石灰土和二灰碎石的路用性能研究完

吉林大学高等教育自学考试毕业论文摘 要：江苏省道路的基层、底基层材料主要采用二灰碎石和石灰土，强度高、耐久性好、造价低、便于施工、质量易保证，可以就地取材，一方面具有良好的路用性能,另一方面可以充分利用工业废料,减少环境污染,具有重要的经济意义和很大的社会和环保效益。近年来高等级公路、城市道路建设中，得到了越来越广泛的应用。本文主要收集这两种材料的路用性能作分析介绍。由于石灰、水泥在土中的水化、水解和结晶作用，使混合料产生强度和板体性，这类材料完工初期，具有柔性材料的工作特性，随着时间的推移，强度逐渐提高，板体性增加，刚度增大。它的最终强度、弹性模量比不掺石灰或水泥的柔性基层要大几倍，但比水泥混凝土要小得多，二灰碎石和石灰土故称为半刚性基层。半刚性基层具有一定的强度和水稳性，适宜用作高等级路面的基层或底基层。但应注意其干缩和温度收缩的特性，表面出现的裂纹容易反射到路面上来，工程中特别要注意防治。本文主要收集这两种材料的路用性能作分析介绍。关键词：二灰碎石；石灰土；路用性能吉林大学高等教育自学考试毕业论文AbstractJiangsu Province, the road grassroots, sub-base material mainly uses two gray gravel and limestone soil, high strength, durability, low cost, ease of construction, quality and easy to guarantee, you can from local materials, on the one hand has a good road performance, and the other On the one hand you can make full use of industrial waste and reduce environmental pollution, have important economic significance and great social and environmental benefits. In recent years, high-grade highways, urban road construction, has been more and more widely used. In this paper, collect two kinds of materials, pavement performance analysis introduction. As the lime, cement hydration in the soil, hydrolysis and crystallization to produce mixture of strength and body panels, the early completion of such material, with flexible materials, operating characteristics, as time goes on, the intensity increased gradually, plate Body of increase in stiffness increases. It is the ultimate strength, elastic modulus ratio is not doped with lime or cement flexible base to be several times larger, but much smaller than the cement concrete, soil-flyash and lime it is called the semi-rigid base. Semi-rigid base has a certain strength and water stability, suitable for use as primary or high-grade road base material. It should be noted the shrinkage and temperature contraction of the characteristics of the surface of the crack easily reflected onto the road, with particular attention to prevention and treatment project. In this paper, collect two kinds of materials, pavement performance analysis introduction.Keywords: flyash; limestone soil; road performance吉林大学高等教育自学考试毕业论文1目 录吉林大学高等教育自学考试毕业论文21 前言12 石灰土32.1 石灰土概况32.2 石灰对土的改善32.2.1 土质要求32.2.2 石灰质量42.2.3 水质量62.2.4 石灰剂量(石灰质量土质量) 62.2.5 含水量和密实度72.2.6 其他83 二灰碎石103.1 二灰碎石概况103.2 二灰碎石材料组成103.2.1 石灰质量103.2.2 粉煤灰质量10吉林大学高等教育自学考试毕业论文33.2.3 水质量113.2.4 集料的粒径级配以及在混合料中的含量和结构型式114 防止半刚性基层收缩裂缝措施154.1 裂缝的形成机理154.2 防止措施17参考文献：19吉林大学高等教育自学考试毕业论文11 前言由于石灰、水泥在土中的水化、水解和结晶作用，使混合料产生强度和板体性，这类材料完工初期，具有柔性材料的工作特性，随着时间的推移，强度逐渐提高，板体性增加，刚度增大。它的最终强度、弹性模量比不掺石灰或水泥的柔性基层要大几倍，但比水泥混凝土要小得多，二灰碎石和石灰土故称为半刚性基层。半刚性基层具有一定的强度和水稳性，适宜用作高等级路面的基层或底基层。但应注意其干缩和温度收缩的特性，表面出现的裂纹容易反射到路面上来，工程中特别要注意防治。 沥青混凝土路面完全就地冷再生原理是在原有路面的基础上,按照新的设计要求,选择性地掺入适量的骨料、水泥、石灰、粉煤灰或泡沫沥青和水等添加剂,利用就地冷再生机(专用机械,类似稳定土路拌和机,该拌和机能自动在拌和仓内喷洒再生剂和水),在自然常温下,就地连续完成对旧铺层(路面和部分基层)的铣刨、破碎、添加料、摊铺等工序,随后用其他配套机械进行找平和碾压最终修建出一种特殊级配的路面基层(或底基层),简称为 FDR1技术。山东省聊城市省道 S316 线高唐至禹城段为 20 世纪 90 年代初修建的二级公路,路面破损严重。老路结构为 5 cm 沥青碎石+15 cm12%石灰土+15 cm10%石灰土。设计新路结构为 7 cm 沥青混凝土+下封层+16 cm 水稳碎石基层+16 cm 二灰碎石基层+18 cm 再生二灰土(破除老路面层和基层的一部分并掺加 20%左右的石灰粉煤灰结合料)。我们通过室内和路段试验,试配了合理的配合比,分析了混合料的物理力学特性,取得了非常满意的效果。1 底基层(基层)就地完全冷再生利用问题的提出老路的改建,传统做法一般是遵循利用老路、少占耕地和减少拆迁的原则,采取在老路面上直接摞列路面结构层。这样做增加了路面结构层的厚度,使得道路的容许承载力过高,提高了路面高程,并涉及调拱和调坡的工艺,增加了施工难度浪废了材料及资金。路基多次抬高,不利于道路的使用,尤其对城区道路和对排水有特殊要求的道路相当不利。如果为了降低路面高程,将老路的结构层废掉,大量弃方和建筑垃圾污染环境、破坏耕地,又引起了极大的环境问题。一般来说,道路的设计年限在 15 年左右,而桥梁结构物设计年限大都在 30 年或 50 年甚至 100 年以上,传统的工艺使得路面厚度每次改建和大修都要加厚。经过多次的改建,桥梁结构物相应也要随道路进行多次抬高和加宽,最终改变了其设计受力状态,使结构变得不稳定,存在很大的安全隐患,这在技术上和经济上是不提倡的。山东省聊城市位于广袤的黄河冲积平原,由于缺少砂石料等材料,而当地火力发电厂多产粉煤灰废料。如果将老路的面层、基层,甚至是底基层一起破碎后又掺加部分石灰和粉煤灰结合料加以利用,上面铺以新的路面面层,这样既降低了高程,又节约了材料,并提高了路面等级,使得结构层的力学性能得到充分发挥。用沥青混凝土路面完全冷再生方法二灰剂量为12%、15%、18%、21%、24%和 35%等 6 种配合比(其中石灰粉煤灰=12),试验结果见表1。可以看出,12%的剂量强度可达到 05 MPa,21%剂量强度可达 10 MPa 以上,随二灰剂吉林大学高等教育自学考试毕业论文2量的增大强度增长速度变慢,但是老路的不均废旧沥青混凝土路面结构材料(破碎料)的组成用三氯乙烯、洗涤剂、清水反复清洗的抽提试验方法获得试验用集料,并检验其相关指标,得即粗骨料转化为细骨料。通过对抽提前后的回收旧料筛分试验结果对比发现,同一筛孔抽提后旧料的通过百分率比抽提前大得多,说明铣刨后旧混合料大部分未完全破碎,粗细集料之间相互黏结沥青:经化学分析表明,沥青中油份减少,而沥青质及胶质增多,导致沥青结合料脆硬性增强,其路用性能表现为沥青针入度减小,软化点升高,延度降低再生利用料沥青混凝土平均含量在 45%,而沥青含量按 3%计,则砂石集料约占 42%。旧沥青混合料:经筛分试验后发现 95 mm 的筛余颗粒有少部分被沥青包裹, 36436 mm 的颗粒有40%被沥青包裹,007506 mm 颗粒大部分被沥青包裹,约占 60%70%,由于使用和铣刨磨耗,粗集料含量减少,细集料增多 老灰土颗粒占 55%的老灰土颗粒,在离子交换作用、碳酸化作用、结晶作用、火山灰等作用下,尤其经过漫长的时间(18 年),强度增长为初期的近 10 倍。根据石灰土强度随时间增长曲线公式 Rt=Rit(1)式中:Ri 为 1 个月龄期抗压强度(取 05 MPa);Rt 为 t 个月龄期抗压强度;t 为龄期(月) (取 t=1218=216 个月); 为系数(0105) (取 04)。计算得该线路老灰土强度:Rt=0521604=部分胶结块,对此胶结块进行压碎值试验,测得其压碎值为 38%,更说明其具有一定的强度,但是作为二级路以上基层骨料使用,不符合规范要求。这种含有 42%砂石料、55%石灰土胶结块和 3%沥青的特殊混合粒料,如果掺加适量的结合料,用作路面的底基层或低等级路面的基层,综合性能要比石灰稳定土强度高。因含有较低强度的石灰土胶结块和有机材料沥青,同剂量添加剂的再生混合料强度要比二灰碎石混合料低。这种铣刨料,掺加适量二灰添加剂和水,经碾压成型养生后可形成与水泥土、二灰土、二灰稳定碎石、石灰稳定碎石及水泥稳定碎石等半刚性基层类似的基层。冷再生碎石料与施工中常用的矿料不尽相同,冷再生料中除含有沥青碎屑外,矿料外壳还有部分沥青膜,因此其在结构层中受力情况与碎石也不尽相同。吉林大学高等教育自学考试毕业论文32 石灰土2.1 石灰土概况石灰土是属于石灰稳定土类，用石灰稳定细粒土（颗粒的最大粒径小于 10mm，且其中小于 2mm 的额粒含量不少于 90%）得到混合料简称石灰土。其特点是，具有扳体性强度比砂石路面要高。有一定的水稳性和抗冻性，初期强度低，但其强度随龄期较长时间增长。其收缩性大，容易开裂。适宜于作二级和二级以下公路与城市道路的基层，也可作各级路面的底基层。石灰土不宜用于潮湿路段。石灰土的 7d 浸水抗压强度标准（表 1）：石灰稳定土的抗压强度标准（公路路面基层施工技术规范 （JTJ 034-2000） ） 公路等级层位二级和二级以下公路 高速公路和一级公路基层（MPa） 0.8 底基层（ MPa） 0.5 0.7 0.8注：在低塑性土（塑性指数小于 7）地区，石灰稳定砂砾土和碎石土的 7d 浸水抗压强度应大于 0.5 MPa（100g 平衡锥测液限） 。 低液限于塑性指数小于 7 的粘性土，且低限值仅用于二级以下公路。高限用于塑性指数大于 7 的粘性土。2.2 石灰对土的改善 主要是提高强度，而强度的形成与很多因素有关，如土质、灰质、石灰剂量、含水量和密实度。2.2.1 土质要求 城镇道路工程施工与质量验收规范 （CJJ 1-2008）规定土应符合下列要求：1) 宜采用塑性指数 1015 的粉质土、黏土。2) 土中的有机物含量宜小于 10%。3) 使用旧路的级配砾石、砂石或杂填土等应先进行试验。级配砾石、砂石等材料的最大粒径不宜超过分层厚度的 60%，且不应大于10cm。土中掺入碎砖等粒料时，粒料掺入含量应经试验确定。粉煤灰石灰类道路基层施工及验收规程 （CJJ 4-97）规定土应符合下列要求：1）土的塑性指数（用 100g 平衡锥测定）宜为 1125，并不得小于 6 或大于 30。当土的塑性指数小于 6 或大于 30 时，应采取压实混合料或粉碎土团粒的措施。2）当温度为 700时，土中有机质含量应小于 8%。硫酸盐含量宜小于 0.8。塑性指数偏大的重粘土，不易粉碎、拌和，吉林大学高等教育自学考试毕业论文4石灰难以与其充分反应，对强度形成不利，这种情况下，可采用两次拌和工艺，即：第一次加部分石灰拌和后，闷放 12d，再加入其余石灰进行第二次拌和。塑性指数 10 以下的亚砂土和砂土，使用石灰较多，难以碾压成型，施工时应采取适当的措施，或采用水泥稳定。塑性指数为 15 以上的粘性土更适宜于用石灰和水泥综合稳定。 2.2.2 石灰质量 石灰中氧化钙加氧化镁的含量直接决定了石灰对土的稳定效果，石灰等级愈高，在掺加相同合灰量的情况下，有更多的 CaO 和 MgO 起作用，因而稳定效果愈好。城镇道路工程施工与质量验收规范 （CJJ 1-2008）规定石灰应符合下列要求：1）宜用 13 级的新石灰，石灰的技术指标应符合表 2 的规定。石 灰 技 术 指 标 表 2 钙质生石灰 镁质生石灰 钙质消石灰 镁质消石灰等级类别项目 有效钙加氧化镁含量（%）858070807565656055605550未消化残渣含量 5mm 圆孔筛的筛余 (%)7 11 17 10 14 20 含水量(%) 4 4 4 4 4 40.71mm方孔筛的筛余 (%) 0 1 1 0 1 1细度0.125mm方孔筛的筛余 (%) 13 20 13 20 钙镁石灰的分类界限，氧化镁含量(%)5 5 4 4注：硅、铝、镁氧化物含量之和大于 5%的生石灰，有效钙加氧化镁含量指标，等75%，等70%，等60%；未消化残渣含量指标均与镁质生石灰指标相同。吉林大学高等教育自学考试毕业论文52）磨细生石灰，可不经消解直接使用；块灰应在使用前 23d 完成消解，未能消解的生石灰块应筛除，消解石灰的粒径不得大于 10mm。3）对储存较久或经过雨期的消解石灰应先经过试验，根据活性氧化物的含量决定能否使用和使用方法。粉煤灰石灰类道路基层施工及验收规程 （CJJ 4-97）规定石灰应符合下列要求：1）钙石灰和镁石灰均可使用。在有条件时可优先采用磨细的生石灰。2）生石灰的 CaO+MgO 含量宜大于 60%，消石灰的 CaO+MgO 含量宜大于 50%。当石灰的CaO