1、第十五章無機(jī)結(jié)合材料穩(wěn)定路面、第一節(jié)概要第二節(jié)無機(jī)結(jié)合材料穩(wěn)定材料的特性第三節(jié)石灰穩(wěn)定系基層/底層第四節(jié)水泥穩(wěn)定系基層/底層第五節(jié)產(chǎn)業(yè)廢棄物穩(wěn)定系基層/底層、主要內(nèi)容、第一節(jié)概要、1、無機(jī)結(jié)合材料穩(wěn)定材料及其特征， 定義：由于摻入粉碎或原樣松散土中的無機(jī)粘結(jié)材料的穩(wěn)定材料的剛性介于瀝青混合物等撓性材料和水泥混凝土等剛性材料之間，因此也稱為半剛性材料，其鋪層結(jié)構(gòu)層也稱為半剛性層。 板體性好，具有一定抗拉強(qiáng)度的穩(wěn)定性好，抗凍強(qiáng)度和剛性隨年齡增加，經(jīng)濟(jì)性好，干縮溫度大，耐磨性差，耐疲勞性也稍差。 無機(jī)結(jié)合材料穩(wěn)定材料的特征，2，無機(jī)結(jié)合材料穩(wěn)定材料的種類1 )原材料土(廣義):細(xì)粒土、粗粒土、巨粒土

2、無機(jī)結(jié)合材料：水泥、石灰、產(chǎn)業(yè)廢棄物等2 )無機(jī)結(jié)合材料的穩(wěn)定種類：細(xì)粒土：二灰土、水土、石灰土、水泥石灰土、三灰土粗粒土：2)具有良好的板體性，具有一定的拉伸性能抗壓強(qiáng)度和抗壓彈性模量、割斷強(qiáng)度和割斷彈性模量、彎曲強(qiáng)度和彎曲彈性模量、干縮和溫縮等測定材料性能4 )應(yīng)力應(yīng)變特性與原材料和結(jié)合材料的性質(zhì)和使用量、混合物的含水量和致密度以及齡期、溫度等有關(guān)。 第2節(jié)無機(jī)結(jié)合材料穩(wěn)定材料的特性、無機(jī)結(jié)合材料穩(wěn)定材料的強(qiáng)度與時(shí)間和溫度有關(guān)。 因此，必須在不同的齡期(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 )測定試驗(yàn)片的強(qiáng)度、抗壓和割斷測定用圓柱體試驗(yàn)片。 2

3、、無機(jī)結(jié)合材料穩(wěn)定材料的設(shè)定修訂齡期、設(shè)定修訂齡期：無機(jī)結(jié)合材料穩(wěn)定材料的強(qiáng)度和模量隨齡期增加的速度不同，路面結(jié)構(gòu)設(shè)定修訂時(shí)的殘奧儀設(shè)定修訂齡期、水泥穩(wěn)定材料的齡期： 90天石灰或二灰穩(wěn)定類的齡期： 180天水泥粉煤灰穩(wěn)定類： 120天。 設(shè)定修訂指標(biāo)：由于半剛性基材的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其抗壓強(qiáng)度，因此抗拉強(qiáng)度(割斷強(qiáng)度)是路面結(jié)構(gòu)設(shè)定修訂的主要指標(biāo)，抗壓強(qiáng)度是材料組成設(shè)定修訂的次要指標(biāo)。 材料組成修訂了7天的抗壓強(qiáng)度。 3、無機(jī)結(jié)合材料的穩(wěn)定材料的疲勞特性是指，疲勞是指由于負(fù)荷的反復(fù)作用，材料的極限強(qiáng)度隨著作用次數(shù)的增加而降低的現(xiàn)象，一般有割斷疲勞和小梁疲勞試驗(yàn)。 我國無機(jī)結(jié)合材料穩(wěn)定材料的疲

4、勞一般采用劈裂疲勞。 單對數(shù)、雙對數(shù)、半剛性材料可進(jìn)行小梁彎曲疲勞試驗(yàn)，但其變異性可能較大。 在室內(nèi)小梁彎曲疲勞試驗(yàn)設(shè)備的照片(三點(diǎn)負(fù)荷)的同時(shí)，割斷試驗(yàn)更能反映材料在路面結(jié)構(gòu)上的受力狀態(tài)，因此實(shí)際上多采用割斷疲勞試驗(yàn)。 2 )在一定的應(yīng)力(應(yīng)變水平)水平的條件下，材料的疲勞壽命依賴于材料的強(qiáng)度和剛性，強(qiáng)度越大剛性越小，與疲勞壽命變長的試驗(yàn)溫度的變化關(guān)系不大3)f/s 50%時(shí)，原則上可以達(dá)到無限負(fù)荷多元數(shù)，但材料自身的偏差大，在實(shí)際試驗(yàn)中由于材料的不均勻性，疲勞壽命相當(dāng)小。、二灰礫石(小梁)應(yīng)力強(qiáng)度比疲勞壽命曲線，4、無機(jī)結(jié)合材料穩(wěn)定材料的干縮和溫縮、無機(jī)結(jié)合材料穩(wěn)定材料的拌和壓實(shí)后，由于脫

5、水干燥或降溫的影響而收縮。 由此，能夠引起收縮應(yīng)力及裂紋破壞。 一般來說，測量材料的體積變化比較困難，實(shí)際上多采用一維單向變化測量來反映材料的收縮性能，用收縮應(yīng)變和收縮系數(shù)來表現(xiàn)材料的收縮性能的大小。 5 )干縮試驗(yàn)片： 100mm100mm400mm梁式試驗(yàn)片，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下檢查7天養(yǎng)護(hù)條件：溫度25、濕度50左右：第1天6小時(shí)1次，第25天12小時(shí)1次，之后24小時(shí)1次，含水量幾乎沒有變化，6 )溫縮試驗(yàn)片： 100 mm 100 mm 在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)28天溫度范圍： 55-25，每10個(gè)溫度區(qū)時(shí)間設(shè)定：降溫時(shí)間10min (即1/min )，恒溫120min。 WGD高低溫交變環(huán)

6、境箱、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、7、無機(jī)結(jié)合材料穩(wěn)定材料的收縮特性、干燥收縮濕度在材料使用過程中總是有變化，但一般要考慮材料成形初期濕度降低的影響。 1 )收縮機(jī)理(原因)毛細(xì)管作用吸附作用分子間力作用礦物結(jié)晶或凝膠層間水作用碳化收縮作用，7，無機(jī)結(jié)合材料穩(wěn)定材料的收縮特性，2 )干縮影響因素：無機(jī)結(jié)合材料穩(wěn)定材料的干縮特性的大小和結(jié)合材料的種類、量，被穩(wěn)定材料的種類，顆粒含量，小于0.6mm)對于幾種材料的干縮比較穩(wěn)定顆粒材料類3種半剛性材料的干縮特性的大小順序，石灰穩(wěn)定系水泥穩(wěn)定系石灰粉煤灰穩(wěn)定系相對于穩(wěn)定細(xì)粒土，3種半剛性材料的收縮性的大小順序，石灰土水泥石灰土石灰粉煤灰4 )干縮的發(fā)生和預(yù)防選擇穩(wěn)

7、定劑的種類和使用量控制材料成形時(shí)的含水量及成形時(shí)機(jī)的保濕養(yǎng)護(hù)。 溫度收縮1 )收縮原理：由固相、液相、氣相組成。 半剛性材料的外觀膨脹收縮性是三相不同溫度收縮性的綜合效應(yīng)表現(xiàn)。 一般氣相的大部分與大氣貫通，綜合效果的影響小，可以忽略，但原材料中的磨粒以上的粒子的溫度收縮系數(shù)小，粉粒以下的粒子的溫度收縮大。 2 )無機(jī)結(jié)合材料穩(wěn)定材料的溫度收縮影響因素?zé)o機(jī)結(jié)合材料穩(wěn)定材料的溫度收縮的大小與結(jié)合材料的種類和量、被穩(wěn)定材料的種類、顆粒含量、年齡等有關(guān)3 )不同材料的溫縮比較石灰砂礫(16.710-6 )懸浮二灰顆粒材料(15.310-6 )密式二灰顆粒材料(11.410-6 ) 和水泥砂礫(57水泥

8、量為101510-6) 4)的半剛性基層建設(shè)初期，其同時(shí)受到干燥收縮和溫度收縮的綜合作用。 8、施工注意事項(xiàng)；(1)注意無機(jī)結(jié)合材料的穩(wěn)定材料類型選擇，石灰土、水泥土、石灰水泥土、二灰土等穩(wěn)定細(xì)粒土不得作為高級(jí)公路瀝青路面的基層。 因?yàn)榉€(wěn)定的細(xì)粒土的干縮和溫縮性比穩(wěn)定的粗粒土的干縮和溫縮性大很多，所以穩(wěn)定的細(xì)粒土底層如果發(fā)生可能的裂縫，雨水的浸入會(huì)使細(xì)粒土基層及瀝青路面穩(wěn)定的病害惡化，(2)注意施工季節(jié)；(3)注意材料組成設(shè)定；(4)注意施工含水量、壓力注意強(qiáng)度等在規(guī)定范圍內(nèi)(5)注意養(yǎng)護(hù)和保濕(6)注意減少建筑車輛的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。 導(dǎo)致細(xì)粒土基層對施工環(huán)境和工程要求更嚴(yán)格，施工污染和施工質(zhì)量差等

9、不利情況。第三節(jié)石灰穩(wěn)定系基層/底層，1、石灰穩(wěn)定(底)基層，是將適量的石灰和水混合到粉碎的土或原樣的松軟的土(包括各種粗細(xì)粒土)中，根據(jù)一定的技術(shù)要求，在混合、最佳含水量下鋪設(shè)，壓實(shí)養(yǎng)護(hù)的石灰穩(wěn)定細(xì)粒土得到的混合物稱為石灰土，制成的基層石灰的穩(wěn)定不僅具有較高的抗壓強(qiáng)度，而且具有一定的抗彎強(qiáng)度，隨著年齡的增長強(qiáng)度逐漸增加。 因此，可以用于低等級(jí)的道路基層和基層。 石灰穩(wěn)定土由于水穩(wěn)定性差，不應(yīng)建立高速公路和一次道路的基層，可以根據(jù)需要作為基層使用。 凍結(jié)地區(qū)濕潤道路及其他地區(qū)過度濕潤道路，不得采用石灰土作為基層。 2、石灰穩(wěn)定材料的強(qiáng)度形成機(jī)理；1 )離子交換作用土具有膠體性質(zhì)，表面帶負(fù)電荷，

10、吸附鈉離子、鉀離子和氫離子，石灰中的鈣離子與之發(fā)生離子交換作用，形成鈣土，減少土粒子表面水膜的厚度；2 )碳酸化石灰土表面鈣化后形成硬殼層，進(jìn)一步阻礙二氧化碳的進(jìn)入，碳化過程非常緩慢，是形成石灰土后期強(qiáng)度的主要原因。 3 )結(jié)晶作用經(jīng)過結(jié)晶作用，消石灰逐漸由膠體轉(zhuǎn)化為結(jié)晶，結(jié)晶間相互結(jié)合，與土形成共晶，使土漿一體化。 4 )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(shí)必須增加土的堿性，火山灰作用產(chǎn)物具有水硬性的性質(zhì)，是構(gòu)成石灰土早期強(qiáng)度的主要因素。 離子交換作用和火山灰作用是構(gòu)成石灰土早期強(qiáng)度的主要因素后期強(qiáng)度多來源于碳酸化作用和結(jié)晶化作用。 由于石灰和土發(fā)生了一系列的相互作用，使土

11、的性質(zhì)發(fā)生了根本的變化。 初期主要表現(xiàn)為土的團(tuán)結(jié)、塑性降低、最佳含水量增加和最大致密度減少等后期主要表現(xiàn)為晶體結(jié)構(gòu)的形成，提高其板體性、強(qiáng)度和穩(wěn)定性。 3、石灰穩(wěn)定材料的強(qiáng)度影響因素，1 )土質(zhì)：各原因土可利用石灰穩(wěn)定的塑性指數(shù)在10以下的低塑性土(與水泥穩(wěn)定土正相反)適用于不穩(wěn)定的穩(wěn)定粘性土，特別適用于塑性指數(shù)為1220的粘性土。 原因：粘性粒子活性強(qiáng)，比表面積及表面能大，配合石灰穩(wěn)定材料后，形成的4個(gè)作用比較活躍，石灰土強(qiáng)度隨土塑性指數(shù)的增加而增大的重粘土，雖然粘土粒子含量高，但很難粉碎和拌和，穩(wěn)定效果反而差。 2 )灰質(zhì)：石灰應(yīng)采用熟石灰粉或生石灰粉，高速公路或一級(jí)公路應(yīng)使用磨過的生石灰

12、粉。 石灰質(zhì)量應(yīng)達(dá)到級(jí)以上的技術(shù)指標(biāo)，盡量縮短石灰的存放時(shí)間。 石灰給藥量：石灰質(zhì)量相對于全土粒子干燥質(zhì)量的百分率。 石灰劑量對石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度的影響非常明顯。 在石灰的給藥量低的情況下(不足34 )，發(fā)揮穩(wěn)定的作用，土的塑性、膨脹、吸水量減少，土的致密度、強(qiáng)度、容易度等得到改善，隨著給藥量的增加，強(qiáng)度和穩(wěn)定性提高，但是，當(dāng)給藥量超過一定范圍時(shí)，強(qiáng)度反而降低。 常用最佳劑量范圍：粘性土及粉性土為814； 砂性土916最終根據(jù)結(jié)構(gòu)層的技術(shù)要求進(jìn)行混合物組成設(shè)定修訂。 (3)石灰給藥量，(4)含水量：在比最佳含水量及最佳含水量稍小的情況下，最容易壓實(shí)且達(dá)到最高壓實(shí)度的石灰穩(wěn)定系材料的最佳含水量需要通

13、過標(biāo)準(zhǔn)打?qū)嵲囼?yàn)來決定的經(jīng)驗(yàn)式是，石灰土的最佳含水量素土在最佳含水量攪拌過程中的蒸發(fā)量(約1.5%左右)以石灰反應(yīng)所需的水(0.2石灰量)5 )致密度：石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度隨致密度的增加而增加，石灰穩(wěn)定土的致密度每增減1%，強(qiáng)度約增減4%的密集石灰穩(wěn)定土，防凍性、水穩(wěn)定性好，收縮現(xiàn)象也少。 Rt=R 1t，R1個(gè)月齡期的抗壓強(qiáng)度Rtt個(gè)月齡期的抗壓強(qiáng)度系數(shù)，約0.10.5。 石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度隨齡期增加，初期強(qiáng)度低，前期(12個(gè)月)生長速度快于后期。 其強(qiáng)度與齡期的關(guān)系如下：6 )齡期：溫度高，物理化學(xué)反應(yīng)快，強(qiáng)度生長快，相反，在慢的負(fù)溫度條件下不生長的施工期間的最低溫度在5以上，最初的再凍結(jié)(-35

14、)來臨前1個(gè)半月必須完成的一定濕潤條件下的養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度的形成，是一般的7 )養(yǎng)護(hù)條件(溫度和濕度):4 )防止石灰穩(wěn)定系材料收縮，1 )嚴(yán)格控制壓實(shí)含水量：石灰穩(wěn)定土含水量過多導(dǎo)致干燥收縮裂紋顯著，壓縮實(shí)時(shí)含水量略小于最佳含水量。 2 )嚴(yán)格控制壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)：壓實(shí)度小時(shí)產(chǎn)生的壓縮比壓實(shí)度大時(shí)嚴(yán)重，應(yīng)盡量達(dá)到最大壓實(shí)度。 3 )嚴(yán)格的養(yǎng)護(hù)條件：干燥收縮發(fā)生在成形初期，應(yīng)重視初期的保濕養(yǎng)護(hù)，保證石灰穩(wěn)定土表面處于潮濕狀態(tài)。 4 )防止干燥：石灰穩(wěn)定土施工結(jié)束后盡早鋪設(shè)表面層，使石灰穩(wěn)定土基層的含水量不發(fā)生大的變化，減輕干燥收縮龜裂。 5 )施工季節(jié)：溫縮最不利的季節(jié)是材料在最佳含水量附近，且溫度為0-10

15、時(shí)，施工應(yīng)在當(dāng)?shù)貧鉁剡M(jìn)入0的1個(gè)月前結(jié)束，避免在不利的季節(jié)發(fā)生嚴(yán)重的溫縮。 6 )劑量控制：在滿足強(qiáng)度要求的情況下，選擇盡可能低劑量的無機(jī)結(jié)合材料，在石灰穩(wěn)定土中配合6070%骨料，也能提高強(qiáng)度、穩(wěn)定性、耐裂性。 7 )反射裂縫的防治： (1)設(shè)置連接層；(2)鋪設(shè)碎石隔離過渡層；(3)提高瀝青面層的抗裂性能；(5)石灰穩(wěn)定系材料的混合物設(shè)置修訂以最佳含水量和工地壓實(shí)密度建立試驗(yàn)片的無側(cè)抗壓強(qiáng)度，選擇合適的石灰量，在2規(guī)定溫度(北方凍結(jié)地區(qū)202、南方非凍結(jié)地區(qū)25土2 )浸水1d保濕養(yǎng)護(hù)6d (濕度95% )，進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。 要求試驗(yàn)測量的強(qiáng)度符合上表規(guī)定。 工地實(shí)際采取的石灰量應(yīng)

16、比室內(nèi)試驗(yàn)確定的多0.51.0。 第四節(jié)水泥穩(wěn)定基層/基層，1、水泥穩(wěn)定材料的定義是，在粉碎或原樣松散的土中混合適量的水泥和水，根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行拌和、鋪設(shè)，在最佳含水量時(shí)進(jìn)行壓實(shí)和養(yǎng)護(hù)成形，抗壓強(qiáng)度滿足要求的基層稱為水泥穩(wěn)定基層。 水泥可用于穩(wěn)定大多數(shù)土類，改善物理力學(xué)性質(zhì)(高塑性粘土和有機(jī)質(zhì)多的土除外)。 水泥穩(wěn)定體系一般可用于路面結(jié)構(gòu)的基層和基層。 水泥穩(wěn)定基層具有良好的整體性、充分的力學(xué)強(qiáng)度、耐水性和抗凍性。 其初始強(qiáng)度高，隨著年齡的增長而增加，應(yīng)用范圍廣的水泥穩(wěn)定土包括水泥穩(wěn)定碎石、砂礫、土等多種材料，水泥穩(wěn)定基層的總稱水泥土是水泥穩(wěn)定細(xì)粒土(粘土、粉土、黃土等)的總稱。 2、在水泥穩(wěn)定系材料的特點(diǎn)和種類、水泥穩(wěn)定過程中，水泥、土和水之間發(fā)生了多種非常復(fù)雜的作用。 化學(xué)作用：水泥粒子的水化硬化作用有機(jī)物的聚合作用水泥的水化生成物和粘土礦物之間的化學(xué)作用等。 物理化學(xué)作用：粘土粒子與水泥及水泥水合生成物之間的吸附作用微粒的凝聚作用水及水合生成物的擴(kuò)散滲透作用水合生成物的溶解、結(jié)晶化作用等。物理作用：如土塊的機(jī)械粉碎作用、混合物的攪拌作用、壓實(shí)作用等。 3、水泥穩(wěn)定系材料的強(qiáng)度形成、水泥的水化作用：離子交換作用：化學(xué)激發(fā)作用：粘土顆粒周圍介質(zhì)的pH在一定程度上增加時(shí)，其中的Si02和A1203的部分活性被激發(fā)，與溶液中的Ca2