无机结合料稳定材料(道路建筑材料课件)

知识要点无机结合料稳定材料的种类无机结合料稳定土的技术性质无机结合料稳定材料的概念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、石灰或粉煤灰等工业废渣材料和水，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。强度来源半刚性材料用水泥、石灰或水硬性结合料等无机结合料处治的土或碎（砾）石，前期具有柔性粒料的性质，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。强度特征结构定位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！大多用做沥青路面或水泥路面的基层或底基层。结构定位水泥稳定材料(水泥稳定级配碎石、水泥稳定级配砾石、水泥稳定石屑、水泥稳定土、水泥稳定砂等)。01石灰稳定材料(石灰碎石土、石灰土等)。02综合稳定材料(水泥石灰稳定材料、水泥粉煤灰稳定材料、石灰粉煤灰稳定材料等)。03工业废渣稳定材料(以石灰或水泥为结合料，以煤渣、钢渣、矿渣等工业废渣为主要被稳定材料，通过加水拌和形成的混合料)。04无机结合料稳定土的技术性质①无机结合料稳定材料强度的测定方法。（1）强度采用7d龄期的无侧限抗压强度指标。在标准条件(温度20±2℃，相对湿度在95%以上)下养护6d，浸水1d。无机结合料稳定土的技术性质②影响无机结合料稳定材料强度的因素。（1）强度(主要影响因素有：土质；结合料品种及数量；含水率；密实度；养生条件；施工时间。)①缩裂特性2）缩裂a干缩（影响因素主要有：土的类别及粒料含量；结合料的种类及剂量；养护条件；含水率和密实度）。无机结合料稳定土的技术性质①缩裂特性无机结合料稳定土的技术性质2）缩裂b温缩（实践表明：石灰稳定材料比水泥稳定材料的温缩大；细粒土比粗粒土的温缩大；掺加一定数量的粉煤灰，可以降低无机结合料稳定材料的温缩系数；无机结合料稳定材料的温缩系数随温度的降低而增大。无机结合料稳定土的技术性质①缩裂的防治措施改善土质；a控制压实时的含水率及压实度；b掺加粗集料；c加强初期养护；d无机结合料稳定土的技术性质①缩裂的防治措施为防止无机结合料稳定材料基层的缩裂反射到沥青路面的面层，可以设置沥青碎石或沥青灌入式联结层或者设置碎石上基层。e3）抗疲劳性能（试验表明：石灰粉煤灰稳定材料的抗疲劳性能优于水泥砂砾。在一定应力水平条件下，材料的疲劳寿命取决于材料的强度和刚度，强度越大，刚度越小，疲劳寿命就越长。）无机结合料稳定土的技术性质4）水稳定性和抗冻性（影响水稳定性和冰冻稳定性的主要因素如下：土类；稳定剂种类和剂量；密实度；龄期。）无机结合料稳定土的技术性质无机结合料稳定材料的组成设计

无机结合料稳定类材料的组成设计（也称混合料组成设计）是根据规范对某种稳定类材料规定的技术要求，选择合适的原材料、掺配用料，确定混合料的最佳含水率、最大干密度及结合料的种类和剂量。无机结合料稳定材料的组成设计

无机结合料稳定材料组成设计应包括原材料检验、混合料的目标配合比设计、混合料的生产配合比设计和施工参数确定四部分。一、强度要求原材料选择1.强度要求采用7天无侧限抗压强度作为设计标准。必要时可增加劈裂强度指标。不同的交通等级、稳定剂类型和路面结构层次，对无机结合料稳定材料的抗压强度要求也不相同，7d龄期无侧限抗压强度代表值应符合现行规范规定。一、强度要求原材料选择2.原材料选择根据土或集料料场分布情况和结合料（水泥、石灰、粉煤灰）供应情况，结合当地的工程实践经验，选择合适的土或集料料场以及结合料供应厂家，采集原材料样品进行技术性质指标试验。按照现行《公路路面基层施工技术规范》（JTG/TF-2015）的有关规定确定选用的原材料。一、强度要求采用7天无侧限抗压强度作为设计标准二、材料组成设计步骤1．原材料试验土包括含水率、颗粒分析、液限和塑性指数、击实试验、有机质和硫酸盐含量等。碎石或砾石用浆过多：流浆，浪费水泥，且影响强度，耐久性。包括含水率、级配、压碎值、针片状颗粒含量、软石含量、毛体积相对密度和吸水率等。二、材料组成设计步骤1．原材料试验细集料包括含水率、级配、毛体积相对密度、吸水率、有机质和硫酸盐含量等。石灰：检验有效氧化钙和氧化镁含量。水泥用浆过多：流浆，浪费水泥，且影响强度，耐久性。检验强度等级和初、终凝时间。粉煤灰检验其化学成分、细度和烧失量。二、材料组成设计步骤2.制备同一种土或集料试样、不同水泥剂量（水泥剂量是指水泥质量占全部被稳定材料干燥质量的百分率）的混合料。一般情况参照下列水泥剂量配制：被稳定材料条件推荐试验剂量（%）有级配的碎石或砾石基层Rd<5.0MPa5、6、7、8、9Rd≥5.0MPa3、4、5、6、7土、砂、石屑等塑性指数<125、7、9、11、13塑性指数≥128、10、12、14、16有级配的碎石或砾石底基层-3、4、5、6、7土、砂、石屑等塑性指数<124、5、6、7、8塑性指数≥126、8、10、12、14碾压贫混凝土基层-7、8.5、10、11.5、13水泥稳定材料配合比试验推荐水泥试验剂量表表7-8二、材料组成设计步骤一般情况参照下列水泥剂量配制：二、材料组成设计步骤3.确定各种混合料的最佳含水率和最大干密度至少应做三个不同剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量。其他两个剂量混合料的最佳含水率和最大干密度用内插法确定。二、材料组成设计步骤4.确定试件的干密度按规定的压实度，分别计算不同水泥剂量的试件应有的干密度二、材料组成设计步骤5.按最佳含水率和计算得到的干密度制备试件进行抗压强度试验时，作为平行试验的最少试件数量应不少于表7-9中的规定。如试验结果的偏差系数大于表中规定的值，则应重做试验，并找出原因，加以解决。如不能降低偏差系数，则应增加试验数量。土的类别下列偏差系数时试件的最少数量小于10%10%~15%15%~20%细粒土69中粒土6913粗粒土913二、材料组成设计步骤6.试件在规定温度下保湿养生6d，浸水24h后，进行无侧限抗压强度试验。7.计算试验结果的平均值和偏差系数。二、材料组成设计步骤8.根据表7-7的强度标准，选定合适的水泥剂量合适的水泥剂量试件室内试验结果的平均抗压强度应符合公式（7-1）的要求：式中：

Zα——保证率系数，高速公路和一级公路应取保证率95%，此时Zα=1.645；一般公路应取保证率90%，即Zα=1.282。

——一组试验的强度平均值。二、材料组成设计步骤8.根据表7-7的强度标准，选定合适的水泥剂量合适的水泥剂量试件室内试验结果的平均抗压强度应符合公式（7-1）的要求：式中：

CV——一组试验的强度变异系数。二、材料组成设计步骤9.确定工地上实际采用的水泥剂量此剂量试件室内试验结果的强度代表值Rd0应不小于强度标准值Rd即Rd0≥Rd

，当Rd0＜Rd时，应重新进行配合比试验。对水泥稳定材料，工地实际采用的水泥剂量宜比室内试验确定的剂量多0.5%~1.0%。采用集中厂拌法施工时宜增加0.5%；采用路拌法施工时宜增加1%。[例3-1]设计某地二级公路路面基层用水泥稳定碎石的配合比1.设计要求水泥稳定碎石的设计7d无侧限抗压强度标准值为3.0~3.5Mpa，工地要求压实度为98%，工地上采用集中厂拌法施工。[例3-1]设计某地二级公路路面基层用水泥稳定碎石的配合比2.原材料选用（1）集料选用四种单级配集料，集料规格为4#（19~31.5）mm、3#(9.5~19)mm、2#(4.75~9.5)mm、1#(0.075~4.75)mm。根据混合料级配要求，确定掺配比例为4#：3#：2#：1#=19%：28%：22%：31%。（2）水泥复合硅酸盐水泥，强度等级32.5。3.设计计算选用4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%五种不同的水泥剂量，分别与掺配的集料拌制水泥稳定碎石。（1）确定水泥剂量范围[例3-1]设计某地二级公路路面基层用水泥稳定碎石的配合比3.设计计算采用重型击实法，测定五种不同水泥剂量的水泥稳定碎石的最佳含水率和最大干密度。（2）测定水泥稳定碎石的最佳含水率和最大干密度3.设计计算按压实度为98%计算出不同水泥剂量下的水泥稳定碎石试件的干密度，按此干密度和最佳含水率制备试件。进行7d无侧限抗压强度试验。（3）强度检验[例3-1]设计某地二级公路路面基层用水泥稳定碎石的配合比3.设计计算3.设计计算从表3-13可知，满足Rd0≥Rd的水泥最佳剂量为5.0%。根据施工条件，工地上实际采用的水泥剂量为5.5%，该水泥稳定碎石的最大干密度为2.205g/cm3，最佳含水率为5.9%。（4）确定水泥的最佳剂量击实试验及强度检测结果水泥剂量（%）最佳含水率ω0（%）最大干密度Γmax（g/cm3）计算干密度γi,max（g/cm3）抗压强度（MPa）强度代表值Rd0强度标准值RdRd0≥Rd（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）4.04.82.1982.1543.52.93.0~3.5否4.55.22.2012.1573.63.0否5.05.52.2022.1584.03.5是5.55.92.2052.1614.33.8偏高6.06.02.2072.1635.04.5偏高

表3-13无机结合料稳定材料的组成设计例题[例3-1]设计某地二级公路路面基层用水泥稳定碎石的配合比。1.设计要求水泥稳定碎石的设计7d无侧限抗压强度标准值为3.0~3.5Mpa，工地要求压实度为98%，工地上采用集中厂拌法施工。无机结合料稳定材料的组成设计例题[例3-1]设计某地二级公路路面基层用水泥稳定碎石的配合比。2.原材料选用（1）集料选用四种单级配集料，集料规格为4#（19~31.5）mm、3#(9.5~19)mm、2#(4.75~9.5)m、1#(0.075~4.75)mm。根据混合料级配要求，确定掺配比例为4#：3#：2#：1#=19%：28%：22%：31%。无机结合料稳定材料的组成设计例题[例3-1]设计某地二级公路路面基层用水泥稳定碎石的配合比。2.原材料选用（2）水泥复合硅酸盐水泥，强度等级32.5。无机结合料稳定材料的组成设计例题[例3-1]设计某地二级公路路面基层用水泥稳定碎石的配合比。3.设计计算选用4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%五种不同的水泥剂量，分别与掺配的集料拌制水泥稳定碎石。（1）确定水泥剂量范围3.设计计算无机结合料稳定材料的组成设计例题[例3-1]设计某地二级公路路面基层用水泥稳定碎石的配合比。3.设计计算采用重型击实法，测定五种不同水泥剂量的水泥稳定碎石的最佳含水率和最大干密度。（2）测定水泥稳定碎石的最佳含水率和最大干密度无机结合料稳定材料的组成设计例题[例3-1]设计某地二级公路路面基层用水泥稳定碎石的配合比。3.设计计算按压实度为98%计算出不同水泥剂量下的水泥稳定碎石试件的干密度，按此干密度和最佳含水率制备试件。进行7d无侧限抗压强度试验。（3）强度检验3.设计计算无机结合料稳定材料的组成设计例题[例3-1]设计某地二级公路路面基层用水泥稳定碎石的配合比。3.设计计算从表3-13可知，满足Rd0≥Rd的水泥最佳剂量为5.0%。根据施工条件，工地上实际采用的水泥剂量为5.5%，该水泥稳定碎石的最大干密度为2.205g/cm3，最佳含水率为5.9%。3.设计计算（4）确定水泥的最佳剂量击实试验及强度检测结果水泥剂量（%）最佳含水率ω0（%）最大干密度Γmax