10.无机结合料稳定路面

第十章无机结合料稳定路面在粉碎的或原状松散的土中掺入一定量的无机结合料和水，经拌和得到的混合料在压实与养生后，其抗压强度符合规定要求的材料称为无机结合料稳定材料，以此修筑的路面称为无机结合料稳定路面。特点：稳定性好，抗冻性强，结构本身成板体，但耐磨性差。广泛用于修筑路面结构的基层和底基层。不同的土和无机结合料拌和得到不同的稳定材料，其刚度介于柔性路面材料和刚性路面材料之间，故以此修筑的基层或底基层称为半刚性基层。§10-1无机结合料稳定材料的力学特性1.无机结合料稳定材料的材料的应力—应变特性无机结合料稳定路面的重要特点之一是强度和模量随龄期的增长而不断增长，逐渐具有一定的刚性性质。试验内容有抗压强度，抗压回弹模量，劈裂强度和劈裂模量，抗弯拉强度和抗弯拉模量等。无机结合料稳定材料的应力—应变特性与原材料的性质，结合料的性质和剂量及密实度，含水量，龄期和温度等有关。2.无机结合料稳定材料的疲劳特性由于无机结合料稳定材料的抗拉强度远小于其抗压强度材料的抗拉强度是路面结构设计的控制指标。抗拉强度试验方法有直接抗拉试验，间接抗拉试验和弯拉试验。常用的疲劳试验有弯拉疲劳试验和劈裂疲劳试验。在一定的应力条件下，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，其疲劳寿命就越长。3.无机结合料稳定材料的干缩特性和收缩特性无机结合料稳定材料经拌和压实后，由于水分挥发和水化作用，混合料的水分不断减少，引起无机结合料稳定材料体积收缩。描述材料干缩特性的指标有干缩应变，干缩系数，干缩量，失水量，失水率和平均干缩系数。半刚性材料是由固相，液相和气相组成，所以，半刚性材料的外观胀缩性是三相的不同的温度收缩性的综合结果。试验表明半刚性材料温度收缩的大小与结合料类型和剂量，被稳定材料的类别，粒料含量，龄期等有关。§10-2石灰稳定类基层(底基层)在粉碎的土和原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中、掺入适量的石灰和水，按照一定技术要求，经拌和，在最佳含水量下摊铺、压实及养生，其抗压强度符合规定要求的路面基层称为石灰稳定类基层。用石灰稳定细粒土得到的混合料简称石灰土，所做成的基层称石灰土基层（底基层）1.石灰稳定土强度形成原理1）离子交换作用2）结晶作用3）火山灰作用4）碳酸化作用2.影响强度的因素1）土质粘性土较好，稳定效果显著，强度也高。2）灰质质量好的石灰，稳定效果好。3）石灰剂量粘性土与粉性土为8%～14%，砂性土为9%～16%。4）含水量最佳含水量，通过标准击实试验确定。5）密实度密实度每增减1%，强度约增减4%。6）石灰土的龄期石灰土强度随龄期的增长而增长。7）养生条件温度高湿度大宜于养生。3.石灰土基层的应用和缩裂防治石灰稳定土可用于各种路面的基层或底基层，但因其水稳性差不应作高速公路或一级公路的基层，必要时可作底基层。在冰冻地区潮湿路段以及其它地区过分潮湿路段，也不宜采用石灰土作基层。缩裂防治措施有：控制压实含水量；控制压实标准；避开温缩最不利季节；重视养护；及早铺筑面层；在石灰稳定土中加集料。基层的缩裂会反射到面层，为了防止基层裂缝的反射，国内外常采取以下措施：(1)设置联结层。设置沥青碎石或沥青贯入式联结层，是防止反射裂缝的有效措施。(2)铺筑碎石隔离过渡层。在石灰土与沥青面层间铺筑厚10～20cm的碎石层或玻璃纤维网格，可减轻反射裂缝出现。4.石灰土混合料设计混合料的组成设计包括：根据强度标准，通过试验选取合适的土，确定必需的或最佳的石灰剂量和混合料最佳含水量。混合料的设计步骤(1)根据不同层位，确定石灰剂量配制(2)确定混合料的最佳含水量和最大干密度(用重型击实标准试验)，至少做三个不同石灰剂量的击实试验(3)按最佳含水量与工地预期达到的压实密度制备试件(4)试件在规定温度下保湿养生6d，浸水1d，进行无侧限抗压强度试验§10-3水泥稳定类基层水泥是水硬性结合料，绝大部分的土类都可以用水泥来稳定。水泥稳定类基层具有良好的整体性，足够的力学强度，抗水性和耐冻性。水泥土禁止作为高速公路或一级公路的基层，只能作底基层。在高等级公路的水泥混凝土路面板下，水泥土也不应作基层。1.强度的形成原理1）水泥的水化作用2）离子交换作用3）化学激发作用4）碳酸化作用2.影响强度的因素1）土质用水泥稳定级配良好的碎（砾）石和砂砾，效果最好，其次是砂性土，再次之是粉性土和粘性土。2）水泥的成分和剂量硅酸盐水泥稳定效果最好，而铝酸盐水泥较差。水泥剂量为4%～8%较为合理。3）含水量含水量对水泥稳定土强度影响很大。当含水量不足时，水泥正常水化所需的水量约为水泥重的20%。4）施工工艺过程水泥土从开始加水拌合到完成压实的延迟时间要尽可能最短，一般要在6h以内。水泥稳定土需要湿法养生，养生温度越高，强度增长越快，因此要保证水泥稳定土养生的温度和湿度条件。3.材料要求及混合料组成设计材料要求（1）土凡能被粉碎的土都可以用水泥稳定（2）水泥普通硅酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥都可以用于稳定土（3）水饮用的水，均可以应用混合料组成设计（1）强度和压实度标准7d无侧限抗压强度和压实度标准应根据公路等级和所在路面结构中的层来确定。（2）设计步骤a）制备同一种土样，确定不同水泥剂量的混合料b）确定最佳含水量和最大干密度c）按最佳含水量和计算得到的干压实密度制试件§10-4工业废渣稳定基层1.概述公路上常用的工业废渣有：火力发电厂的粉煤灰和煤渣，钢铁厂的高炉渣和钢渣等。2.对材料的要求1）石灰石灰的质量宜符合Ⅲ级以上技术指标。2）废渣材料粉煤灰主要成分是二氧化硅和氧化铝，其总量要求一般超过70%，粉煤灰烧失量要＜20%。3）粒料（砾料）高速公路和一级公路集料的压碎值≯30%，二级公路和二级以下公路的压碎值≯35%。3.混合料组成设计内容包括：选取适宜稳定的土，确定石灰与粉煤灰或石灰与煤渣的比例，确定石灰粉煤灰或石灰煤渣与土的比例，确定混合料的最佳含水量。4.石灰煤渣类基层石灰煤渣（简称二渣）基层是用石灰和煤渣按一定配合比，加水拌和、摊铺、碾压、养生而成型的基层。采用石灰煤渣做基层或底基层时，石灰与煤渣的比可以是20：80～15：85。采用石灰煤渣土做基层或底基层时，石灰与煤渣的比例可用1：2～1：3。采用石灰煤渣粒料做基层或底基层时，石灰：煤渣：粒料可以是（7～9）：（26～33）：（67～58）。5.石灰粉煤灰类基层石灰粉煤灰（简称二灰）基层是用石灰和粉煤灰按一定配比，加水拌和、摊铺、碾压、养生而成型的基层。采用石灰粉煤灰土做基层或底基层时，石灰和粉煤灰的比，常用1：2～1：4（对于粉土，以1：2为合适）。石灰粉煤灰与细粒土的比为30：70～50：50。采用石灰粉煤灰与级配的中粒土和粗粒土时，石灰与粉煤灰的比为1：2～1：4，石灰粉煤灰与粒料的比常采用20：80～15:85。研究指出，为了防止裂缝，采用石灰与粉煤灰的配比为1：3～1：4，集料含量为80%～85%左右为最佳，既可抗干缩又可抗温缩。§10-5半刚性路面面层半刚性路面时介于柔性路面与刚性路面之间的特殊路面形式，因而在施工技术上与热拌沥青混凝土和乳化沥青混凝土有不同的特殊要求。1.拌和半刚性路面有三道拌和工序：水泥砂浆的拌制、水泥砂浆与矿料的拌和以及水泥砂浆、乳化沥青混合料的拌合。2.摊铺拌制的水泥砂浆，乳化渣油混合料最好用摊铺机摊铺。3.碾压当混合料摊铺整齐后，用6t左右的轻型压路机碾压1～2遍，使混合料初步稳定后，再用轮胎压路机碾压1～2遍。4.早期养护早期养护一般应断绝交通2～6h。