类基仁层1．概期述在粉碎的按或原状松脖散的土(呜包括各种红粗、中、卷细粒土)汉中，掺入跃适当水泥恰和水，按南照技术要姥求，经拌闻和摊铺，障在最佳含公水量时压赛实及养护歉成型，其誓抗压强度喜符合规定储要求，以淋此修建的精路面基层昌称水泥稳派定类基层江。当用水朋泥稳定细笼粒土(砂涝性土、粉押性土或粘残性土)时岸，简称水锹泥土。4/2按3/2站02324§12-4水泥稳灿定类基滨层水泥是烟水硬性寄结合料隆，绝大架多数的需土类(泡高塑性保粘土和更有机质跳较多的煌土除外察)都可魂以用水键泥来稳丑定，改缓善其物餐理力学西性质，少适应各启种不同跟的气候冒条件与嘉水文地免质条件营。水泥兽稳定类棉基层具艰有良好碰的整体桑性、足鸽够的力海学强度酿、抗水芒性和耐功冻性。释其初期摇强度较闸高，且拆随龄期岭增长而重增长，埋所以应催用范围仗很广。农近年来票，在我继国一些柏路面工拘程中，杠水泥稳逮定土可转用于路净面结构评的基层宜和底基礼层，在商保证路响面使用击品质上筐取得了达满意的磨效果。胳但水泥盈土禁止网作为高呀速公路无或一级悉公路路筝面的基更层，只警能用做损底基层锐。在高谊等级公跌路的水努泥混凝格土路面番板下，旦水泥土瓣也不应示做基层择。4/2逐3/2塑02325§12-4水泥稳定君类基层2．强度薄形成原理在利用散水泥来剩稳定土头的过程苗中，水孝泥、土斩和水之绞间发生员了多种滑非常复趣杂的作柄用，从承而使土欲的性能填发生了办明显的隆变化。秒这些作描用可以匹分为：化学作犁用：如狂水泥颗槽粒的水筒化、硬怕化作用球，有机集物的聚掉合作用容，以及于水泥水忘化产物屈越粘土束矿物之嚷间的化仆学作用雁等等。物理－府化学作转用：如客粘土颗治粒与水畏泥及水币泥水化扇产物之榜间的吸择附作用耳，微粒堆的凝聚碎作用，顺水及水毁化产物龄的扩散谜、渗透简作用，护水化产个物的溶纽奉解、结朴晶作用近等等。物理作用筛：如土块常的机械粉压碎作用，展混合料的茂拌和、压珍实作用等职等。4/23各/202筑326§12-4水泥稳定红类基层3．影响踢强度的因埋素1)土质土的类参别和性追质是影遥响水泥仰稳定土摩强度的录重要因抽素，各朋类砂砾布土、砂菠土、粉筑土和粘容土均可续用水泥颤稳定，带但稳定肚效果不泻同。试渡验和生顽产实践刮证明，刃用水泥蹦稳定级糟配良好疾的碎(善砾)石骑和砂砾难，效果草最好，糕不但强凑度高，种而且水呀泥用量礼少；其面次是砂光性土；划再次之孟是粉性具土和粘桥性土。偏重粘土票难于粉没碎和拌竖和，不疤宜单独韵用水泥耍来稳定茅，因此垦，一般躁要求土暂的塑性躲指数不凭大于1叉7。4/23笋/202学327§12-4水泥稳定订类基层2)水泥露的成分和卵剂量各种类粉型的水醒泥都可卸以用于叫稳定土宏。但试饰验研究予证明，具水泥的兰矿物成勺分和分雕散度对含其稳定食效果有孤明显影并响。对续于同一境种土，细通常情滔况下硅请酸盐水罪泥的稳趋定效果懂好，而运铝酸盐淡水泥较渐差。在水泥硬跃化条件相由似，矿物波成分相同赴时，随着贯水泥分散仓度的增加茂，其活性润程度和硬选化能力也倒有所增大续，从而水商泥土的强率度也大大壤提高。水泥土艇的强度朋随水泥豪剂量的竖增加而抹增长，坟但过多至的水泥折用量，蜘虽获得雾强度的盘增加，俯在经济山上却不词一定合腥理，在埋效果上晌也不一李定显著扔，且容赶易开裂票。试验洽和研究俗证明，诱水泥剂柿量为4斑～8％喘较为合谋理。4/2培3/2凤02328§12-面4水泥稳定仪类基层3)含水量含水量惹对水泥究稳定土宾强度影杆响很大唐，当含坛水量不餐足时，群水泥不滑能在混球合料中千完全水健化和水经解，发雪挥不了级水泥对徒土的稳传定作用煌，影响绣强度形久成。同献时，含宽水量小尊，达不宽到最佳认含水量露也影响贫水泥稳被定土的易压实度帮。因此退，使含负水量达极到最佳伤含水量阿的同时技，也要随满足水慕泥完全峰水化和达水解作秤用的需装要为好借。水泥正常妖水化所需库的水量约折为水泥重铸的20%稻，对于砂悄性土，完君全水化达待到最高强凯度的含水遗量较最佳塔密度的含软水量为小铸；而对于倘粘性土则酸相反。4/2肯3/2协02329§12-4水泥稳昨定类基杏层4)施工丑工艺过程水泥、土源和水拌和据得均匀，腔且在最佳妇含水量下忽充分压实恰，使之干挣密度最大本，其强度考和稳定性楼就高。水唱泥土从开肥始加水拌绳和到完成谅压实的延峰迟时间要估尽可能最南短，一般馒要在6h蔑以内。若靠时间过长嫌，则水泥挥凝结，在论碾压时，书不但达不红到压实度软要求，而挺且也会破纵坏已结硬兽水泥的胶就凝作用，请反而使水颜泥稳定土应强度下降增。在水泥问终凝时间陪达不到规芽定要求时堪，可以使磁用一定剂亚量的缓凝袄剂，但缓食凝剂的品宾种和具体豆数量应根轮据试验确饥定。水泥稳定奋土需湿法询养生，以脚满足水泥重水化形成寻强度的需疲要。养生蜓温度愈高壶，强度增架长的愈快祥。因此，恨要保证水氏泥稳定土触养生的温缘瑞度和湿度绘条件。4/23侦/202哲330§12-滴4水泥稳筑定类基雅层养生及北交通管零制：(1)开每一段映碾压完印成后应井立即开木始养生物，不得继延误。(2)在愉整个养生掩期间都应赢使水泥稳缺定碎石层础保持潮湿皮状态，养撑生结束后伸，必需将镜覆盖物清闲物干净。(3)剖在养生蜡期间未播采用复咽盖措施炎的水泥利稳定碎丧石层上内，除洒随水车外失，应封拖闭交通兄，在采兴用覆盖叮措施的摆水泥稳占定碎石越层上不仗能封闭忧交交通青时，应缸限制重森车通行常，其它塞车辆车贷速不得烤超过3暴0km便/h。(4)革水泥稳唤定碎石啄层上立液即铺筑贷沥青面成层时，迁不需太稍长的养党生期，匪但应始伶终保持粪表面湿表润，至邻少洒水浓养生三性天。4/2亚3/2果02331§12-电5工业废渣侮基层1．概述随着工要业的发璃展，工荣业废渣菊逐渐增彻多，怎相样综合文利用工垄业废渣烛引起了山国内外放重视。毅近年来洁，我国忠利用工禽业废渣扫铺筑路丝式面基层卖，取得奶显著成躺效，不挂但提高杯了路面挡使用品峡质，而孤且降低包了工程跳造价，纵“变废摆为宝”趋，具有兔很大的容经济意房诚义。公路上勇常用的情工业废握渣有：蔑火力发鹿电厂的垦粉煤灰芹和煤渣到，钢铁盾厂的高登炉渣和仪钢渣，漂化肥厂杨的电石枣渣，以捐及煤矿去的煤矸稀石等。华粉煤灰惯和煤渣尘中含有革较多的鱼二氧化匙硅、氧欠化钙或尊氧化铝轨等活性裙物质。臂用石灰陶稳定工勺业废渣杆时，石暗灰在水茅的作用沸下形成锹饱和的的Ca(菠OH)2溶液。废品渣的活性匙氧化硅和级氧化铝在叼Ca(O生H)2溶液中产谢生火山灰超反应，生粮成水化硅洋酸钙和铝咸酸钙凝胶坐，把颗粒琴胶凝在一侦起，随水观化物不断丹产生而结散晶硬化，却具有水硬英性。温度抖较高时，亡强度增长聚快，因此凡，石灰稳音定工业废庸渣最好在烫热季施工感，并加强泄保湿养生敞。4/2垮3/2器02332§12-5工业废否渣基层石灰稳定矮工业废渣交基层具有兔：水硬性踪蝶、缓凝性裁、强度高窝、稳定性颂好，成板加体、且强跌度随龄期外不断增加宽，抗水、葛抗冻、抗塞裂而且收叨缩性小，始适应各种旺气候环境且和水文地中质条件等锣特点。所柏以，近几拆年来，修赴筑高等级班公路，常皇选用石灰瞧稳定工业幻玉废渣做高扎级或次高迷级路面的扑基层或底楚基层。4/23隔/202政333第五节渣工业废奏渣稳定基蛇层对材料的眠要求石灰废渣材梅料粒料（同砾料）4/2击3/2蹈02334混合料组烈成设计石灰煤罚渣类基胃层石灰煤杠渣（简吩称二渣苍）基