1、1第第4 4章章 无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料3课前提问课前提问为什么无机结合料稳定材料又称为为什么无机结合料稳定材料又称为“半刚半刚性材料性材料” ？为什么为什么CTB和和LFTB会成为无机结合料稳会成为无机结合料稳定材料中的两大定材料中的两大“主力主力”？高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料4两个基本概念两个基本概念无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料在破碎的或原来松散在破碎的或原来松散的土（包括各种粗、的土（包括各种粗、中、细粒土）中，掺
2、中、细粒土）中，掺入足量的入足量的水泥水泥、石灰石灰或工业废渣材料或工业废渣材料和水，和水，经拌和得到的混合料，经拌和得到的混合料，在压实和养生后，在压实和养生后，抗抗压强度压强度符合规定要求符合规定要求的混合料。的混合料。半刚性材料半刚性材料用水泥、用水泥、石灰石灰或水硬或水硬性结合料等无机结合性结合料等无机结合料料处治的土或碎处治的土或碎（砾），前期具有柔（砾），前期具有柔性的性质，后期强度性的性质，后期强度和刚度有大幅度的增和刚度有大幅度的增长，但仍远小于水泥长，但仍远小于水泥混凝土。混凝土。这样的混合这样的混合料称为料称为半刚性材料半刚性材料。 强度来源强度特征高高等等筑筑路路材材料料
3、无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料5“半刚性半刚性”的由来的由来沥青混合料、级配碎石无机结合料稳定材料水泥混凝土25000刚性材料由于无机结合料稳定材料的刚度介于柔性材料和刚性材料之间，因此也被称为“半刚性材料”。Pause4-5高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料6结构定位结构定位大多用做沥青路面或水大多用做沥青路面或水泥路面的泥路面的基层或底基层基层或底基层。面层面层沥青混凝土沥青混凝土水泥混凝土水泥混凝土基层基层无机结合料稳无机结合料稳定材料定材料底基层底基层无机结合料稳无机结合料稳定材料定材料土基土基压实土压实土改善土改善土最适合这两个层次的工作！高高等等筑筑
4、路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料7沥青路面主要病害：沥青路面主要病害：反射裂缝反射裂缝路面裂缝基层开裂在荷载和温度的反复作用下，无机结合料基层上的裂缝逐渐向上反射，形成沥青路面的裂缝。无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料基层为什么会开裂？基层为什么会开裂？为什么说反射裂缝不为什么说反射裂缝不可避免？可避免？高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料8沥青路面主要病害：沥青路面主要病害：水损害水损害在沥青路面上产生反射裂缝后，水沿裂缝面逐渐渗入基层顶面，在高速车载的作用下，高压水流不断冲刷无机结合料稳定材料基层上的细小颗粒，逐渐泵吸到路面，形成唧泥。路面唧泥为什
5、么无机结合料稳定为什么无机结合料稳定材料基层沥青路面上的材料基层沥青路面上的水损害比较严重？水损害比较严重？采取哪些措施可以采取哪些措施可以尽量尽量避免这种破坏的发生？避免这种破坏的发生？高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料9结构功能及设计结构功能及设计承受车辆荷载的承受车辆荷载的作用，起主要承重作用，起主要承重层的作用；层的作用； 优化材料设计，优化材料设计，尽量减小路面的反尽量减小路面的反射裂缝；射裂缝；优化材料设计，优化材料设计，增强抵抗水损害的增强抵抗水损害的能力。能力。面层面层沥青混凝土沥青混凝土水泥混凝土水泥混凝土基层基层无机结合料稳无机结合料稳定材料定材料
6、底基层底基层无机结合料稳无机结合料稳定材料定材料土基土基压实土压实土改善土改善土高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料10本章内容要点本章内容要点一、一、使用状况和分类使用状况和分类二、二、力学性能力学性能 三、三、收缩性能收缩性能 四、四、水稳定性水稳定性 五、疲劳性能五、疲劳性能七、七、配合比设计配合比设计 八、八、施工工艺及控制施工工艺及控制六、综合性能高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料11一、使用状况和分类一、使用状况和分类1.使用状况：国内（七五期间）使用状况：国内（七五期间）道路名称道路名称沥青面层厚度沥青面层厚度(cm)和类型和类型
7、基层厚度基层厚度(cm)和类型和类型底基层厚度底基层厚度(cm)和类型和类型沪嘉高速公沪嘉高速公路路46石灰粉煤灰碎石石灰粉煤灰碎石20砂砾砂砾广佛高速公广佛高速公路路4中粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土+5粗粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土同上同上+6沥青碎石沥青碎石25水泥级配碎石或水泥级配碎石或水泥石屑水泥石屑(31)2528水泥石屑或水泥石屑或水泥土水泥土沈大高速公沈大高速公路路同上或同上或5+5+520水泥砂砾或水泥水泥砂砾或水泥矿渣矿渣砂砾或矿渣砂砾或矿渣京津塘高速京津塘高速公路公路2023中粒式沥青混凝中粒式沥青混凝土、土、粗粒式沥青混凝土和粗粒式沥青混凝土和沥青碎石沥青碎石2025
8、水泥粒料水泥粒料(碎碎石或砾石石或砾石)或石灰粉或石灰粉煤灰碎石煤灰碎石2535石灰土或水石灰土或水泥土、水泥石灰土、泥土、水泥石灰土、石灰粉煤灰土石灰粉煤灰土高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料12一、使用状况和分类一、使用状况和分类1.使用状况：国内（七五以后）使用状况：国内（七五以后）道路名称道路名称表面层表面层(cm)中面层中面层(cm)底面层底面层(cm)基层基层(cm)材料名材料名底基层底基层(cm)材料材料总厚度总厚度(cm)广州广州-深圳深圳4中中AC8密粗密粗AC+10密密BM10MB23水泥碎石水泥碎石23级配碎石级配碎石+2232未筛未筛分碎石分碎
9、石110路肩路肩100济南济南青岛青岛5中中SAC4中中SAC6粗粗AC5粗粗AC7BM6BM34水泥砂砾水泥砂砾20水泥砂砾水泥砂砾20水泥砂砾水泥砂砾15石灰土石灰土26石灰土石灰土26石灰土石灰土676461沪宁（江苏段）沪宁（江苏段）4AK-16A6粗粗AC-25I6粗粗AC-25I28二灰碎石二灰碎石30二灰碎石二灰碎石25二灰碎石二灰碎石33二灰土二灰土石家庄石家庄安阳安阳4中中SLH5粗粗SLH6LH-3020水泥碎石水泥碎石+20二灰碎石二灰碎石2040石灰石灰土土75高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料13一、使用状况和分类一、使用状况和分类1.使用状
10、况：国外使用状况：国外从从1980年代中期开始，国外在高速公路中年代中期开始，国外在高速公路中很很少少使用无机结合料稳定材料，即使使用，也使用无机结合料稳定材料，即使使用，也是采用较是采用较厚厚的沥青层、较的沥青层、较薄薄半刚性材料作底半刚性材料作底基层的基层的“混合结构混合结构”。国外最常用的基层材料是国外最常用的基层材料是级配碎石级配碎石（Unbound material 或或Granular material）。）。与我国的使用状况存在很大差别（与我国的使用状况存在很大差别（薄薄沥青层、沥青层、厚厚半刚性材料）。半刚性材料）。 高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料
11、14一、使用状况和分类一、使用状况和分类按结合料类型分：按结合料类型分：水泥稳定材料水泥稳定材料（水泥稳定碎石等）（水泥稳定碎石等）石灰稳定材料石灰稳定材料（石灰土等）（石灰土等）石灰工业废渣稳定材石灰工业废渣稳定材料料（石灰粉煤灰碎石，简（石灰粉煤灰碎石，简称二灰碎石）称二灰碎石）按土的颗粒组成分：按土的颗粒组成分：稳定粗粒土稳定粗粒土（二灰稳定碎石等，常（二灰稳定碎石等，常用做基层）用做基层）稳定中粒土稳定中粒土（水泥稳定砂砾等，常（水泥稳定砂砾等，常用做基层）用做基层）稳定细粒土稳定细粒土（二灰稳定土等，常用（二灰稳定土等，常用做底基层）做底基层）2.分类：分类：高高等等筑筑路路材材料料
12、无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料15二、力学性能二、力学性能1.强度作用原理强度作用原理a（水泥稳定材料水泥稳定材料）（1）水泥水化作用）水泥水化作用（2）离子交换作用）离子交换作用（3）化学激发作用化学激发作用（4）碳酸化作用碳酸化作用高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料16二、力学性能二、力学性能 1.强度作用原理强度作用原理a（水泥稳定材料水泥稳定材料）（1）水泥水化作用）水泥水化作用 硅酸三钙硅酸三钙 3CaOSiO2 （C3S） 硅酸二钙硅酸二钙 2CaOSiO2 （C2S） 铝酸三钙铝酸三钙 3CaOAl2O3 （C3A） 铁铝酸四钙铁铝酸四钙 4CaO
13、Al2O3Fe2O3 （C4AF）CHHSCOHSC36232323CHHSCOHSC323224263236AHCOHAC74247AFHCOHAFC强度形成的主要来源。水泥成分水泥成分高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料17二、力学性能二、力学性能硅酸盐水泥主要矿物组成与特性硅酸盐水泥主要矿物组成与特性矿物组成矿物组成硅酸三钙硅酸三钙（C3S）硅酸二钙硅酸二钙（C2S）铝酸三钙铝酸三钙（C3A）铁铝酸四钙铁铝酸四钙（C4AF）与水反应速度与水反应速度中中慢慢快快中中水水 化化 热热中中低低高高中中对强度的作用对强度的作用早早 期期良良差差良良良良后后 期期良良优优中
14、中中中耐化学侵蚀耐化学侵蚀中中良良差差优优干缩性干缩性中中小小大大小小大致含量（）大致含量（）35651040015515高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料18二、力学性能二、力学性能1.强度作用原理强度作用原理a（水泥稳定材料水泥稳定材料） 两种水泥水化作用的区别（水泥稳定两种水泥水化作用的区别（水泥稳定土土 VS 水泥混凝土）水泥混凝土）土土（水泥稳定土）具有非常高的比表面积和（水泥稳定土）具有非常高的比表面积和亲水性亲水性；水泥稳定土中的水泥含量较少（水泥稳定土中的水泥含量较少（6%）；土对水泥的水化产物具有强烈的吸附性；土对水泥的水化产物具有强烈的吸附性；在一
15、些土中常存在酸性介质环境。在一些土中常存在酸性介质环境。pause4高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料19二、力学性能二、力学性能1.强度作用原理强度作用原理a（水泥稳定材料水泥稳定材料）（2）离子交换作用）离子交换作用水泥水化产物中的水泥水化产物中的Ca(OH)2含量很高，易形成富含量很高，易形成富含含Ca2+的碱性溶液环境；的碱性溶液环境； 当溶液中富含当溶液中富含Ca2+时，因为时，因为Ca2+的电价高于的电价高于K+、Na+等离子，因此与电位离子的吸引力较强，从等离子，因此与电位离子的吸引力较强，从而取代了而取代了K+、Na+，成为反离子，同时，成为反离子，同
16、时Ca2+使双使双电层电位的降低速度加快。电层电位的降低速度加快。 Ca2+ K+、Na+增加强度和稳定性。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料20二、力学性能二、力学性能1.强度作用原理强度作用原理a（水泥稳定材料水泥稳定材料）（3）化学激发作用化学激发作用Ca2+的化学激发作用的化学激发作用 当粘土颗粒周围介质的当粘土颗粒周围介质的pH值值增加到一定程度时，增加到一定程度时，粘土矿物中的部分粘土矿物中的部分SiO2和和Al2O3的活性将被激发出的活性将被激发出来，与溶液中的来，与溶液中的Ca2+进行反应，生成新的矿物，进行反应，生成新的矿物，这些矿物主要是硅酸钙和铝
17、酸钙系列，如这些矿物主要是硅酸钙和铝酸钙系列，如4CaO5SiO25H2O、4CaOAl2O319H2O、3CaOAl2O316H2O、CaOAl2O310H2O等。等。 增加强度和水稳定性。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料21二、力学性能二、力学性能1.强度作用原理强度作用原理a（水泥稳定材料水泥稳定材料）（4）碳酸化作用碳酸化作用水泥水化生成的水泥水化生成的Ca(OH)2，除了可与粘土矿物发，除了可与粘土矿物发生化学反应外，还可以进一步与空气中的生化学反应外，还可以进一步与空气中的CO2发发生碳化反应并生成碳酸钙晶体。生碳化反应并生成碳酸钙晶体。 反应缓慢，作用
18、较弱。OHnCaCOOnHCOOHCa23222) 1()(高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料22二、力学性能二、力学性能1.强度作用原理强度作用原理b（石灰稳定材料石灰稳定材料）生石灰的主要成分：生石灰的主要成分：有效有效氧化钙氧化钙CaO和氧化镁和氧化镁MgO生石灰的熟化和硬化：生石灰的熟化和硬化：熟化：（消石灰或熟石灰）熟化：（消石灰或熟石灰） CaOH2OCa(OH)265.9kJ/mol 硬化：硬化： 结晶和碳酸化结晶和碳酸化高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料23石灰的技术指标石灰的技术指标(JTJ 034-2000,(JTJ 03
19、4-2000,表表4.2.2)4.2.2)类别与指标类别与指标项目项目钙质生石钙质生石灰灰镁质生石镁质生石灰灰钙质消石钙质消石灰灰镁质消石镁质消石灰灰IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII有效钙加氧化镁（有效钙加氧化镁（%） 858070807565656055605550未消解残渣（未消解残渣（5mm圆孔筛圆孔筛的筛余）（的筛余）（%） 71117101420含水量（含水量（%） 444444细度细度0.71mm方孔筛筛余方孔筛筛余（%） 0110110.125mm方孔筛累计方孔筛累计筛余（筛余（%） 13201320钙镁石灰的分类界限，钙镁石灰的分类界限，MgO含量含量(%) 5
20、 5 4 4高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料24化学激发作用二、力学性能二、力学性能 1.强度作用原理强度作用原理b（石灰稳定材料石灰稳定材料）（1）离子交换作用（初期强度）离子交换作用（初期强度）（2）碳酸化反应（后期强度）碳酸化反应（后期强度）（3）火山灰反应（中后期强度）火山灰反应（中后期强度）（4）氢氧化钙的结晶反应氢氧化钙的结晶反应 OnHSiOCaOOmHOHxCaSiO22222OnHOAlCaOOmHOHxCaOAl2322232OnHOHCaOnHOHCa2222)(强度主要来源。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料25二、
21、力学性能二、力学性能1.强度作用原理强度作用原理c（工业废渣稳定材料工业废渣稳定材料）（1）常用材料：常用材料：粉煤灰（2）粉煤灰的相关参数粉煤灰的相关参数： 密密 度度：19002400kg/m3（普通）（普通） 25002800kg/m3（高钙（高钙15） 比表面积：比表面积：27003500cm2/g 最佳粒径：最佳粒径：530m湿排灰、干排灰湿排灰、干排灰 高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料26二、力学性能二、力学性能 1.强度作用原理强度作用原理c（工业废渣稳定材料）（3）粉煤灰的化学组成粉煤灰的化学组成氧化物含量：前三种氧化物含量应大于氧化物含量：前三种氧
22、化物含量应大于70；三种粉煤灰（三种粉煤灰（CaO含量）：低钙（含量）：低钙（15）烧失量：应小于烧失量：应小于8（未燃煤的含量）（未燃煤的含量）成分成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3烧失量烧失量含量含量(%)40601540310250.52.510）变化不大；而在低温区，在其相应的冰点）变化不大；而在低温区，在其相应的冰点附近出现负收缩（膨胀）现象，除水泥砂砾出现在附近出现负收缩（膨胀）现象，除水泥砂砾出现在0附近外，其余材料均发生在附近外，其余材料均发生在-10附近；附近；（2）含水量含水量对温度收缩系数影响极大，对温度收缩系数影响极大，饱水、风干饱水、风干状态最小状态最
23、小；约在最佳含水量与半风干区间，温度收缩；约在最佳含水量与半风干区间，温度收缩系数在温度系数在温度T=010区间最大；当含水量低于风干区间最大；当含水量低于风干含水量时，一般在含水量时，一般在T=0-10温度区间有极小值，随温度区间有极小值，随后又有不同程度的回升。后又有不同程度的回升。 自由状态下的温缩试验自由状态下的温缩试验高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料475. 5.温缩特性温缩特性5.3温缩特性影响因素温缩特性影响因素水泥剂量在水泥剂量在5时，水泥砂砾的温缩系数较时，水泥砂砾的温缩系数较小；在常用掺量范围内，二灰含量对二灰砂小；在常用掺量范围内，二灰含量对二
24、灰砂砾的温缩系数影响不大。砾的温缩系数影响不大。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料485. 5.温缩特性温缩特性5.4温缩机理温缩机理（1）固相外观胀缩性）固相外观胀缩性 就组成矿物的颗粒而就组成矿物的颗粒而言，言，原生矿物原生矿物一般有较小一般有较小的热胀缩性，而的热胀缩性，而新生成胶新生成胶结物（次生矿物，如粘土结物（次生矿物，如粘土矿物）矿物）的热胀缩性较大。的热胀缩性较大。粉煤灰的热胀缩性最小。粉煤灰的热胀缩性最小。晶体势能曲线高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料495. 5.温缩特性温缩特性5.4温缩机理温缩机理（2）水的影响）水的影
25、响 无机结合料稳定材料内部广泛分布有空无机结合料稳定材料内部广泛分布有空隙，包括大空隙、毛细孔和胶凝孔。隙，包括大空隙、毛细孔和胶凝孔。重力水重力水存在于大空隙中，存在于大空隙中，毛细水毛细水存在于毛细孔和胶存在于毛细孔和胶凝孔中；凝孔中；表面结合水表面结合水存在于一切固体表面；存在于一切固体表面；层间水层间水存在于晶胞和凝胶物层间；存在于晶胞和凝胶物层间；结构水和结构水和结晶水结晶水存在于矿物晶体结构内部。存在于矿物晶体结构内部。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料505. 5.温缩特性温缩特性5.4温缩机理温缩机理（2）水的影响）水的影响扩张作用扩张作用：水有相当大
26、的热胀缩系数（常温下达：水有相当大的热胀缩系数（常温下达70*10-6/），比固相部分的热胀缩系数大），比固相部分的热胀缩系数大47倍。倍。毛细管张力毛细管张力：毛细管张力只有当含水量在一定范围：毛细管张力只有当含水量在一定范围内时才存在，当材料过干或过湿时，毛细管张力消内时才存在，当材料过干或过湿时，毛细管张力消失，因此，在干燥和饱和状态下，材料的温缩系数失，因此，在干燥和饱和状态下，材料的温缩系数较小。较小。冰冻作用冰冻作用：各空隙中的水在其冰点温度以下冻结时，：各空隙中的水在其冰点温度以下冻结时，体积增大体积增大9%，从而引起膨胀。，从而引起膨胀。 高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合
27、合料料稳稳定定材材料料516. 6.小节小节（1）两种主要的收缩类型）两种主要的收缩类型干缩是主要的收缩类型，干缩可达到温缩的干缩是主要的收缩类型，干缩可达到温缩的410倍倍以上。以上。（2）收缩性能的测试）收缩性能的测试常采用百分表或应变片进行干缩和温缩的测试。常采用百分表或应变片进行干缩和温缩的测试。（3）收缩指标）收缩指标干缩：干缩应变、失水率、干缩系数和平均干缩系干缩：干缩应变、失水率、干缩系数和平均干缩系数数温缩：温缩应变和平均温缩系数温缩：温缩应变和平均温缩系数高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料526. 6.小节小节（4）干缩的主要影响因素）干缩的主要影响
28、因素结合料含量、细料含量、含水量和养护龄期结合料含量、细料含量、含水量和养护龄期（5）干缩机理）干缩机理“毛细管张力作用毛细管张力作用”、“吸附水及分子间力吸附水及分子间力作用作用”、“矿物晶体或胶凝体的层间水作用矿物晶体或胶凝体的层间水作用”和和“碳化脱水作用碳化脱水作用”（6）温缩机理）温缩机理固体外观胀缩性和水的作用固体外观胀缩性和水的作用高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料53四、水稳定性四、水稳定性1水稳定性研究的目的水稳定性研究的目的增强无机结合料稳定材料抵抗水损害的能力，增强无机结合料稳定材料抵抗水损害的能力，减少唧泥现象。减少唧泥现象。2水稳定性的分类水
29、稳定性的分类抗冲刷性抗冲刷性测试：冲刷试验测试：冲刷试验指标：冲刷率（常为指标：冲刷率（常为5min内的冲刷速率）内的冲刷速率）抗冻性抗冻性测试：冻融试验测试：冻融试验指标：耐冻系数指标：耐冻系数高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料543.3.抗冲刷性抗冲刷性3.1抗冲刷性的测试设备抗冲刷性的测试设备旋转刷旋转刷振动台振动台MTS试验装置试验装置高压冲洗法高压冲洗法评价：均能在一定程度上反映无机结合料稳定材料抵抗水侵蚀的能力，但均无法完美模拟现场有压水冲刷的现象，且冲刷机理不一。可 控 阀 门高 压 喷 头试 件固 定 夹 具底 座高 压 水 流高高等等筑筑路路材材料料
30、无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料55养护龄期90d3.3.抗冲刷性抗冲刷性3.2水泥、二灰稳定材料抗冲刷性对比水泥、二灰稳定材料抗冲刷性对比主要结论：二灰稳定材料28d以内的抗冲刷性远小于水泥稳定材料；90d以后两者的抗冲刷性能相差不大。在实际使用中应优先采用水泥稳定材料。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料564. 4.抗冻性抗冻性材料材料配合比配合比抗压强度（抗压强度（MPa） 冻融抗压强度（冻融抗压强度（MPa）耐冻系数耐冻系数28d90d28d90d28d90d水泥砂水泥砂砾砾3：972.623.821.782.330.680.615：953.484.251
31、.922.550.550.60二灰碎二灰碎石石5：15：801.863.720.571.970.310.538：32：602.794.830.331.940.120.40注：注：1。耐冻系数冻融强度耐冻系数冻融强度/抗压强度抗压强度；2。试件尺寸。试件尺寸515cm，平行试验，平行试验个数为个数为9个。个。主要结论：水泥稳定材料的抗冻性要优于二灰稳定材料；材料的抗冻性与其抗压强度之间不存在绝对的对应关系。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料575. 5.提高水稳定性的措施提高水稳定性的措施加强路面结构排水，采取加强路面结构排水，采取“排防结合排防结合”的的设计原则，减少
32、降雨和地下水的不利影响；设计原则，减少降雨和地下水的不利影响；加强无机结合料稳定材料的配合比设计，加强无机结合料稳定材料的配合比设计，尽量减少细集料用量；尽量减少细集料用量；在可能的情况下，尽可能采用水泥稳定类在可能的情况下，尽可能采用水泥稳定类材料，提高抗冲刷能力；材料，提高抗冲刷能力；及时进行路面的裂缝修补。及时进行路面的裂缝修补。pause5高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料58五、疲劳性能五、疲劳性能1.疲劳试验方法疲劳试验方法试验路（试验路（AASHO试验路）试验路）真实路面真实路面 真实荷载与气候真实荷载与气候足尺路面（足尺路面（ALF、HVS和环道试验等
33、）和环道试验等）足尺路面（足尺路面（full-scale pavement） 模拟荷模拟荷载载 模拟环境模拟环境室内试件疲劳试验室内试件疲劳试验通常意义上的疲劳试验，包括弯拉（曲）疲通常意义上的疲劳试验，包括弯拉（曲）疲劳试验和劈裂疲劳试验等。劳试验和劈裂疲劳试验等。Pause4-7高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料59五、疲劳性能五、疲劳性能2.室内试件疲劳试验方法室内试件疲劳试验方法弯拉（曲）疲劳试验弯拉（曲）疲劳试验弯拉（曲）疲劳试验中试件实际为弯拉（曲）疲劳试验中试件实际为单向应力单向应力状态（梁试件），试验较为烦琐。状态（梁试件），试验较为烦琐。劈裂疲劳试验
34、劈裂疲劳试验又称为间接拉伸试验，试件承受又称为间接拉伸试验，试件承受双向应力双向应力状状态（圆柱体试件），操作简便。态（圆柱体试件），操作简便。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料603.3.弯拉（曲）疲劳与劈裂疲劳的对比弯拉（曲）疲劳与劈裂疲劳的对比弯拉（曲）疲劳试验弯拉（曲）疲劳试验劈裂疲劳试验劈裂疲劳试验PPPPPP1111332bhPLS daaHPRdHPRii2sin22有压条：无压条：a压条的宽度压条的宽度(mm)； 半压条宽对应的圆心角；半压条宽对应的圆心角；a2Pause3-6高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料61劈裂试验用压
35、条劈裂试验用压条daa2sin2试件尺寸试件尺寸（mm） 宽度宽度a（mm） 弧面半径弧面半径（mm） 半压条宽半压条宽对应的圆对应的圆心角心角（rad）系数系数5050 6.35 25 0.1270.012526100100 12.70 500.1270.006263150150 18.75 75 0.1250.004178HPdaaRi 2sin2有压条：高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料623.3.弯拉（曲）疲劳与劈裂疲劳的对比弯拉（曲）疲劳与劈裂疲劳的对比劈裂疲劳试验劈裂疲劳试验所得疲劳寿命远小于所得疲劳寿命远小于弯弯拉（曲）疲劳试验拉（曲）疲劳试验所得疲劳寿
36、命，与所得疲劳寿命，与其受力状态是密切相关的。其受力状态是密切相关的。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料634. 4.疲劳方程形式疲劳方程形式疲劳方程形式：疲劳方程形式：单对数疲劳方程单对数疲劳方程双对数疲劳方程双对数疲劳方程sffbaN/lglgsffbaN/lg重复荷载作用次数重复荷载作用次数（疲劳寿命疲劳寿命）重复应力与极限强重复应力与极限强度之比（度之比（应力比应力比）高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料645. 5.典型的疲劳试验结果典型的疲劳试验结果典型的疲劳试验结果典型的疲劳试验结果概率50/091.10114.12lg3sfeN
37、概率%95/729. 8596.10lg4sfeN高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料655. 5.典型的疲劳试验结果典型的疲劳试验结果疲劳试验的特点：疲劳试验的特点：强度愈大、刚度愈小，其疲劳寿命就愈长；强度愈大、刚度愈小，其疲劳寿命就愈长；疲劳寿命疲劳寿命变异性较大变异性较大，不同的保证率得到的，不同的保证率得到的疲劳寿命不同（保证率愈大，疲劳寿命愈疲劳寿命不同（保证率愈大，疲劳寿命愈小）；小）；半对数疲劳方程的斜率很小，表明应力水平半对数疲劳方程的斜率很小，表明应力水平的少量变化将导致无机结合料稳定材料的疲的少量变化将导致无机结合料稳定材料的疲劳寿命产生较大的变化
38、。（劳寿命产生较大的变化。（重载车的危害重载车的危害）高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料66六、综合性能六、综合性能1.性能分类性能分类力学性能力学性能收缩性能收缩性能水稳定性水稳定性疲劳性能疲劳性能四种性能之间是否存四种性能之间是否存在内在联系？在内在联系？可否采用单一指标来可否采用单一指标来表征其综合性能？表征其综合性能？高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料672. 2.性能之间的联系性能之间的联系（1）力学性能）力学性能 VS 收缩性能（干缩）收缩性能（干缩）水泥剂量水泥剂量（）（）水泥稳定碎石水泥稳定碎石7d抗压强度抗压强度（MPa）最
39、大干缩应变最大干缩应变（106）最大平均干缩系数最大平均干缩系数（106）42.9328532.453.0624527.863.4411526.785.6120533.1力学性能（抗压强度）增加，收缩性力学性能（抗压强度）增加，收缩性能（干缩）存在最佳值。能（干缩）存在最佳值。（非单调）（非单调）高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料682. 2.性能之间的联系性能之间的联系（1）力学性能）力学性能 VS 收缩性能（温缩）收缩性能（温缩）水泥剂量水泥剂量（）（）水泥砂砾温缩系数（水泥砂砾温缩系数（106）0-5-10-1536.9 10.0 13.1 13.1 412.5
40、 15.0 15.6 16.3 58.1 8.8 10.0 10.0 610.3 11.3 12.4 14.1 78.1 7.4 9.1 11.3 力学性能（抗压强度）增加，收缩性力学性能（抗压强度）增加，收缩性能（温缩）存在最佳值。能（温缩）存在最佳值。 （非单调）（非单调）高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料692. 2.性能之间的联系性能之间的联系（2）力学性能）力学性能 VS 水稳定性水稳定性力学性能（抗压强度）增加，水稳定力学性能（抗压强度）增加，水稳定性也越好。性也越好。（单调）（单调）高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料702. 2
41、.性能之间的联系性能之间的联系（3）力学性能）力学性能 VS 疲劳性能疲劳性能力学性能（抗压强度）增加，疲劳性力学性能（抗压强度）增加，疲劳性能也越好。能也越好。 （单调）（单调）高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料712. 2.性能之间的联系性能之间的联系（4）力学性能）力学性能VS其他性能（汇总）其他性能（汇总）基层材料基层材料类型类型力学性能力学性能（抗压强（抗压强度）度）收缩性能收缩性能水稳定性水稳定性（抗冲刷（抗冲刷性）性）疲劳性能疲劳性能干缩干缩温缩温缩水泥水泥稳定材料稳定材料二灰二灰稳定材料稳定材料/（基本）（基本）注：注：“”表示上升或增加；表示上升或增
42、加；“”表示下降或减小；表示下降或减小；“”表表示先下降后上升；示先下降后上升；“”表示呈波浪形；表示呈波浪形；“/”表示两者无明显关系。表示两者无明显关系。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料723.3.综合性能指标综合性能指标( (综合压缩模量综合压缩模量) )（1）综合压缩模量定义：）综合压缩模量定义：mttmddUCSYSnmEEYS 综合压缩模量，MPa； UCS 无侧限抗压强度，MPa； m、n 地区影响系数，m+n1； d、t 考虑干 （温） 缩应变速率的系数； dm、 tm 最大干（温）缩应变，10-6。 高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳
43、定定材材料料733.3.综合性能指标综合性能指标( (综合压缩模量综合压缩模量) )（2）综合压缩模量参数建议值：）综合压缩模量参数建议值：参数参数潮湿系数潮湿系数Wmd参数参数年均气温年均气温Tnt备备 注注0.50.00.21.01.52.00.81.01.01.5200.150.251.01.5注：注：1.潮湿系数潮湿系数W =R/Z，其中，其中R为年均降水量（为年均降水量（mm），），Z为年均蒸发量为年均蒸发量（mm）；）；2.当当m+n1时，以时，以m取值为准，且必须满足取值为准，且必须满足m+n1的条件。的条件。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料743.3
44、.综合性能指标综合性能指标( (综合压缩模量综合压缩模量) )（3）综合压缩模量运用（示例）：）综合压缩模量运用（示例）：水泥稳定材料：水泥稳定材料：14799MPa； 二灰稳定材料：二灰稳定材料：4227MPa。 6105 .5045. 239. 05 .1250 . 35 . 05 . 3mttmddUCSYSnmE6104 .4545. 239. 08 .1280 . 35 . 00 . 1mttmddUCSYSnmE高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料75七、配合比设计七、配合比设计1.配合比设计强度标准（公路路面基层施配合比设计强度标准（公路路面基层施工技术规
45、范工技术规范JTJ 034-2000）无机结合料稳定材料的无机结合料稳定材料的7d饱水抗压强度的标准值（饱水抗压强度的标准值（MPa） 公路等级公路等级结合料类型结合料类型二级和二级以下公路二级和二级以下公路一级和高速公路一级和高速公路石灰石灰基基 层层0.8底基层底基层0.50.70.8水泥水泥基基 层层2.5335底基层底基层1.521.52.5石灰粉煤灰石灰粉煤灰（1：21：4）基基 层层0.60.80.81.1底基层底基层0.50.6高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料762. 2.配合比设计步骤配合比设计步骤取样筛分级配组成制备试件尺 寸数 量含水量干密度保
46、湿保 温时 间养 生强度标准下波动限选定剂量+0.51.0%实用剂量材料组成设计测抗压强度平均值R标准值S偏差系数C击实试验 抗压强度试验 确定剂量 高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料77击实试验击实试验（1）取样筛分）取样筛分从料场选择有代表性的试样，进行筛分；从料场选择有代表性的试样，进行筛分；（2）级配组成（）级配组成（矿料配合比矿料配合比）图解法图解法试算法试算法 “优势粒径法优势粒径法”（所谓优势粒径是指某（所谓优势粒径是指某种集料中在某级筛孔上占有绝对优势的粒径，种集料中在某级筛孔上占有绝对优势的粒径，即分计筛余最大的粒径）即分计筛余最大的粒径）高高等等筑
47、筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料78击实试验击实试验（3）制备不同结合料剂量的混合料试样）制备不同结合料剂量的混合料试样（混合料配合比混合料配合比）按不同类型的混合料，预估其用水量按不同类型的混合料，预估其用水量；至少需要制备三种剂量的混合料试样；至少需要制备三种剂量的混合料试样；（4）确定各种混合料的）确定各种混合料的最佳含水量和最最佳含水量和最大干密度大干密度进行进行击实试验击实试验，测定和计算干密度和含水量，测定和计算干密度和含水量确定最佳含水量和最大干密度确定最佳含水量和最大干密度高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料79抗压强度试验抗压强度试验
48、（1）制备无侧限抗压强度试件）制备无侧限抗压强度试件按上述最佳含水量和最大干密度制备抗压强度试件；按上述最佳含水量和最大干密度制备抗压强度试件；平行试件平行试件的个数与偏差系数有关，一般为的个数与偏差系数有关，一般为913个。个。（2）试件养生）试件养生在规定温度（北方在规定温度（北方202，南方，南方252）下保湿）下保湿养生养生6d（或（或27d），浸水），浸水1d。（3）抗压强度测试与计算）抗压强度测试与计算将试件放在试验仪的升降台上（台上先放一偏球将试件放在试验仪的升降台上（台上先放一偏球座），以座），以1mm/min的速度加载，记录试件破坏时的的速度加载，记录试件破坏时的最大压力最大
49、压力P。按按RcP/A计算试件的计算试件的抗压强度抗压强度。高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料80确定剂量确定剂量（1）选定合理的结合料剂量）选定合理的结合料剂量（2）实际使用剂量）实际使用剂量增加增加0.51.0%)1/(vadCZRR保证率系数设计值偏差系数pause6平均值高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料81八、施工工艺及控制八、施工工艺及控制1.基本过程基本过程混合料拌和（拌和机）混合料拌和（拌和机）混合料运输（自卸卡车）混合料运输（自卸卡车）混合料摊铺（摊铺机）混合料摊铺（摊铺机）混合料碾压（压路机）混合料碾压（压路机）横缝、纵缝
50、设置横缝、纵缝设置质量管理及验收质量管理及验收养生及交通管制养生及交通管制高高等等筑筑路路材材料料无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料822. 2.混合料拌和混合料拌和 （1）备料）备料 贮料场地硬化贮料场地硬化 集料分别堆放集料分别堆放 细集料加盖雨棚细集料加盖雨棚 （2）上料）上料 按比例控制各料斗上按比例控制各料斗上料料速度速度 控制进控制进水水速度速度 （3）拌和）拌和 强制式拌和机等进行拌强制式拌和机等进行拌和和 检查拌和均匀性、在线检查拌和均匀性、在线配合比配合比各档集料（各档集料（ 34档）以及结合料档）以及结合料较最佳含水量较最佳含水量大大1左右左右拌和运输摊铺碾压接缝质量养生
