基层、底基层材料试验检测方法

基层、底基层材料试验检测方法长安大学公路灾防治害研究所毛雪松概述•基层、底基层类型•材料力学特性：半刚性、柔性、刚性。•材料组成：有结合料类（无机、有机）和无结合料类。各类基层、底基层的种类•半刚性基层、底基层水泥稳定类、石灰工业废渣类、石灰稳定类及综合稳定类（石灰粉煤灰、水泥石灰稳定类）•柔性基层有机结合料稳定类（沥青碎石、贯入式等）和无粘结粒料类（级配碎石、级配砾石、添隙碎石、级配碎砾石）沥青稳定类材料可用于高速公路、一级和二级公路的基层或调平层。级配碎石适用于各级公路的基层和底基层，也可用于沥青面层与半刚性基层之间的过渡层。级配砾石、级配碎砾石、天然砂砾可用于二级和二级以下公路基层，也可用各级公路的底基层。各类基层、底基层的种类•刚性基层贫混凝土基层、水泥混凝土基层以及连续配筋水泥混凝土基层。适用重交通、特重交通。基层、底基层材料技术要求•适用场合•水泥类、石灰粉煤灰稳定材料适用各级公路的底基层和基层，但稳定细粒土不能做高级路面的基层。•石灰稳定类材料使用各级公路的底基层，也可以做二级和二级以下公路的底基层和基层；但石灰稳定细粒土及粒料含量少于50％的碎（砾）石灰土不能做高级路面的基层。水泥稳定类基层、底基层组成材料•细粒土•土均匀系数5(10)，液限=40，塑性指数=17(12).•塑性指数17,宜采用石灰、或水泥和石灰综合稳定。•有机质含量2%的土必须用石灰处理，闷料一夜再用水泥稳定。•硫酸盐含量0.25％的土，不应用水泥稳定。•压碎值•级配•骨架密实型、逐级填充。•水泥要求•普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥都可，但初凝4h;终凝6h.•不得采用早强、快硬及已受潮变质水泥。•强度32.5或42.5。石灰工业废渣类基层、底基层组成材料技术要求二灰土、二灰碎石、二灰矿渣•石灰按有效钙＋氧化镁含量将石灰化为三级。•粉煤灰要求：活性（SiO2、Al2O3、Fe2O3）70%；烧失量=20%;比表面积2500cm2/g.•土塑性指数12-20,有机质含量10%石灰稳定类基层、底基层组成材料技术要求•塑性指数15-20.•稳定无塑性指数的级配砂砾、碎石和未筛分碎石，应添加15％左右的粘性土。•塑性指数15更适用水泥和石灰综合稳定。•塑性指数10的亚砂土和砂土用石灰稳定时，应采取适当的措施或采用水泥稳定。•硫酸盐含量0.8%和有机质含量超过10%的土，不宜用石灰稳定。综合稳定类基层、底基层组成材料的技术要求当水泥用量占结合料总质量的30％以上时，应按水泥稳定类进行设计，否则按石灰稳定类设计。基层、底方法基层混合料组成设计方法•设计依据根据7d浸水无侧限抗压强度标准。•设计内容集料级配、结合料的最佳剂量、最佳含水量和最大干密度。水泥稳定类混合料组合设计•一般规定无侧限抗压强度标准（表6-5)采用综合稳定类时，水泥用量占结合料含量30％以上，按水泥稳定类技术要求设计。•原材料实验1.土：颗粒分析、液限和塑性指数、相对密度、击实实验、碎石和砾石的压碎值、有机质含量、硫酸盐含量。2.级配不良的碎石、碎石土、砂砾、砂，要改善级配。3.检验水泥的标号和凝结时间。水泥稳定类混合料组合设计•设计步骤①按表6-15所列水泥剂量配制同一种土样、不同水泥剂量的混合料。②确定最佳含水量和最大干密度，至少3个剂量。③按规定压实度分别计算不同水泥剂量试件应有的干密度。④按最佳含水量和计算得到的干密度制件。⑤试件进行养生7d，最后1d浸水后进行无侧限抗压强度。北方：温度20℃±2℃；南方25℃±2℃。⑥判断试件强度是否能满足表6-5要求。①工地实际采用水泥剂量应比室内试验确定的剂量多0.5%-1.0%.采用集中厂拌法时应比室内试验确定的剂量多0.5%-0.5%.②同时应满足最小剂量要求。1daVRRZC石灰工业废渣类混合料组合设计•一般规定①无侧限抗压强度标准（表6-5)②石灰煤渣（土）、二灰级配集料（土）针对不同的层位的石灰分别与煤渣、粉煤灰的比例。③为提高石灰工业废渣的早期强度，可外加1％－2％的水泥。•原材料实验颗粒分析、液限和塑性指数、相对密度、石料的压碎值、有机质含量、石灰的有效钙＋氧化镁含量、粉煤灰的活性、细度、比表面积。•设计步骤（1）制备不同比例的石灰粉煤灰混合料，即确定石灰和粉煤灰比例。（2）制备4－5种不同配合比。（3）最佳含水量和最大干密度。（4）制件、养生进行无侧限抗压强度测试。（5）判断强度能否满足。石灰工业废渣类混合料组合设计石灰稳定类混合料组合设计基本与水泥水泥稳定类混合料组合设计相同。基层、底基层材料试验检测方法•氧化钙和氧化镁含量测试方法（1）有效氧化钙的测试方法适用测定各种石灰的有效氧化钙含量，评定石灰质量的主要指标。原理：与盐酸反应。关键：确定盐酸标准溶液的当量浓度和滴定时消耗盐酸的体积。（2）氧化镁的测试方法适用测定各种石灰的总氧化镁含量。原理：EDTA二钠标准溶液与、氧化镁的反应。关键：确定EDTA二钠标准溶液与氧化钙和氧化镁的关系。（3）有效氧化钙和氧化镁的简易测试方法适用氧化镁含量在5％以下的低镁石灰。水泥或石灰剂量测定方法（EDTA滴定）•目的和适用范围适用于在工地快速测定水泥和石灰稳定土中的水泥和石灰的剂量，并可以检查拌和的均匀性。•试剂0.1mol/L乙二胺四乙酸二钠（EDTA二钠）、10％氯化铵溶液、1.8％氢氧化钠溶液、钙红指示剂•原理EDTA二钠与石灰（水泥）反应•关键标准曲线水泥或石灰剂量测定方法（EDTA滴定）•准备标准曲线（1）取样：取工地水泥和集料，过筛（2.0mm);确定含水量。（2）确定混合料的组成确定土、水泥、水的组成。（3）配制种5不同水泥剂量的试样：分别是2％、4％、6％、8％、10％的水泥土混合料试样。（4）取盛有试样的搪瓷杯，加入10％氯化铵溶液，搅拌，放置一段时间，出现澄清悬浮液为止。（5）取出部分澄清悬浮液，加入1.8%的氢氧化钠溶液、钙红指示剂，摇匀，呈现玫瑰红色。加入EDTA二钠标准液滴定到纯蓝色，记录EDTA二钠标准液的消耗量。（6）依次作出不同剂量的试样消耗EDTA二钠标准液的数量。（7）以水泥剂量为横坐标，以EDTA二钠标准液消耗量为纵坐标，绘制标准曲线。水泥或石灰剂量测定方法（EDTA滴定）•试验步骤（1）选取代表水泥稳定土，放入搪瓷杯，加入10％氯化铵溶液，搅拌，放置一段时间，出现澄清悬浮液为止。（2）取出部分澄清悬浮液，加入1.8%的氢氧化钠溶液、钙红指示剂，摇匀，呈现玫瑰红色。加入EDTA二钠标准液滴定到纯蓝色，记录EDTA二钠标准液的消耗量。（3）利用所绘制的标准曲线，根据所消耗的EDTA二钠标准液的数量确定水泥剂量。•注意事项（1）如果素集料或水泥改变以及同一次配制的EDTA二钠标准液用完，必须重做标准曲线。（2）氯化铵溶液最好当天用完。含方法水量的测试•目的和适用范围用于测定无机结合料稳定土含水量的方法。•试验步骤与土工中测试土体含水量基本相同。击实试验方法•目的和适用范围（1）在规定的试筒（重型击实）内，对水泥稳定土、石灰稳定土及石灰（或水泥）粉煤灰稳定土进行击实试验，确定最佳含水量和最大干密度。（2）集料的最大粒径宜控制在25mm以内，最大不得超过40mm。•试验的要点（1）细粒土，过5mm筛，用甲法、乙法。（2）粒径大于25mm颗粒含量多，用丙法。不同：试件尺寸不同、每层锤击次数也不同。击实试验方法•试验步骤①将已筛分的试样用四分法逐次分小，至最后取约10-15kg。再用四分法将已取出的试料分成5-6份.②预定5-6个不同含水量，依次差1％-2％，至少有2个大于和2个小于最佳含水量。③按预定含水量制备试件。将试料平铺金属盘内，按预定含水量将试料拌匀，并进行闷料。粘性土12－24h；粉性土6－8h，砂砾、砂性土4h；未筛分碎石、砂砾可缩短2h。④将所需的稳定剂水泥加入浸润后的试料中，并进行拌和均匀，加入水泥的试样拌和后，在1h内完成击实试验。⑤试筒套环与击实底板紧密连接。分5层装样，每层按规定击实后，并进行拉毛，最后一层试样击实后，试样高度超出试筒顶不得大于6mm。⑥用刮土刀对试筒内的土样进行刮平，并擦净试筒外壁，并称取重量。⑦用脱模器推出试样，自试样内部从上至下取2个样品，测定含水量，含水量差异1％.⑧进行其他含水量的含水量测试。⑨计算土体的干密度，绘制含水量和干密度曲线，确定最佳含水量和最大干密度。无侧限抗压强度试验方法•目的和适用范围本试验方法适用于测定无机结合料稳定土试件无侧限抗压强度，有室内配合比设计试验及现场检测。•试验方法按照预定干密度用静力压实法制备试件以及锤击法制备试件，试件高：直径＝1：1的圆柱体。•取样频率与偏差系数有关CV=10%,取6个试件10％CV=15%,取9个试件CV15%,取13试件。无侧限抗压强度试验步骤1.备料2.确定无机结合料的最佳含水量和最大干密度3.制试件：无侧限抗压强度试验步骤4.按预定的干密度制件5.养生无侧限抗压强度试验步骤无侧限抗压强度评定要点1daVRRZCRdR试件的平均强度应满足下式要求：：设计抗压强度；高速公路、一级公路：保证率95％，1.645aZ其他公路：保证率90％，1.282aZ间接抗拉强度试验方法•目的和适用范围本试验方法适用于测定无机结合料稳定土试件间接抗拉强度。•试验方法按照预定干密度用静力压实法制备试件以及锤击法制备试件，试件高：直径＝1：1的圆柱体。•养生要点水泥稳定土、水泥粉煤灰稳定土的养生时间3个月；石灰稳定土和石灰粉煤灰稳定土6个月。北方：温度20℃±2℃；南方25℃±2℃。养生最后1天，将试件浸泡水中。间接抗拉强度试验步骤1.备料2.制件：同无侧限抗压强度试验方法3.养生：水泥稳定土、水泥粉煤灰稳定土的养生时间3个月；石灰稳定土和石灰粉煤灰稳定土6个月。北方：温度20℃±2℃；南方25℃±2℃。养生最后1天，将试件浸泡水中。间接抗拉强度试验步骤•试验步骤（1）取出试样，吸干表面自由水，称试件质量。（2）量取试件高度。（3）在压力机的升降台上置一压条，将试件横置于压条上，试件的定面也放置一压条，等速加载，记下破坏时的最大压力。（4）从试件中取代表的样品测含水量。室内抗压方法回弹模量试验•目的和适用范围在室内对无机结合料稳定材料试件进行抗压回弹模量的试验。•试件制备试料准备同无侧限抗压强度试验方法。按击实试验方法确定最佳含水量和最大干密度。制件时，注意结合料的类型，对于水泥类制件成型前1个小时加入拌和；其他结合料可与土体一起拌和。养生同无侧限抗压强度试验方法。室内抗压方法回弹模量试验步骤①试件端面处理②试件浸水一昼夜③安置千分表④预压⑤千分表归零，并记录初读数⑥逐级加载卸载，读取并记录千分表读数承载比（CBR）试验法•定义指试料贯入量达到2.5mm时，单位压力对标准碎石压入相同贯入量时标准强度的比值。•目的和适用范围适用于在规定的试筒内制件后，对各种土和路面基层、底基层材料进行承载比试验。•试验要点试件要浸泡4昼夜后，进行承载比测试。如果贯入量为5mm时的承载比大于2.5mm的承载比，试验要重做；如果结果仍然如此，采用5mm时的承载比。承载比（CBR）试验步骤泡水测膨胀量的步骤：①更换试件成型时的滤纸②安装附有调节杆的多孔板，多孔板上加4块荷载板；③试筒与多孔板放入试槽，安装百分表；④读取初读数；⑤向试槽放水；⑥泡水终了，读取终读数。贯入试验：①泡水终了试件放置试验仪升降台上，调整球座使贯入杆与试件顶面全接触，在贯入杆周围放置4块荷载板。②贯入杆上加45N荷载，使得百分表归零。③加荷记录读数。