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1、第六章 无机结合料稳定类混合料,无机结合料稳定类混合料是指在各种粉碎或原来松散的土、或矿质碎（砾）石、或工业废渣中，掺入一定数量的无机结合料（如水泥、石灰等）及水、或掺入土壤固化剂，经拌和得到的混合料。,性能特点：整体性强、承载能力大、强度介于刚性水泥混凝土和柔性粒料之间，且强度和刚度随时间增长，但耐久性较差、平整度低、容易产生干缩裂缝、起尘等。,无机结合料稳定类材料又称为半刚性材料。由其制成的基层又称之为半刚性基层。,第一节 无机结合料稳定类混合料分类和强度特征,一、分类,1.按土或集料粒径分类-按单颗粒的粒径大小和颗粒组成,1）细粒土：是指混合料中颗粒的最大粒径小于10mm，且其中小于2m
2、m的 颗粒含量不少于90%；2）中粒土：是指混合料中颗粒的最大粒径小于30mm，且其中小于20mm的 颗粒含量不少于85%；3）粗粒土：是指混合料中颗粒的最大粒径小于50mm，且其中小于40mm的 颗粒含量不少于85%；,1）悬浮式稳定粒料：砂砾或碎石含量不超过50%；2）骨架密实式粒料：砂砾或碎石含量在80%以上。,2.按矿料级配组成特征分类,3.按结合料品种分类1）水泥稳定类； 包括水泥土、水泥砂、水泥碎石等。2）石灰稳定类； 包括石灰土、石灰稳定集料等。3）水泥石灰稳定类，又叫综合稳定类；4）工业废渣稳定类（主要是石灰粉煤灰）； 使用较为广泛的工业废渣是粉煤灰。石灰粉煤灰常被简称为二灰。
3、二灰稳定细粒土，简称为二灰土；二灰稳定砂砾、碎石等，简称为二灰稳定集料。5）土壤固化类。,二、稳定类混合料的技术性能要求,或表述为（强度）、（抗变性能力）和（水稳定性）。,1.强度特征 稳定类混合料的强度指标有无侧限抗压强度、抗拉强度、承载比等。目前在工程上，较多采用抗压强度和劈裂强度来评价稳定类混合料的强度。,2.疲劳特性 在我国现行公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）中，利用材料的容许拉应力来评价稳定类混合料的疲劳性能。,3.收缩特性 当无机结合料与各种土、水拌和、压实后，都会产生一定的 收缩。 当收缩量达到一定程度时，会在结构中出现收缩裂缝，裂缝 扩展至面层，形成反射裂缝。,
4、描述材料干缩特性的指标主要有干缩量、失水率、干缩应变和干缩系数等。,第二节 水泥稳定类混合料,一、水泥稳定土的强度特征,1.水泥稳定土的强度形成机理 1）水泥水化硬化 2）离子交换反应 3）火山灰反应,2.组成材料对水泥稳定土强度的影响 1）水泥剂量：水泥剂量越大，水泥稳定土强度越大，但收缩性也越大，且不经济。 2）土质：各种类型土均可用水泥稳定，但稳定粉土质粘土强度最高，稳定重粘土强度最低。 3）混合料级配组成：实践表明：采用骨架密实型的集料级配可以最大限度提高水泥稳定碎石的强度，降低水泥用量。随着粗集料颗粒的减少，水泥稳定集料的抗压强度和最大干密度随之提高。,2.组成材料对水泥稳定土强度的
5、影响 4）最佳含水率：在最佳含水率时进行压实，可以获得较为经济的压实效果，即达到最大密实度。,3.环境因素对水泥稳定土强度的影响 1）养生温度：在相同龄期时，温度越高，强度也越高。 2）施工延迟时间：延迟时间是指水泥稳定土施工过程中，从加水拌和开始到碾压结束所经历的时间。一般来讲，延迟时间越长，强度和密度的损失就越大。,二、水泥稳定土的收缩特性-与水泥混凝土相同,三、水泥稳定土的适用性,水泥稳定土具有较高的强度、刚度和稳定性，可适用于各种交通类别道路的基层和底基层。但不适合用做高等级沥青路面的基层，只能作为底基层；在高速公路和一级公路的水泥混凝土面层下，水泥土也不能做基层。,1.温缩特征：热胀
6、冷缩一般来讲，稳定的颗粒尺寸越大，温缩效应越小。2.干缩特征：干缩湿胀水泥稳定土的干缩系数受粒料含量、矿物成分、水泥剂量和含水率等因素的影响。水泥稳定土中的黏土成分越高，土的塑性指数越大，混合料的干缩现象越严重。粒料土的塑性指数越大，含水率对干缩性的影响也越大。,四、水泥稳定土的组成设计,1.组成材料的技术要求1）水泥：通用水泥均可。但宜选用终凝时间较长（宜在6h以上）的水泥，可采用强度等级较低的水泥（如32.5级）的水泥。快硬、早强及受潮变质的水泥不应使用。2）集料：适宜用水泥稳定的材料有级配碎石、未筛分碎石、砂砾、砂砾土、煤矸石和各种矿渣等。主要通过集料最大粒径和压碎值评价。最大粒径越大，
7、拌和机、平地机和摊铺机等施工机械越容易损坏，混合料越容易产生粗细集料离析现象，铺筑层也越难达到平整度要求。最大粒径太小，则稳定性不足，且增加集料的加工量。3）土：水泥稳定混合料中不宜含有塑性指数较大的细土。或应控制其含量。一般不得使用塑性指数大于17的土。不得不使用时，宜采用石灰稳定或用水泥和石灰综合稳定。有机质含量超过2%的土，必须先用石灰进行处理，闷料一夜后再用水泥稳定。硫酸盐含量超过0.25%的土不应用水泥稳定。,3.水泥稳定土的配合比设计1）稳定类配合比设计的目的：根据强度指标和使用性能要求，确定稳定土中组成材料的比例；根据击实试验，确定稳定土的最大干密度和最佳含水率，作为工地现场进行
8、质量控制的参考数据。,2.混合料设计级配范围级配良好，则稳定效果也好。,2）配合比设计内容：确定最大干密度和最佳含水量；确定水泥剂量。其中以细粒土为稳定对象的水泥土、二灰土和石灰土等，通过“试验法”确定最大干密度和最佳含水量；而稳定粒料类的水泥稳定碎石、二灰碎石等，则用“计算法”。,3）配合比设计（试验法）的主要步骤,（1）选择水泥土中的水泥剂量,单一结合料稳定的混合料，结合料的含量用剂量表示，即混合料中结合料的干质量与干混合料质量的百分比。？,两种或两种以上结合料的用配合比表示。,外掺法：a干结合料/干混合料内掺法：a干结合料/干土（集料）,（1）选择水泥土中的水泥剂量,（2）确定最佳含水率
9、和最大干密度 一般至少选择3组不同水泥剂量，分别表示最小剂量、中间剂量和最大剂量。通过内插共生成5组不同水泥剂量。,确定细粒土最佳含水率和最大干密度的方法为“试验法”，即通过击实试验确定。,（3）无侧限抗压强度试验 在上述最佳含水率和最大干密度基础上成型无侧限抗压强度试件。试件在标准养生条件下养生6d，浸水1d，然后测抗压强度。,无侧限抗压强度就是试件在无侧向压力的条件下，抵抗轴向压力的极限强度。,仪器,方孔筛：孔径53mm、37.5mm、31.5mm、26.5mm、4.75mm、2.36mm的筛各一个。试模大、中、小三种分别用于粗、中、细三种土。脱模器、反力框架、千斤顶、击实仪、湿气养护箱、
10、水槽、路强仪，其它如台称、量筒等。,无侧限抗压强度试验,无侧限抗压强度试模小、中、大三种,路面强度仪,由测力环、百分表框架组成,电动脱模器,由机箱、反力框架组成,试件的制备,原材料准备进行击实试验成型试件：细粒土至少6个试件一个件约180210克土，一次拌6个。中粒土至少9个试件，一个件约17001900克土，一次拌三个，两盘。粗粒土至少13个试件，一个件约57006000克土，拌十三盘。,试件的制备,向盘内加水和石灰，拌匀，放到密闭容器中浸润备用。水泥在试验前一小时加，超一小时作废。浸润时间：粘性土12-24小时，粉土8-16小时，砂砾土4小时，砂砾碎石含土少的可以2小时。,按预定干密度制件
11、,计算制备一个预定干密度的试件,需要混合料. M1=PdVK(1+0.01w)V-试模的体积（cm3 ） Pd-稳定土试件的干密度 （g /cm3 ） w-稳定土混合料含水量（%）K稳定土要求的压实度（）装模压件（静压法或击实）脱模称质量M2（小、中、大试件分别准确到1g、2g、5g。）量试件高度h，准确到0.1mm。,养生,大、中、小试件用塑料袋包好，放入湿气箱养生6天，称质量M3。小、中、大试件质量损失不超过（1、4、10）克，否则试件作废。浸水一天。,新规范统一为温度202 ；湿度95。,无侧限抗压强度检测步骤,将试件取出，用软布吸去试件表面水分。称M4，测高度。放在路强仪上以每分钟1m
12、m的速度加压，记下破坏时的最大压力P（N）测每个试件的含水量。计算强度值：,试验精度与允许偏差,小Rc=0.00051P Cv=6%中Rc=0.000127P Cv=10%大Rc=0.000057P Cv=15%,根据上述试件无侧限抗压强度值计算抗压强度平均值和偏差系数：,（4）确定水泥剂量,水泥剂量,检测报告内容（新规范）,无机结合料稳定类材料的组成设计：1.确定原材料（当地材料）。如各种土和稳定剂。 对于粗、中粒土应做筛分或压碎值试验；2.检测稳定剂，如水泥石灰的成分指标和技术指标。3.拟定混合料配合比；4.按规范建议的剂量制备同一种土样的混合料试件若干（至少做三组不同剂量的试件，即最小、
13、中间和最大剂 量）；5.击实试验确定混合料的最佳含水量和最大干密度；6.对试件进行强度检测，最终确定最理想的的剂量和配合比。,无侧限抗压强度就是试件在无侧向压力的条件下，抵抗轴向压力的极限强度。,4.水泥稳定粒料配合比的计算法,（1）最大干密度的计算,（2）最佳含水率的计算,第三节 石灰稳定类混合料,一、石灰稳定土的技术特性,1.强度特征及其影响因素,（1）强度形成机理,机械压实；离子交换反应；氢氧化钙结晶；碳酸化反应；火山灰反应等。,（2）组成材料对石灰稳定土强度的影响,石灰细度越大，在相同剂量下与土粒的作用越充分，反应进行得越快，稳定效果越好。,随着石灰剂量的增加，石灰土的强度和稳定性提高，但超过某一定剂量后，强度的增长不明显。,石灰土的强度随着土中黏土矿物含量的增多、塑性指数的增大而提高。,塑性指数1520的粘土，易于粉碎和拌和，便于碾压成型，施工和使用效果较好。,（3）养生条件和龄期对石灰稳定土强度的影响,较高温度、适当的湿度有利于石灰土强度的形成。,石灰土的强度随龄期的增长大体符合指数规律。,2.石灰稳定土的体积收缩特征,温度收缩和干燥收缩。,3.石灰稳定土的适用性,石灰土禁止用做高等级路面的基层，只能用做高等级路面的底基层，或一般交通量道路路面的基层。,二、石灰稳定土的组成设计,
