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第十四章 无机结合料稳定路面基层,第一节 概述,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(包括水泥、石灰或工业废渣等)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。,无机结合料稳定路面特点：无机结合料稳定路面具有稳定性好、抗冻性能强、结构本身自成板体等特点，其耐磨性差，广泛用于修筑路面结构的基层和底基层。 不同的土与无机结合料拌和得到不同的稳定材料。例如石灰土、水泥土、水泥砂砾、石灰粉煤灰碎石等。 无机结合料稳定材料的刚度介于柔性路面材料和刚性路面材料之间，常称此为半刚性材料，以此修筑的基层或底基层亦称为半刚性基层（底基层）。,第二节 无机结合料稳定类结构层,一、无机结合料稳定类材料的力学特性,（一）无机结合料稳定材料的应力应变特性,水泥稳定碎石的力学特性指标与龄期的关系,石灰粉煤灰稳定碎石的力学特性指标与龄期关系,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。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、温度等有关。,（二）无机结合料稳定材料的疲劳特性,在一定的应力条件下，整体性材料的疲劳寿命取决于材料的强度和刚度。强度愈大刚度愈小，其疲劳寿命就愈长。,（三）无机结合料稳定材料的干缩特性,无机结合料稳定材料的干缩特性(最大干缩应变和平均干缩系数)的大小与结合料的类型、剂量、被稳定材料的类别、粒料含量、小于0.6mm的细颗粒的含量、试件含水量和龄期等有关 。,（四）半刚性材料的温度收缩特性,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。,第三节、石灰稳定类基层（底基层）,（一）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,（二）影响强度的因素,1.土质,2.灰质,塑性指数1520的粘性土稳定效果最好； 塑性指数过大的重粘土不宜破碎和拌合，效果变差； 塑性指数小于15的土不宜用石灰稳定； 有机质含量大于10和硫酸盐类含量大于0.8的土不宜用石灰稳定。,石灰细度石灰应是消石灰粉或磨细生石灰粉； 石灰有效活性成分尽量缩短石灰的存放时间，满足有效钙美含量要求,3.石灰剂量,石灰剂量较低(小于34)时，石灰主要起稳定作用，土的塑性、膨胀、吸水量减小，使土的密实度、强度得到改善。随着剂量的增加，强度和稳定性均提高，但剂量超过一定范围时，强度反而降低。生产实践中常用的最佳剂量范围，对于粘性土及粉性土为814；对砂性土则为916。,4.含水量,5.密实度,6.石灰土的龄期,7.养生条件,水促使石灰土发生物理化学变化，形成强度；便于土的粉碎、拌和与压实，并且有利于养生。不同土质的石灰土有不同的最佳含水量。需通过标准击实试验确定，并用以控制施工中的实际加水量,石灰土的强度随密实度的增加而增长。实践证明，石灰土的密实度每增减1%，强度约增减4%左右。而密实的石灰土，其抗冻性、水稳定性也好，缩裂现象也少 。,石灰土强度具有随龄期增长的特点。一般石灰土初期强度低，前期(12个月)增长速率较后期为快。1个月抗压强度达到30 ，3个月达到60，设计龄期为6个月。,温度 温度高时，物理化学反应、硬化、强度增长快，反之强度增长慢 ； 湿度 一定潮湿条件下养生强度的形成比在一般空气中养生要好 。,（三）石灰土的应用,1.低剂量（34 %）用于地基处理，高剂量用于二级以下公路基层或底基层. 2.稳定细粒土不宜直接用作沥青路面的基层; 3.冰冻地区的潮湿路段或其他地区的过湿路段，不宜采用石灰土做基层； 4.不宜用作水泥路面的基层。,（四）石灰土的配合比,石灰土的最佳含水量以击实试验确定，最低的石灰剂量通过7d无侧限抗压强度试验确定,（五）石灰土（底）基层的施工工艺,1生石灰应在使用前710天进行充分消解成熟石灰粉，熟石灰粉应尽快使用； 2.路拌法或厂拌法拌合，细粒土拌合后闷料12小时，拌压时间不超过2d； 3.现场配合比比实验室配合比提高石灰剂量和含水量1； 4.覆盖保湿养生不少于7d。,各种土类的合理石灰剂量,第四节、水泥稳定类基层,（一）强度形成原理,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 。,（二）影响强度的因素,1.土质,1）稳定级配良好的碎(砾)石和砂砾，效果最好，不但强度高，而且水泥用量少； 2）其次是砂性土，再次之是粉性土和粘性土； 3）重粘土难于粉碎和拌和，不宜单独用水泥来稳定，一般要求土的塑性指数不大于17,2.水泥的成分和剂量,1）硅酸盐水泥的稳定效果好，而铝酸盐水泥较差； 2）不宜用快硬水泥、早强水泥、禁用受潮变质的水泥，不需要使用高标号水泥； 3）高剂量成本高、干缩大，48较为合理； 4）稳定粒料的水泥剂量低于稳定细粒土的剂量。,3.含水量,水泥正常水化所需的水量约为水泥重的20%，对于砂性土，完全水化达到最高强度的含水量较最佳密度的含水量为小；而对于粘性土则相反。,4.施工工艺过程,1）水泥土从开始加水拌和到完成压实的延迟时间要尽可能最短，一般要在6h以内； 2）尽量使用低标号水泥，有时可以使用缓凝剂； 3）需湿法养生 ； 4）养生温度愈高，强度增长的愈快。,（三）水泥稳定类材料的应用,1.水泥稳定砂砾或级配碎石用于各级公路路面基层，尤其适用于水泥路面； 2.水泥稳定细粒土不宜用于二级以上公路的基层。,（四）水泥稳定类的配合比,配合比设计方法与石灰稳定类相同，水泥稳定粒料的级配应满足相应规范的要求。,（五）水泥稳定类的施工工艺,1.水泥稳定粒料应采用中心拌和厂拌和 ，平地机或混合料摊铺机摊铺； 2.水泥稳定碎石混合料从拌和到碾压之间的延续时间宜控制在34h ； 3.现场配合比比实验室配合比提高水泥剂量和含水量0.5%1.0 4.洒水覆盖养生至少3d，养生期结束验收合格后应立即浇洒透层油 。,第五节、工业废渣稳定基层,（二）石灰粉+煤灰稳定碎石的配合比,（一）不同工业废渣稳定材料分类及强度形成原理,1.石灰粉+煤灰稳定粒料/细粒土类； 2.石灰+水淬高炉矿渣/钢渣/电石渣稳定粒料类； 3.石灰稳定煤渣类； 4.水泥稳定破碎矿渣类； 5.石灰/水泥稳定媒矸石类。,1.材料,1）使用消石灰，石灰的质量宜符合III级以上技术指标； 2）粉煤灰的烧失量要小于20%，活性成分(SiO2、Al2O3)总含量一般要求超过70% ； 3）颗粒最大粒径高速、一级公路不大于31.5mm，二级以下公路不大于37.5mm ； 4）石灰工业废渣混合料中粒料质量宜占80%以上，并有良好的级配 。,2.配合比设计,1）混合料的设计方法和步骤参照石灰稳定土进行； 2）为了提高石灰煤渣和石灰煤渣土的早期强度，可外加1%2%的水泥。；,（三）施工工艺,1）生石灰应在使用前710天进行充分消解成熟石灰粉，熟石灰粉应尽快使用； 2）应采用中心拌和厂拌和 ，平地机或混合料摊铺机摊铺； 3）现场配合比比实验室配合比提高石灰剂量和含水量1； 4）采用振动碾压工艺，提高含水量和加大振动功率可以实现混合料的液化，提高压实效果； 4）覆盖保湿养生不少于7d，养生期结束、应立即浇洒透层油。,3）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1：21：4，石灰粉煤灰与粒料的比为20：8015：85 4）根据最近研究提出，为了防止裂缝，采用石灰与粉煤灰的比为1：31：4， 集料含量为8085%左右为最佳，既可抗干缩又可抗温缩。,五、无机结合料稳定类基层缩裂防治措施,（一）满足强度的情况下，限制结合料用量； （二）提高混合料中粒料的含量； （三）严格控制压实标准； （四）严格控制压实含水量（不宜过高）； （五）注意初期潮湿养生，尽量在高温季节施工； （六）及时铺筑上层覆盖； （七）设置隔离层或格栅。,
