1、基層、底基層材料試驗檢測方法,長安大學(xué)公路災(zāi)防治害研究所 毛雪松,概述,基層、底基層類型 材料力學(xué)特性： 半剛性、柔性、剛性。 材料組成： 有結(jié)合料類（無機、有機）和無結(jié)合料類。,各類基層、底基層的種類,半剛性基層、底基層 水泥穩(wěn)定類、石灰工業(yè)廢渣類、石灰穩(wěn)定類及綜合穩(wěn)定類（石灰粉煤灰、水泥石灰穩(wěn)定類） 柔性基層 有機結(jié)合料穩(wěn)定類（瀝青碎石、貫入式等）和無粘結(jié)粒料類（級配碎石、級配礫石、添隙碎石、級配碎礫石） 瀝青穩(wěn)定類材料可用于高速公路、一級和二級公路的基層或調(diào)平層。 級配碎石適用于各級公路的基層和底基層，也可用于瀝青面層與半剛性基層之間的過渡層。 級配礫石、級配碎礫石、天然砂礫可用于二級和

2、二級以下公路基層，也可用各級公路的底基層。,各類基層、底基層的種類,剛性基層 貧混凝土基層、水泥混凝土基層以及連續(xù)配筋水泥混凝土基層。適用重交通、特重交通。,基層、底基層材料技術(shù)要求,適用場合 水泥類、石灰粉煤灰穩(wěn)定材料 適用各級公路的底基層和基層，但穩(wěn)定細(xì)粒土不能做高級路面的基層。 石灰穩(wěn)定類材料 使用各級公路的底基層，也可以做二級和二級以下公路的底基層和基層；但石灰穩(wěn)定細(xì)粒土及粒料含量少于50的碎（礫）石灰土不能做高級路面的基層。,水泥穩(wěn)定類基層、底基層組成材料,細(xì)粒土 土均勻系數(shù)5(10)，液限17,宜采用石灰、或水泥和石灰綜合穩(wěn)定。 有機質(zhì)含量2%的土必須用石灰處理，悶料一夜再用水泥穩(wěn)

3、定。 硫酸鹽含量0.25的土，不應(yīng)用水泥穩(wěn)定。 壓碎值 級配 骨架密實型、逐級填充。 水泥要求 普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥都可，但初凝4h;終凝6h. 不得采用早強、快硬及已受潮變質(zhì)水泥。 強度32.5或42.5。,石灰工業(yè)廢渣類基層、底基層組成材料技術(shù)要求,二灰土、二灰碎石、二灰礦渣 石灰 按有效鈣氧化鎂含量將石灰化為三級。 粉煤灰 要求：活性（SiO2、Al2O3、Fe2O3）70%；燒失量2500cm2/g. 土 塑性指數(shù)12-20,有機質(zhì)含量10%,石灰穩(wěn)定類基層、底基層組成材料技術(shù)要求,塑性指數(shù)15-20. 穩(wěn)定無塑性指數(shù)的級配砂礫、碎石和未篩分碎石，應(yīng)添加1

4、5左右的粘性土。 塑性指數(shù)15更適用水泥和石灰綜合穩(wěn)定。 塑性指數(shù)0.8%和有機質(zhì)含量超過10%的土，不宜用石灰穩(wěn)定。,綜合穩(wěn)定類基層、底基層組成材料的技術(shù)要求,當(dāng)水泥用量占結(jié)合料總質(zhì)量的30以上時，應(yīng)按水泥穩(wěn)定類進行設(shè)計，否則按石灰穩(wěn)定類設(shè)計。,基層、底基層混合料組成設(shè)計方法,設(shè)計依據(jù) 根據(jù)7d浸水無側(cè)限抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)。 設(shè)計內(nèi)容 集料級配、結(jié)合料的最佳劑量、最佳含水量和最大干密度。,水泥穩(wěn)定類混合料組合設(shè)計,一般規(guī)定 無側(cè)限抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)（表6-5) 采用綜合穩(wěn)定類時，水泥用量占結(jié)合料含量30以上，按水泥穩(wěn)定類技術(shù)要求設(shè)計。 原材料實驗 1.土：顆粒分析、液限和塑性指數(shù)、相對密度、擊實實驗、碎

5、石和礫石的壓碎值、有機質(zhì)含量、硫酸鹽含量。 2.級配不良的碎石、碎石土、砂礫、砂，要改善級配。 3. 檢驗水泥的標(biāo)號和凝結(jié)時間。,水泥穩(wěn)定類混合料組合設(shè)計,設(shè)計步驟 按表6-15所列水泥劑量配制同一種土樣、不同水泥劑量的混合料。 確定最佳含水量和最大干密度，至少3個劑量。 按規(guī)定壓實度分別計算不同水泥劑量試件應(yīng)有的干密度。 按最佳含水量和計算得到的干密度制件。 試件進行養(yǎng)生7d，最后1d浸水后進行無側(cè)限抗壓強度。北方：溫度202；南方252。 判斷試件強度是否能滿足表6-5要求。 工地實際采用水泥劑量應(yīng)比室內(nèi)試驗確定的劑量多0.3%-1.0%.采用集中廠拌法時應(yīng)比室內(nèi)試驗確定的劑量多0.3%-

6、0.5%. 同時應(yīng)滿足最小劑量要求。,石灰工業(yè)廢渣類混合料組合設(shè)計,一般規(guī)定 無側(cè)限抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)（表6-5) 石灰煤渣（土）、二灰級配集料（土）針對不同的層位的石灰分別與煤渣、粉煤灰的比例。 為提高石灰工業(yè)廢渣的早期強度，可外加12的水泥。 原材料實驗 顆粒分析、液限和塑性指數(shù)、相對密度、石料的壓碎值、有機質(zhì)含量、石灰的有效鈣氧化鎂含量、粉煤灰的活性、細(xì)度、比表面積。,設(shè)計步驟 （1）制備不同比例的石灰粉煤灰混合料，即確定石灰和粉煤灰比例。 （2）制備45種不同配合比。 （3）最佳含水量和最大干密度。 （4）制件、養(yǎng)生進行無側(cè)限抗壓強度測試。 （5）判斷強度能否滿足。,石灰工業(yè)廢渣類混合料組合

7、設(shè)計,石灰穩(wěn)定類混合料組合設(shè)計,基本與水泥水泥穩(wěn)定類混合料組合設(shè)計相同。,基層、底基層材料試驗檢測方法,氧化鈣和氧化鎂含量測試方法 （1）有效氧化鈣的測試方法 適用測定各種石灰的有效氧化鈣含量，評定石灰質(zhì)量的主要指標(biāo)。 原理：與鹽酸反應(yīng)。 關(guān)鍵：確定鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的當(dāng)量濃度和滴定時消耗鹽酸的體積。 （2）氧化鎂的測試方法 適用測定各種石灰的總氧化鎂含量。 原理：EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液與、氧化鎂的反應(yīng)。 關(guān)鍵：確定EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液與氧化鈣和氧化鎂的關(guān)系。 （3）有效氧化鈣和氧化鎂的簡易測試方法 適用氧化鎂含量在5以下的低鎂石灰。,水泥或石灰劑量測定方法（EDTA滴定）,目的和適用范圍 適用于在工

8、地快速測定水泥和石灰穩(wěn)定土中的水泥和石灰的劑量，并可以檢查拌和的均勻性。 試劑 0.1mol/L乙二胺四乙酸二鈉（EDTA二鈉）、10氯化銨溶液、1.8氫氧化鈉溶液、鈣紅指示劑 原理 EDTA二鈉與石灰（水泥）反應(yīng) 關(guān)鍵 標(biāo)準(zhǔn)曲線,水泥或石灰劑量測定方法（EDTA滴定）,準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)曲線 （1）取樣：取工地水泥和集料，過篩（2.0mm);確定含水量。 （2）確定混合料的組成 確定土、水泥、水的組成。 （3）配制種5不同水泥劑量的試樣：分別是2、4、6、8、10的水泥土混合料試樣。 （4）取盛有試樣的搪瓷杯，加入10氯化銨溶液，攪拌，放置一段時間，出現(xiàn)澄清懸浮液為止。 （5）取出部分澄清懸浮液，加入

9、1.8%的氫氧化鈉溶液、鈣紅指示劑，搖勻，呈現(xiàn)玫瑰紅色。加入EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定到純藍(lán)色，記錄EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)液的消耗量。 （6）依次作出不同劑量的試樣消耗EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)液的數(shù)量。 （7）以水泥劑量為橫坐標(biāo)，以EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)液消耗量為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。,水泥或石灰劑量測定方法（EDTA滴定）,試驗步驟 （1）選取代表水泥穩(wěn)定土，放入搪瓷杯，加入10氯化銨溶液，攪拌，放置一段時間，出現(xiàn)澄清懸浮液為止。 （2）取出部分澄清懸浮液，加入1.8%的氫氧化鈉溶液、鈣紅指示劑，搖勻，呈現(xiàn)玫瑰紅色。加入EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定到純藍(lán)色，記錄EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)液的消耗量。 （3）利用所繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線，根

10、據(jù)所消耗的EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)液的數(shù)量確定水泥劑量。 注意事項 （1）如果素集料或水泥改變以及同一次配制的EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)液用完，必須重做標(biāo)準(zhǔn)曲線。 （2）氯化銨溶液最好當(dāng)天用完。,含方法水量的測試,目的和適用范圍 用于測定無機結(jié)合料穩(wěn)定土含水量的方法。 試驗步驟 與土工中測試土體含水量基本相同。,擊實試驗方法,目的和適用范圍 （1）在規(guī)定的試筒（重型擊實）內(nèi)，對水泥穩(wěn)定土、石灰穩(wěn)定土及石灰（或水泥）粉煤灰穩(wěn)定土進行擊實試驗，確定最佳含水量和最大干密度。 （2）集料的最大粒徑宜控制在25mm以內(nèi)，最大不得超過40mm。 試驗的要點 （1）細(xì)粒土，過5mm篩，用甲法、乙法。 （2）粒徑大于25mm顆

11、粒含量多，用丙法。 不同：試件尺寸不同、每層錘擊次數(shù)也不同。,擊實試驗方法,試驗步驟 將已篩分的試樣用四分法逐次分小，至最后取約10-15kg。再用四分法將已取出的試料分成5-6份. 預(yù)定5-6個不同含水量，依次差1-2，至少有2個大于和2個小于最佳含水量。 按預(yù)定含水量制備試件。將試料平鋪金屬盤內(nèi)，按預(yù)定含水量將試料拌勻，并進行悶料。粘性土1224h；粉性土68h，砂礫、砂性土4h；未篩分碎石、砂礫可縮短2h。 將所需的穩(wěn)定劑水泥加入浸潤后的試料中，并進行拌和均勻，加入水泥的試樣拌和后，在1h內(nèi)完成擊實試驗。 試筒套環(huán)與擊實底板緊密連接。分5層裝樣，每層按規(guī)定擊實后，并進行拉毛，最后一層試樣

12、擊實后，試樣高度超出試筒頂不得大于6mm。 用刮土刀對試筒內(nèi)的土樣進行刮平，并擦凈試筒外壁，并稱取重量。 用脫模器推出試樣，自試樣內(nèi)部從上至下取2個樣品，測定含水量，含水量差異1. 進行其他含水量的含水量測試。 計算土體的干密度，繪制含水量和干密度曲線，確定最佳含水量和最大干密度。,無側(cè)限抗壓強度試驗方法,目的和適用范圍 本試驗方法適用于測定無機結(jié)合料穩(wěn)定土試件無側(cè)限抗壓強度，有室內(nèi)配合比設(shè)計試驗及現(xiàn)場檢測。 試驗方法 按照預(yù)定干密度用靜力壓實法制備試件以及錘擊法制備試件，試件高：直徑1：1的圓柱體。 取樣頻率與偏差系數(shù)有關(guān) CV15%,取13試件。,無側(cè)限抗壓強度試驗步驟,1.備料 2.確定

13、無機結(jié)合料的最佳含水量和最大干密度 3.制試件：,無側(cè)限抗壓強度試驗步驟,4.按預(yù)定的干密度制件 5.養(yǎng)生,無側(cè)限抗壓強度試驗步驟,無側(cè)限抗壓強度評定要點,試件的平均強度,應(yīng)滿足下式要求：,：設(shè)計抗壓強度；,高速公路、一級公路：保證率95，,其他公路：保證率90，,間接抗拉強度試驗方法,目的和適用范圍 本試驗方法適用于測定無機結(jié)合料穩(wěn)定土試件間接抗拉強度。 試驗方法 按照預(yù)定干密度用靜力壓實法制備試件以及錘擊法制備試件，試件高：直徑1：1的圓柱體。 養(yǎng)生要點 水泥穩(wěn)定土、水泥粉煤灰穩(wěn)定土的養(yǎng)生時間3個月；石灰穩(wěn)定土和石灰粉煤灰穩(wěn)定土6個月。 北方：溫度202；南方252。 養(yǎng)生最后1天，將試件

14、浸泡水中。,間接抗拉強度試驗步驟,1.備料 2.制件：同無側(cè)限抗壓強度試驗方法 3.養(yǎng)生： 水泥穩(wěn)定土、水泥粉煤灰穩(wěn)定土的養(yǎng)生時間3個月；石灰穩(wěn)定土和石灰粉煤灰穩(wěn)定土6個月。 北方：溫度202；南方252。 養(yǎng)生最后1天，將試件浸泡水中。,間接抗拉強度試驗步驟,試驗步驟 （1）取出試樣，吸干表面自由水，稱試件質(zhì)量。 （2）量取試件高度。 （3）在壓力機的升降臺上置一壓條，將試件橫置于壓條上，試件的定面也放置一壓條，等速加載，記下破壞時的最大壓力。 （4）從試件中取代表的樣品測含水量。,室內(nèi)抗壓方法回彈模量試驗,目的和適用范圍 在室內(nèi)對無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試件進行抗壓回彈模量的試驗。 試件制備 試

15、料準(zhǔn)備同無側(cè)限抗壓強度試驗方法。 按擊實試驗方法確定最佳含水量和最大干密度。 制件時，注意結(jié)合料的類型，對于水泥類制件成型前1個小時加入拌和；其他結(jié)合料可與土體一起拌和。 養(yǎng)生同無側(cè)限抗壓強度試驗方法。,室內(nèi)抗壓方法回彈模量試驗步驟,試件端面處理 試件浸水一晝夜 安置千分表 預(yù)壓 千分表歸零，并記錄初讀數(shù) 逐級加載卸載，讀取并記錄千分表讀數(shù),承載比（CBR）試驗法,定義 指試料貫入量達(dá)到2.5mm時，單位壓力對標(biāo)準(zhǔn)碎石壓入相同貫入量時標(biāo)準(zhǔn)強度的比值。 目的和適用范圍 適用于在規(guī)定的試筒內(nèi)制件后，對各種土和路面基層、底基層材料進行承載比試驗。 試驗要點 試件要浸泡4晝夜后，進行承載比測試。 如果