復習1、排水的目的2、路基排水設施3、路面排水設施復習1、排水的目的第十二章無機結合料穩(wěn)定路面第十二章無機結合料穩(wěn)定路面主要內容第一節(jié)概述第二節(jié)無機結合料穩(wěn)定材料的特性第三節(jié)石灰穩(wěn)定類基層/底基層第四節(jié)水泥穩(wěn)定類基層/底基層第五節(jié)工業(yè)廢渣穩(wěn)定類基層/底基層（自學）第六節(jié)水泥穩(wěn)定類基層工程應用實例（自學）重點主要內容第一節(jié)概述重點

無機結合料穩(wěn)定材料定義：

在粉碎的或原狀松散的土中摻入一定量的水泥、或石灰、或工業(yè)廢渣等無機結合料及水，拌和得到混合料經壓實和養(yǎng)生后，其抗壓強度符合規(guī)定要求的材料。由于無機結合料穩(wěn)定材料的剛度處于柔性材料(如瀝青混合料)和剛性材料(如水泥混凝土)之間，所以也稱為半剛性材料，由其鋪筑的結構層稱為半剛性層。無機結合料穩(wěn)定材料的特點：板體性好，具有一定的抗拉強度；穩(wěn)定性好，抗凍性強；強度和剛度隨著齡期而增長；經濟性好；干縮溫縮大，耐磨性差，抗疲勞性也稍差。1、無機結合料穩(wěn)定材料及其特點第一節(jié)概述

無機結合料穩(wěn)定材料定義：1、無機結合料穩(wěn)定材料及其特點第一12章無機結合料穩(wěn)定材料及路面ppt課件水穩(wěn)碎石的攤鋪與碾壓二灰穩(wěn)定碎石的攤鋪、碾壓與養(yǎng)護水穩(wěn)碎石的攤鋪與碾壓二灰穩(wěn)定碎石的攤鋪、碾壓與養(yǎng)護

1）原材料

①土（廣義）：細粒土、粗粒土、巨粒土

②無機結合料：水泥、石灰、工業(yè)廢渣等

2）無機結合料穩(wěn)定材料種類：

細粒土：二灰土、水泥土、石灰土、水泥石灰土、三灰土

粗粒土：二灰碎石土、二灰穩(wěn)定碎石（二灰碎石）、水泥碎石土、水泥穩(wěn)定碎石、二灰砂、水泥砂

無土：二灰、二渣、水泥礦渣等

2、無機結合料穩(wěn)定材料的種類1）原材料

①土（廣義）：細粒土、粗粒土、巨粒土

②無

1）強度和模量隨齡期增長而變化，不同種類材料的強度變化規(guī)律也不同；

2）有較好的板體性，具有一定的抗拉性能；

3）用抗壓強度與抗壓回彈模量、劈裂強度與劈裂回彈模量、抗彎拉強度與抗彎拉彈性模量、干縮與溫縮等來衡量材料的性能；

4）應力—應變特性與原材料和結合料的性質與用量、混合料的含水量及密實度以及齡期、溫度等有關。

第二節(jié)無機結合料穩(wěn)定材料的物理力學特性1、無機結合料穩(wěn)定材料的應力—應變特性1）強度和模量隨齡期增長而變化，不同種類材料的強度變化規(guī)無機結合料穩(wěn)定材料的強度與時間和溫度有關。所以要按不同齡期（7d、28d、90d、180天等）和不同的溫度(淮河以北地區(qū)20℃、淮河以南地區(qū)25℃)來測定試件的強度，抗壓和劈裂測定用圓柱體試件。無機結合料穩(wěn)定材料的強度與時間和溫度有關。所以要按不同齡期（彎拉強度試驗示意圖彎拉強度試驗示意圖設計齡期：不同無機結合料穩(wěn)定材料的強度和模量隨齡期增長的速度不同，在路面結構設計時的參數(shù)設計齡期，對于水泥穩(wěn)定類材料的劈裂及模量的齡期為90天，對于石灰或者二灰穩(wěn)定類的齡期為180天，水泥粉煤灰穩(wěn)定類為120天，材料組成設計7天的抗壓強度。設計指標：由于半剛性基層材料的抗拉強度遠小于其抗壓強度，因此抗拉強度（劈裂強度）是路面結構設計的主要指標，抗壓強度是材料組成設計的主要指標。無機結合料穩(wěn)定材料的設計齡期設計齡期：不同無機結合料穩(wěn)定材料的強度和模量隨齡期增長的速度所謂疲勞是指在荷載反復作用下，材料的極限強度會隨著作用次數(shù)的增加而降低的現(xiàn)象；一般有劈裂疲勞和小梁疲勞試驗。無機結合料的疲勞壽命一般取決于重復應力與重復荷載作用前的一次性極限應力的比值，試驗證明，用雙對數(shù)方程或單對數(shù)方程表示較合理，為：或雙對數(shù)單對數(shù)2、無機結合料穩(wěn)定材料的疲勞特性所謂疲勞是指在荷載反復作用下，材料的極限強度會隨著作用次數(shù)的無機結合料穩(wěn)定材料拌和壓實后，由于水分揮發(fā)及其內部的水化作用引起干燥收縮。濕度在材料使用過程中總有變化，但一般更多考慮的是材料在成型之初的濕度降低影響。3、無機結合料穩(wěn)定材料的干縮特性3、無機結合料穩(wěn)定材料的干縮特性1）收縮機理(原因)

毛細管作用

吸附作用

分子間力作用

礦物晶體或凝膠體層間水作用

碳化收縮作用2）衡量方法一般衡量材料的體積變化相對較難，因此，實際中往往采取一維單向變化測定來反映材料的收縮性能，通過收縮應變及收縮系數(shù)來表征材料的收縮性能大小。12章無機結合料穩(wěn)定材料及路面ppt課件3）干縮影響因素：

無機結合料穩(wěn)定材料的干縮特性(最大干縮應變和平均干縮系數(shù))的大小與結合料的類型、劑量、被穩(wěn)定材料的類別、粒料含量、小于0.6mm細顆粒含量、試件含水量和齡期等有關。

4）幾種材料的干縮比較

對穩(wěn)定粒料類，三類半剛性材料的干縮特性的大小次序為：石灰穩(wěn)定類>水泥穩(wěn)定類>石灰粉煤灰穩(wěn)定類對于穩(wěn)定細粒土，三類半剛性材料的收縮性的大小排列為：石灰土>水泥土和水泥石灰土>石灰粉煤灰土

5）干縮的發(fā)生與預防①選擇穩(wěn)定劑種類與用量；②控制材料成型時的含水量及成型時機；③保濕養(yǎng)生。

3）干縮影響因素：4、半剛性材料的溫度收縮

1）收縮原理：由固相、液相和氣相組成。半剛性材料的外觀脹縮性是三相的不同溫度收縮性的綜合效應表現(xiàn)。一般氣相大部分與大氣貫通，在綜合效應中影響較小，可以忽略，原材料中砂粒以上顆粒的溫度收縮系數(shù)較小，粉粒以下的顆粒溫度收縮較大。

2）無機結合料穩(wěn)定材料的溫縮影響因素無機結合料穩(wěn)定材料溫度收縮的大小與結合料類型和劑量、被穩(wěn)定材料的類別、粒料含量、齡期等有關12章無機結合料穩(wěn)定材料及路面ppt課件3）不同材料的溫縮比較

石灰土砂礫（16.7×10-6）>懸浮二灰粒料（15.3×10-6）>密實式二灰粒料（11.4×10-6）和水泥砂礫（5～7％水泥劑量為10～15×10-6）

4）溫縮的發(fā)生時節(jié)及控制

時節(jié)：冬季低溫控制：選擇材料種類與配比3）不同材料的溫縮比較經過一定齡期的養(yǎng)生，半剛性材料的變形以溫度收縮為主。

半剛性基層修建初期，半剛性材料同時受到干燥收縮和溫度收縮的綜合作用。經過一定齡期的養(yǎng)生，半剛性材料的變形以溫度收縮為主。半剛性

在粉碎的土或原狀松散的土（包括各種粗、細粒土）中，摻入適量的石灰和水，按照一定技術要求，經拌和，在最佳含水量下攤鋪、壓實及養(yǎng)生，其抗壓強度符合規(guī)定要求的路面（底）基層稱為石灰穩(wěn)定類（底）基層。用石灰穩(wěn)定細粒土得到的混合料簡稱石灰土，所做成的基層稱石灰土基層（底基層）。石灰穩(wěn)定不但具有較高的抗壓強度，而且也具一定的抗彎強度，且強度隨齡期逐漸增加。因此，一般可用于低等級公路的基層或底基層。石灰穩(wěn)定土因其水穩(wěn)定性較差，不應做高速公路或一級公路的基層，必要時可以用作底基層。在冰凍地區(qū)的潮濕路段以及其他地區(qū)的過分潮濕路段，也不宜采用石灰土做基層1、石灰穩(wěn)定（底）基層第三節(jié)石灰穩(wěn)定類基層/底基層在粉碎的土或原狀松散的土（包括各種粗、細粒土）中，摻入適1）離子交換作用土具有膠體性質，表面帶負電荷，并吸附鈉離子、鉀離子和氫離子，石灰中的鈣離子會與其發(fā)生離子交換作用，形成鈣土，減小了土顆粒表面水膜厚度，分子引力增加。2)結晶作用經過結晶作用，消石灰逐漸由膠體轉化為晶體，晶體間能夠相互結合，與土形成共晶體，從而使得土粒膠結成整體。2、石灰穩(wěn)定材料的強度形成機理1）離子交換作用2、石灰穩(wěn)定材料的強度形成機理3）火山灰作用土中充分的硅、鈣離子是火山灰作用的前提，同時必須增加土的堿性；火山灰作用生成物具有水硬性性質，是構成石灰土早期強度的主要原因。4）碳酸化作用

生成的碳酸鈣是堅硬的晶體，具有較高的強度和水穩(wěn)性，它對土的膠結作用使土得到了加固。石灰土表面鈣化后，形成硬殼層，進一步阻礙了二氧化碳的進入，碳化過程十分緩慢，是形成石灰土后期強度的主要原因。3）火山灰作用土中充分的硅、鈣離子是火山灰作用的前提，同時必四種作用中，主要是離子交換作用與火山灰作用，是構成石灰土早期強度的主要因素，后期強度則更多源于碳酸化作用和結晶作用。由于石灰與土發(fā)生了一系列的相互作用，從而使土的性質發(fā)生根本的改變。在初期，主要表現(xiàn)為土的結團、塑性降低、最佳含水量增加和最大密實度減小等。后期主要表現(xiàn)為結晶結構的形成，從而提高其板體性、強度和穩(wěn)定性。四種作用中，主要是離子交換作用與火山灰作用，是構成石灰土早期1）土質：

各種成因土都可用石灰穩(wěn)定，但塑性指數(shù)低于10以下的低塑性土（這與水泥穩(wěn)定土剛好相反）不適宜穩(wěn)定，更適宜于穩(wěn)定粘性土，尤其是塑性指數(shù)在12～20的粘性土。

原因：粘性顆粒的活性強、比表面積大、表面能大，摻入石灰穩(wěn)定材料后，形成的四種作用比較活躍，因此石灰土強度隨土塑性指數(shù)的增加而增大。重粘土雖然粘土顆粒含量高，但是不易粉碎和拌和，穩(wěn)定效果反而不好。3、石灰穩(wěn)定材料的強度影響因素1）土質：3、石灰穩(wěn)定材料的強度影響因素2）灰質：石灰應采用消石灰粉或生石灰粉，對高速公路或一級公路宜用磨細的生石灰粉。石灰質量應符合III級以上的技術指標，并要盡量縮短石灰的存放時間。2）灰質：

石灰劑量是石灰質量占全部土顆粒的干質量的百分率，即：

石灰劑量＝石灰質量／干土質量。

石灰劑量對石灰穩(wěn)定土的強度影響非常顯著。在石灰劑量較低時（小于3～4％），起穩(wěn)定作用，土的塑性、膨脹、吸水量減小，使土的密實度、強度、和易性等得到改善；隨著劑量的增加，強度和穩(wěn)定性均提高，但劑量超過一定范圍后，強度反而降低。常用最佳劑量范圍：對于粘性土及粉性土為8～14％；對砂性土則為9～16％。最終根據(jù)結構層技術要求進行混合料組成設計。3）石灰劑量石灰劑量是石灰質量占全部土顆粒的干質量的百分率，4）含水量：

最佳含水量及略小于最佳含水量時最易壓實達到較高的壓實度。石灰穩(wěn)定類材料的最佳含水量需要通過標準擊實試驗進行確定，經驗公式為：石灰土的最佳含水量＝素土的最佳含水量＋拌和過程中的蒸發(fā)量（約在1.5%左右）＋石灰反應所需的水（0.2×石灰劑量）。5）密實度：

石灰穩(wěn)定土的強度隨密實度的增加而增長。實踐證明，石灰穩(wěn)定土的密實度每增減1%，強度約增減4%左右。而密實的石灰穩(wěn)定土，其抗凍性、水穩(wěn)定性好，縮裂現(xiàn)象也少。4）含水量：6）齡期：

石灰穩(wěn)定土的強度隨齡期增長，一般初期強度較低，前期(1～2個月)的增長速率較后期快。其強度與齡期的關系可表示為：

R1—一個月齡期的抗壓強度；

Rt—t個月齡期的抗壓強度；

β—系數(shù)，約0.1～0.5。7）養(yǎng)生條件（溫度與濕度）：

溫度高，物理化學反應快，強度增長快；反之強度增長慢，在負溫條件下甚至不增長。因此，要求施工期的最低溫度應在5℃以上，并在第一次重冰凍(-3～-5℃)到來之前1個月～1個半月完成。在一定潮濕條件下養(yǎng)生強度的形成比在一般空氣中養(yǎng)生要好。6）齡期：1）嚴格控制壓實含水量：石灰穩(wěn)定土含水量過多產生的干縮裂縫顯著，壓實時含水量應略小于最佳含水量。2）嚴格控制壓實標準：壓實度小時產生的干縮比壓實度大時嚴重，應盡可能達到最大壓實度。3）嚴格養(yǎng)生條件：干縮發(fā)生在成型初期，要重視初期的保濕養(yǎng)護，保證石灰穩(wěn)定土表面處于潮濕狀況。4）禁防干曬：石灰穩(wěn)定土施工結束后可及早鋪筑面層，使石灰穩(wěn)定土基層含水量不發(fā)生大的變化，從而減輕干縮裂縫。4、石灰穩(wěn)定類材料的縮裂防治1）嚴格控制壓實含水量：石灰穩(wěn)定土含水量過多產生的干縮裂縫顯5）施工季節(jié)：溫縮的最不利季節(jié)是材料處于最佳含水量附近，而且溫度在0～-10℃時，因此施工要在當?shù)貧鉁剡M入0℃前一個月結束，以防在不利季節(jié)產生嚴重溫縮。6）控制劑量：在滿足強度要求情況下，盡可能選擇較低劑量的無機結合料；在石灰穩(wěn)定土中摻加70～80%的集料也可提高其強度、穩(wěn)定性和抗裂性。7）反射裂縫的防治：（1）設置聯(lián)結層（瀝青碎石或瀝青貫入式）；（2）鋪筑碎石隔離過渡層；（3）提高瀝青下面層抗裂性能5）施工季節(jié)：溫縮的最不利季節(jié)是材料處于最佳含水量附近，而且12章無機結合料穩(wěn)定材料及路面ppt課件5、石灰穩(wěn)定類材料的混合料設計1）混合料的設計步驟

根據(jù)強度標準，通過試驗選取合適的土，確定最佳的石灰劑量和混合料的最佳含水量。5、石灰穩(wěn)定類材料的混合料設計1）混合料的設計步驟

在規(guī)定溫度(北方冰凍地區(qū)為20±2℃，南方非冰凍地區(qū)為25土2℃)下保濕養(yǎng)生6d（濕度為95%）浸水1d，進行無側限抗壓強度試驗。試件的尺寸為：5cm×5cm(高×直徑)的圓柱體。要求試驗測定的強度符合：工地實際采取的石灰劑量應較實驗室內試驗確定的劑量多0.5％~1.0％。2）石灰穩(wěn)定土的強度及壓實要求在規(guī)定溫度(北方冰凍地區(qū)為20±2℃，南方非冰凍地

①穩(wěn)定細粒土的干縮和溫縮性均較穩(wěn)定粗粒土的干縮和溫縮性大很多，因此穩(wěn)定細粒土基層可能會產生相對更加嚴重的收縮裂縫，并反射到瀝青面層上形成反射裂縫；②裂縫產生后，雨水的浸入會加劇瀝青路面的病害；③穩(wěn)定細粒土基層對施工環(huán)境和工序的要求更加嚴格，會導致施工污染或者施工質量差等不利情況。

（1）注意無機結合料穩(wěn)定材料類型選擇；穩(wěn)定細粒土如石灰土、水泥土、石灰水泥土及二灰土不宜用作高等級道路瀝青路面的基層，原因在于：6、施工注意事項①穩(wěn)定細粒土的干縮和溫縮性均較穩(wěn)定粗粒土的干縮和溫縮

（2）注意施工季節(jié)；（3）注意材料組成設計；（4）注意施工含水量、壓實度、強度等控制在規(guī)定的范圍；（5）注意養(yǎng)生與保濕；（6）注意減少施工車輛的養(yǎng)生期間的作用。（2）注意施工季節(jié)；12章無機結合料穩(wěn)定材料及路面ppt課件石灰穩(wěn)定土的施工石灰穩(wěn)定土的施工石灰土凍壞石灰土凍壞在粉碎或原狀松散土中，摻入適量水泥和水，按技術要求進行拌和、攤鋪，在最佳含水量時進行壓實和養(yǎng)護成型，其抗壓強度符合要求，該類基層稱為水泥穩(wěn)定類基層。

水泥可用來穩(wěn)定絕大多數(shù)的土類（高塑性粘土和有機質較多的土除外），改善其物理力學性質。水泥穩(wěn)定類一般可用于路面結構的基層和底基層，但水泥土禁止作為高速公路或一級公路路面的基層，只能用做底基層。1、水泥穩(wěn)定類材料的定義第四節(jié)水泥穩(wěn)定類基層/底基層

在粉碎或原狀松散土中，摻入適量水泥和水，按技術要求進行拌和、水泥穩(wěn)定類基層具有良好的整體性、足夠的力學強度、抗水性和耐凍性。其初期強度較高，且隨齡期增長而增長，應用范圍很廣。水泥穩(wěn)定土包括水泥穩(wěn)定碎石、砂礫、土等多種材料，水泥土是水泥穩(wěn)定細粒土（粘土、粉土、黃土等）的總稱。2、水泥穩(wěn)定類材料的特點和種類水泥穩(wěn)定類基層具有良好的整體性、足夠的力學強度、抗水性和耐凍水泥穩(wěn)定過程中，水泥、土和水之間發(fā)生了多種非常復雜的作用：化學作用：水泥顆粒的水化、硬化作用；有機物的聚合作用；水泥水化產物與粘土礦物之間的化學作用等。物理－化學作用：粘土顆粒與水泥及水泥水化產物之間的吸附作用；微粒的凝聚作用；水及水化產物的擴散、滲透作用；水化產物的溶解、結晶作用等。物理作用：如土塊機械粉碎作用，混合料的拌和、壓實作用等。①水泥的水化作用：3、水泥穩(wěn)定類材料的強度形成水泥穩(wěn)定過程中，水泥、土和水之間發(fā)生了多種非常復雜的作用：①②離子交換作用：③化學激發(fā)作用：

當粘土顆粒周圍介質的pH值增加到一定程度時，粘土礦物中的部分Si02和A1203的活性將被激發(fā)出來，與溶液中的Ca2＋進行反應，生成新的礦物，這些礦物主要是硅酸鈣和鋁酸鈣系列，這些礦物具有膠凝能力。生成的這些膠結物質包裹著粘土顆粒表面，與水泥的水化產物一起，將粘土顆粒凝結成一個整體。④碳酸化作用：②離子交換作用：

各類砂礫土、砂土、粉土和粘土均可用水泥穩(wěn)定。用水泥穩(wěn)定級配良好的碎(礫)石和砂礫的效果最好，強度高、水泥用量少；其次是砂性土；再次之是粉性土和粘性土。一般要求土的塑性指數(shù)不大于17。1）土質

通常情況下，硅酸鹽水泥的穩(wěn)定效果好，而鋁酸鹽水泥較差；水泥分散度增加，其活性程度和硬化能力也有所增大。水泥土的強度隨水泥劑量的增加而增長，水泥用量過多，經濟上不合理，且容易開裂。2）水泥的成分和劑量

4、影響水泥穩(wěn)定土強度的因素各類砂礫土