1、山东建筑大学山东建筑大学 交通工程专业交通工程专业第六章 无机结合料1渠道部第二季度经营分析渠道部第二季度经营分析2011月年6主要内容6.1 无机结合稳定材料的组成无机结合稳定材料的组成 6.2 无机结合稳定材料的技术性质无机结合稳定材料的技术性质6.3 无机结合稳定材料的组成设计无机结合稳定材料的组成设计6.4 小结与习题小结与习题2渠道部第二季度经营分析渠道部第二季度经营分析2011月年6学习任务及要求(1) 基本内容：无机结合料类稳定混合料分类、强度特征、基本内容：无机结合料类稳定混合料分类、强度特征、无机合料稳定类混合料配合比设计方法；无机合料稳定类混合料配合比设计方法；(2) 重点
2、内容：无机结合料稳定类混合料的技术性质；无机重点内容：无机结合料稳定类混合料的技术性质；无机结合料稳定类混合料组成设计方法；了解土壤固化剂类结合料稳定类混合料组成设计方法；了解土壤固化剂类材料。材料。(3) 难点内容：无机结合料稳定类混合料组成设计方法难点内容：无机结合料稳定类混合料组成设计方法341. 基本概念基本概念u定义：定义： 在粉碎或原状的土在粉碎或原状的土(或砂砾或砂砾)中掺入一定量的无机胶结材料中掺入一定量的无机胶结材料+适量适量水水拌和、压实与养生拌和、压实与养生得到的具有较高后期强度，整体性和得到的具有较高后期强度，整体性和水稳定性均较好的材料。水稳定性均较好的材料。u特点：
3、特点：半刚性材料：耐磨性差，较大变形能力，刚性路面半刚性材料：耐磨性差，较大变形能力，刚性路面刚度刚度柔性路面柔性路面作用：修筑的基层或底基层亦称半刚性基层作用：修筑的基层或底基层亦称半刚性基层(或底基层或底基层)。 道路建筑材料道路建筑材料无机结合料无机结合料6.1 无机结合稳定材料的组成无机结合稳定材料的组成52. 无机结合稳定材料的分类无机结合稳定材料的分类n根据组成的集料不同分类：根据组成的集料不同分类： 稳定土类：在粉碎或原状松散土稳定土类：在粉碎或原状松散土+无机结合料无机结合料稳定土类，水泥稳定土；稳定土类，水泥稳定土； 稳定粒料类：在松散的碎石或砂砾稳定粒料类：在松散的碎石或砂
4、砾+无机结合料无机结合料稳定粒料类，水泥稳定稳定粒料类，水泥稳定碎石、水泥稳定砂砾；碎石、水泥稳定砂砾；n按无机胶结材料的种类分按无机胶结材料的种类分 用水泥稳定的混合料称水泥稳定类，水泥稳定土、水泥稳定砂砾等；用水泥稳定的混合料称水泥稳定类，水泥稳定土、水泥稳定砂砾等； 用石灰稳定的混合料称石灰稳定类，石灰稳定土等；用石灰稳定的混合料称石灰稳定类，石灰稳定土等； 同时用水泥和石灰稳定的混合料称综合稳定类，综合稳定土、稳定砂砾；同时用水泥和石灰稳定的混合料称综合稳定类，综合稳定土、稳定砂砾； 用一定量的石灰和工业废渣稳定的混合料称石灰工业废渣稳定类。用一定量的石灰和工业废渣稳定的混合料称石灰工
5、业废渣稳定类。道路建筑材料道路建筑材料无机结合料无机结合料6.1 无机结合稳定材料的组成无机结合稳定材料的组成63. 无机结合料稳定土组成材料及要求无机结合料稳定土组成材料及要求 (1) 土 水泥稳定土水泥稳定土二级或二级以下公路二级或二级以下公路 底基层：单个颗粒的最大粒径底基层：单个颗粒的最大粒径50mm，颗粒组成满足规范要求。土的均匀系数，颗粒组成满足规范要求。土的均匀系数5，细粒土液限，细粒土液限40，塑性指数，塑性指数17；宜采用均匀系数；宜采用均匀系数10，塑性指数，塑性指数12的土，对于塑性指的土，对于塑性指数数17的土，宜采用石灰稳定类或用水泥和石灰综合稳定。的土，宜采用石灰稳
6、定类或用水泥和石灰综合稳定。 基层：单个颗粒的最大粒径不超过基层：单个颗粒的最大粒径不超过40mm 。 高速公路和一级公路高速公路和一级公路 底基层：单个颗粒的最大粒径底基层：单个颗粒的最大粒径40mm，颗粒组成应满足规范要求。，颗粒组成应满足规范要求。 土的均匀系数土的均匀系数5，细粒土的液限，细粒土的液限25，塑性指数，塑性指数6；对中粒土和粗粒土，如小于；对中粒土和粗粒土，如小于0.5mm的颗粒的颗粒30%以以下，塑性指数可稍大。下，塑性指数可稍大。 基层：单个颗粒最大粒径基层：单个颗粒最大粒径30mm，土的均匀系数，土的均匀系数5，细粒土的液限，细粒土的液限25，塑性指，塑性指数数6，
7、颗粒组成应满足规范要求。，颗粒组成应满足规范要求。道路建筑材料道路建筑材料无机结合料无机结合料6.1 无机结合稳定材料的组成无机结合稳定材料的组成7n石灰稳定土石灰稳定土要求：要求：砂性土、粉性土、粘性土砂性土、粉性土、粘性土石灰来稳定；石灰来稳定；粘土颗粒的活性强，表面积大，表面能较大粘土颗粒的活性强，表面积大，表面能较大适当增大土塑性指数有利强度适当增大土塑性指数有利强度推荐塑性指数为推荐塑性指数为1520粘土、含一定数粘性土中粒土或粗粒土作石灰稳定土；粘土、含一定数粘性土中粒土或粗粒土作石灰稳定土；硫酸盐硫酸盐0.8%或腐殖质或腐殖质10%的土，对强度有明显影响的不宜直接采用。的土，对强
8、度有明显影响的不宜直接采用。p不同道路等级：不同道路等级： 石灰稳定土用做高速公路和一级公路的底基层时，颗粒的最大粒径石灰稳定土用做高速公路和一级公路的底基层时，颗粒的最大粒径40mm；用做；用做其它等级公路时，颗粒的最大粒径其它等级公路时，颗粒的最大粒径50mm。 石灰稳定土用做基层时，颗粒的最大粒径石灰稳定土用做基层时，颗粒的最大粒径40mm 。石灰稳定土不宜作为高等级公。石灰稳定土不宜作为高等级公路的基层。路的基层。n石灰工业废渣稳定土石灰工业废渣稳定土 宜采用塑性指数为宜采用塑性指数为1520的粘土的粘土(亚粘土亚粘土)，有机质含量，有机质含量10%，最大粒径，最大粒径15mm。道路建
9、筑材料道路建筑材料无机结合料无机结合料6.1 无机结合稳定材料的组成无机结合稳定材料的组成8(2) 无机结合料无机结合料n水泥水泥n石灰石灰n工业废渣工业废渣 粉煤灰粉煤灰 煤渣煤渣 (3) 水水 水分是稳定土的一个重要组成部分，一般饮用水均满足要求，其水分是稳定土的一个重要组成部分，一般饮用水均满足要求，其 技术指标符合水泥混凝土用水标准。技术指标符合水泥混凝土用水标准。 道路建筑材料道路建筑材料无机结合料无机结合料6.1 无机结合稳定材料的组成无机结合稳定材料的组成91. 无机结合稳定材料的强度形成原理无机结合稳定材料的强度形成原理 石灰与土之间的物理与化学作用：离子交换作用、结晶作用、碳
10、酸化石灰与土之间的物理与化学作用：离子交换作用、结晶作用、碳酸化作用和火山灰作用。水泥与土之间产生的物理与化学作用四个方面：硬凝作用和火山灰作用。水泥与土之间产生的物理与化学作用四个方面：硬凝反应、离子交换作用、化学激发作用、碳酸化作用。反应、离子交换作用、化学激发作用、碳酸化作用。 石灰稳定土强度形成原理石灰稳定土强度形成原理 水泥稳定土强度形成原理水泥稳定土强度形成原理 影响无机结合料稳定材料强度的因素影响无机结合料稳定材料强度的因素6.2 无机结合稳定材料的技术性质无机结合稳定材料的技术性质10 石灰稳定土强度形成原理石灰稳定土强度形成原理n离子交换作用离子交换作用n结晶结晶n火山灰作用
11、火山灰作用n碳酸化作用碳酸化作用 由于石灰与土发生了一系列的相互作用，从而使土的性质发由于石灰与土发生了一系列的相互作用，从而使土的性质发 生根本的改变。在初期，主要表现为土的结团、塑性降低、最佳生根本的改变。在初期，主要表现为土的结团、塑性降低、最佳 含水量增大和最大密实度减少等，后要表现为结晶结构的形成，含水量增大和最大密实度减少等，后要表现为结晶结构的形成， 从而提高其整体性、强度和稳定性。从而提高其整体性、强度和稳定性。道路建筑材料道路建筑材料无机结合料无机结合料6.2 无机结合稳定材料的技术性质无机结合稳定材料的技术性质11 水泥稳定土强度形成原理水泥稳定土强度形成原理n化学作用化学
12、作用 如水泥颗粒的水化、硬化作用，有机物的聚合作用，以及水泥水化如水泥颗粒的水化、硬化作用，有机物的聚合作用，以及水泥水化 产物与粘土矿物之间的化学作用等。产物与粘土矿物之间的化学作用等。n物理物理-化学作用化学作用 如粘土颗粒与水泥及水泥水化产生物之间的吸附作用，微粒的凝聚如粘土颗粒与水泥及水泥水化产生物之间的吸附作用，微粒的凝聚 作用，水及水化产物的扩散、渗透作用，水化产物的溶解、结晶作用等。作用，水及水化产物的扩散、渗透作用，水化产物的溶解、结晶作用等。物理作用物理作用 如土块的机械粉碎作用，混合料的拌和、压实作用等。如土块的机械粉碎作用，混合料的拌和、压实作用等。道路建筑材料道路建筑材
13、料无机结合料无机结合料6.2 无机结合稳定材料的技术性质无机结合稳定材料的技术性质12 影响无机结合料稳定材料强度的因素影响无机结合料稳定材料强度的因素n土质土质：用与石灰稳定土的土，其塑性指数为：用与石灰稳定土的土，其塑性指数为10%20%的粘性土较的粘性土较适宜，而不适宜使用塑性指数适宜，而不适宜使用塑性指数10以下的低塑性土。以下的低塑性土。n稳定剂品种及用量稳定剂品种及用量n含水量含水量 n密实度密实度：密实度越大，材料有效受荷面积越大，强度越高，受水：密实度越大，材料有效受荷面积越大，强度越高，受水影响的可能性减少。影响的可能性减少。 n施工时间长短的影响施工时间长短的影响 n养生条
14、件：稳定土的强度发展需要适当的温度，湿度。养生条件：稳定土的强度发展需要适当的温度，湿度。 道路建筑材料道路建筑材料无机结合料无机结合料6.2 无机结合稳定材料的技术性质无机结合稳定材料的技术性质132. 无机结合稳定材料的技术性质和技术标准无机结合稳定材料的技术性质和技术标准 无机结合稳定材料应用广泛，由于其耐磨性差，在路面工程中一无机结合稳定材料应用广泛，由于其耐磨性差，在路面工程中一 般不用于路面面层，主要作为路面基层材料。为满足行车、气候和般不用于路面面层，主要作为路面基层材料。为满足行车、气候和 水文地质的要求，稳定材料必须具备一定的强度，抗变形能力和水水文地质的要求，稳定材料必须具
15、备一定的强度，抗变形能力和水 稳定性。稳定性。 强度强度 密度密度 力学特性力学特性 水稳定性和抗冻稳定性水稳定性和抗冻稳定性 道路建筑材料道路建筑材料无机结合料无机结合料6.2 无机结合稳定材料的技术性质无机结合稳定材料的技术性质14 强度强度n要求：材料强度均匀、整体性好，表面密实平整，透水性小要求：材料强度均匀、整体性好，表面密实平整，透水性小n实验方法：抗压强度采用的是饱水状态下的无侧抗压强度。实验方法：抗压强度采用的是饱水状态下的无侧抗压强度。 试件尺寸：试件尺寸：试件采用的都是高试件采用的都是高 直径直径=1 1的圆柱体，不同颗粒大小的土应采用不同的试件尺寸。的圆柱体，不同颗粒大小
16、的土应采用不同的试件尺寸。试件制备时，尽可能用静力试件制备时，尽可能用静力 压实法制备等干密度的试件。压实法制备等干密度的试件。 强度标准：强度标准： 不同的公路等级、稳定剂类型和路面结构层次无机结合稳土的抗压强度不同的公路等级、稳定剂类型和路面结构层次无机结合稳土的抗压强度 标准也不一样标准也不一样 。道路建筑材料道路建筑材料无机结合料无机结合料6.2 无机结合稳定材料的技术性质无机结合稳定材料的技术性质15 密度密度n物理意义：衡量材料内部紧密程度的指标。物理意义：衡量材料内部紧密程度的指标。n影响作用：密度越大材料越致密，空隙愈小、耐久性和强度越高。影响作用：密度越大材料越致密，空隙愈小
17、、耐久性和强度越高。n表征指标：压实度表征指标：压实度压实度：压实度：定义：在外力作用下，土或其它筑路材料能获得的密实程度。定义：在外力作用下，土或其它筑路材料能获得的密实程度。压实度压实度材料干密度与最大干密度的比值。材料干密度与最大干密度的比值。含水量：含水量：含水量含水量材料中所含水分的质量与干燥材料质量的比值。材料中所含水分的质量与干燥材料质量的比值。最佳含水量最佳含水量用等量的机械功压实可得到最大密度的含水量值；用等量的机械功压实可得到最大密度的含水量值；道路建筑材料道路建筑材料无机结合料无机结合料6.2 无机结合稳定材料的技术性质无机结合稳定材料的技术性质16力学特征力学特征n定义
18、：无机结合稳定材料应力定义：无机结合稳定材料应力应变特性；应变特性；n影响因素：影响因素：原材料的性质、结合料的性质和剂量；原材料的性质、结合料的性质和剂量；密实度、含水量、龄期、温度等有关。密实度、含水量、龄期、温度等有关。n特征：特征：疲劳特性、干缩特性、温度收缩特性疲劳特性、干缩特性、温度收缩特性n裂缝防治措施裂缝防治措施p 改善土质改善土质p 控制含水量及压实度控制含水量及压实度p 掺加粗粒料。掺加粗粒料。 道路建筑材料道路建筑材料无机结合料无机结合料6.2 无机结合稳定材料的技术性质无机结合稳定材料的技术性质17水稳定性和抗冻稳定性水稳定性和抗冻稳定性n要求要求：稳定类基层材料有适当
19、强度外，应具有水稳定性和冰冻稳定性；：稳定类基层材料有适当强度外，应具有水稳定性和冰冻稳定性；n试验方法：浸水强度和冻融循环试验；试验方法：浸水强度和冻融循环试验；n影响因素影响因素： 土类：细土含量多，塑性指数大的土，水稳定性抗冻性能差。土类：细土含量多，塑性指数大的土，水稳定性抗冻性能差。稳定剂种类和剂量：当稳定剂剂量不足时，胶结作强用弱，透水性大，强度稳定剂种类和剂量：当稳定剂剂量不足时，胶结作强用弱，透水性大，强度达不到要求，其稳定性也差达不到要求，其稳定性也差密实度：密实度大时透水能力降低水稳定性增强。密实度：密实度大时透水能力降低水稳定性增强。龄期龄期 由于某些稳定剂如水泥、石灰或
20、二灰的强度形成需要一定的时由于某些稳定剂如水泥、石灰或二灰的强度形成需要一定的时 间，因间，因此这类稳定土其水稳定性随龄期的增长而增长。此这类稳定土其水稳定性随龄期的增长而增长。道路建筑材料道路建筑材料无机结合料无机结合料6.2 无机结合稳定材料的技术性质无机结合稳定材料的技术性质181.混合料组成设计所要求达到的混合料组成设计所要求达到的目标目标：n满足设计强度要求，抗裂性达到最优且便于施工。满足设计强度要求，抗裂性达到最优且便于施工。n混合料组成设计的基本原则混合料组成设计的基本原则p结合料剂量合理、尽可能采用综合稳定以及集料应有一定级配；结合料剂量合理、尽可能采用综合稳定以及集料应有一定
21、级配；p结合料剂量太低不能形成半刚性材料，剂量太高则刚度太大，结合料剂量太低不能形成半刚性材料，剂量太高则刚度太大，容易脆裂。容易脆裂。道路建筑材料道路建筑材料无机结合料无机结合料6.3 无机结合稳定材料的组成设计无机结合稳定材料的组成设计192.稳定类材料组成设计稳定类材料组成设计设计依据与标准设计依据与标准 稳定土设计目前的依据有强度、耐久性。稳定土设计目前的依据有强度、耐久性。 原材料试验原材料试验颗粒分析；颗粒分析；液限和塑性指数；液限和塑性指数；相对密度；相对密度；击实试验；击实试验；压碎值；压碎值；有机质含量有机质含量(必要时做必要时做)；硫酸盐含量硫酸盐含量(必要时做必要时做)。
22、稳定剂性质试稳定剂性质试验。验。道路建筑材料道路建筑材料无机结合料无机结合料6.3 无机结合稳定材料的组成设计无机结合稳定材料的组成设计20 混合料配合比设计步骤混合料配合比设计步骤 a选定石灰或水泥剂量，制备同一种土样的混合料试件若干。选定石灰或水泥剂量，制备同一种土样的混合料试件若干。 b确定最佳含水量和最大干确定最佳含水量和最大干(压实压实)密度，至少应做三个不同剂量混合料密度，至少应做三个不同剂量混合料的击实试验的击实试验最小剂量、中间剂量和最大剂量。最小剂量、中间剂量和最大剂量。 c按规定压实度计算不同石灰或水泥剂量的试件应有的干密度。按规定压实度计算不同石灰或水泥剂量的试件应有的干
23、密度。 d按最佳含水量和计算得的干密度制备试件，进行强度试验。按最佳含水量和计算得的干密度制备试件，进行强度试验。 e. 试件在规定温度下保温养生试件在规定温度下保温养生6d，浸水，浸水24h无侧限抗压强度试验；无侧限抗压强度试验； 道路建筑材料道路建筑材料无机结合料无机结合料6.3 无机结合稳定材料的组成设计无机结合稳定材料的组成设计21f. 选定石灰或水泥的剂量选定石灰或水泥的剂量强度标准强度标准g工地实际采用水泥剂量应比室内试验确定的剂量多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%。厂拌法施工时，可只增加厂拌法施工时，可只增加0.5%；采用路拌法施工时，增；采用路拌法施
24、工时，增1%。h. 水泥的最小剂量应符合规范的规定。水泥的最小剂量应符合规范的规定。i综合稳定土和其它无机稳定类材料的组成设计与上述步骤相同。综合稳定土和其它无机稳定类材料的组成设计与上述步骤相同。 道路建筑材料道路建筑材料无机结合料无机结合料6.3 无机结合稳定材料的组成设计无机结合稳定材料的组成设计VadCZRR1Rd，设计抗压强度，设计抗压强度(MPa)；Cv，试验结果的偏差系数；试验结果的偏差系数；Za，保证率系数，保证率系数，22 本章介绍无机结合料的材料组成、技术特性及无机稳定本章介绍无机结合料的材料组成、技术特性及无机稳定类材料的组成设计；要求熟悉无机结合料的技术特性及不同类材料的组成设计；要求熟悉无机结合料的技术特性及不同结合料的特点；结合料的特点； 作业：作业：P284 6-11 思考题：思考题：P283-284 6-1至至6-10；道路建筑材料道路建筑材料无机结合料无机结合料 6.4 小结与习题小结与习题山东建筑大学山东建筑大学 交通工程专业交通工程专业 本 章 结 束23
