公路路基基层区别

水泥稳定土、稳定砂砾、有什么区别？ 水泥稳定土、稳定砂砾、稳定粒料有什么区别？ 一、 水泥稳定土作为道路路基的主基层，它的强度是比较稳定的，且受水分的影响不 大，其强度越高，稳定性也越好。尤其是在缺乏优质颗粒的地区，采用水泥稳定土做基层 或底层土是比较经济的。 土经过水泥稳定后能获得重要的技术指标，如抗压强度，抗弯拉强度和承载比等数值。 它的强度来源既取决于土的固有性质和水泥，又在很大强度上取决于制配和铺筑水泥混合 料时采用的工艺过程，但是与施工工艺有关的因素是间接的。从改变土的固有性质，使土 具有新的，稳定的质量方面来讲，它只起着量变的作用。 二、水泥稳定砂砾基层是在砂砾中掺加一定剂量的水泥和水，经拌和得到的混合料，在压 实、养生后形成具有较高强度的半刚性基层，它是路面结构的主要承重层，厚度一般不宜 小于 15 厘米。水泥稳定砂砾基层适用于农村公路，具有就地取材、施工简便、造价较低的 优点。水泥剂量一般为水泥砂砾总质量的 3%至 5%左右，砂砾质量较差的可适当提高水泥 剂量。 三、 水泥稳定碎石是以级配碎石作骨料，采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填 充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实。其压实度接近于密实度，强度主要靠碎石间的嵌挤 锁结原理，同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙。它的初期强度高，并且强度随龄期 而增加很快结成板体，因而具有较高的强度，抗渗度和抗冻性较好。水稳水泥用量一般为 混合料 3%7%，7 天的无侧限抗压强度可达 1.54.0%MPA，较其他路基材料高。水稳成 活后遇雨不泥泞，表面坚实，是高级路面的理想基层材料。 水稳混合料组成设计 采用水泥、粉煤灰、稳定碎石、砂、石屑等筑路材料作为水泥稳定碎石基层。 首先，实验室通过经过一定数量的原材料试验，进行配合比设计、击实实验，确定最 大干密度和最佳含水量。然后以此配比制成试件，试件在规定温度条件下保湿养护 6 天， 浸水 1 天后，进行无侧限抗压强度实验。 附： 基层（底基层）施工技术 基层可分为无机结合料稳定类和粒料类，前者又称为半刚性或整体性型，包括水泥稳定类、 石灰稳定类和综合稳定类。粒料分为嵌锁和级配型。 半刚性基础材料的显著特点是：整体性强、承载力高、刚度大、水稳性好，而且比较经济。 在我国，半刚性材料广泛应用于修建高等级公路路面基层和底基层。 石灰稳定类材料的强度形成原理 石灰稳定类材料包括石灰土、石灰砂砾土、石灰碎石土。其强度形成主要指石灰于细粒土 的相互作用。石灰加入土中，发生强烈的相互作用，从而使土的工程性质发生变化。初期 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小等；后期变化主要表现在 结晶结构的形成，从而提高土的强度与稳定性。 石灰加入土中发生的物理与化学反应主要有离子交换、炭化、结晶和火山灰作用。其结果 使粘土胶粒絮凝，生成晶体氢氧化钙和碳酸钙和含水硅、铝酸钙等胶结物，这些胶结物由 胶凝状态向晶体状态转化，致使石灰土的刚度不断增大，强度与水稳性不断提高。 影响石灰土强度与稳定性的主要因素有：土质、石灰的质量与剂量、养生条件与龄期等。 各种成因的亚砂土、亚粘土、粉土类和粘土类都可以用石灰来稳定。各种化学组成的石灰 均可用于稳定土。但白云石石灰的稳定效果比方解石石灰效果好。活性 CaO+MgO 的含量 越高，稳定效果越好。石灰细度越大，比表面愈大，在相同剂量下与图例的作用愈充分， 反应进行的越快，效果越好。生石灰在灰土中消解可放出大量热能，加速灰土的硬化，另 外刚消解的石灰是胶状氢氧化钙，活性和溶解度较高，能保证石灰与土中胶粒更好的作用， 所以采用生石灰稳定土的效果比熟石灰效果好。 石灰剂量是按消石灰占干土的百分率计。石灰剂量较低时（小于 34% ） ，石灰主要起稳 定作用，使土的塑性、膨胀性、吸水量降低，具有一定的水稳性。随着石灰剂量的增加， 石灰土的强度和稳定性提高，但超过一定范围时，将导致石灰土的强度下降。石灰土的最 佳剂量随土质不同而不同，土的分散性高剂量大。 石灰土强度形成需要一定的温度和湿度。高温和适当的湿度对石灰强度的形成是有利的， 高温可以使反应加快，适当的湿度为氢氧化钙结晶和火山灰反应提供了必要的结晶水。 水泥稳定类强度形成原理 水泥稳定类包括水泥稳定砂砾、砂砾土、碎石土、土，强度的形成是水泥与细粒土的相互 作用。 水泥矿物与土中的水分分散强烈水解和水化反应，同时从溶液中分解出氢氧化钙并形成全 体水化物。水泥的各种水化物生成后，有的自行继续硬化形成水泥石骨架，有的则与土相 互作用如离子交换及团粒化作用、硬化和碳酸化作用。 在水泥水化后的胶体中，氢氧化钙和钙离子氢氧根离子共存。构成粘土的矿物是一以 SiO2 为骨架合成的板状或针状的结晶，它的表面通常会带有钠离子和钾离子。水泥中的钙离子 与土中的它们进行当量吸附交换，结果使大量的土粒形成土团，水泥水化生成物 Ca(OH)2 具有强烈的吸附活性，而使这些较大的土团粒进一步结合起来，形成水泥土的链条状结构， 并封闭土团之间的空隙，形成稳定的联结。 随着水泥水化反应的深入，溶液中析出大量的 Ca 离子，当其数量超过离子交换所需量时， 就会在碱性环境中使 SiO2 和 Al2O3 的一部分与钙离子进行化学反应，生成不溶于水的稳 定的结晶矿物，增大了土的强度。水泥水化中的游离 Ca(OH)2 不断吸收空气中的 CO2 ， 生成 CaCO3 。这种反应能使土固结，提高土的强度。 总之，水泥稳定土是水泥石的骨架作用于氢氧化钙的物理化学作用的结果，后者使土微粒 和微团粒形成稳定的微团粒结构，水泥石把这些团粒包裹和连接成坚强的整体。 影响水泥稳定土强度与稳定性的主要因素有土质、水泥成分与剂量、水。 土的类别和性质是影响水泥稳定土强度的重要因素之一。土的矿物成分对水泥稳定土的性 质有重要影响，砂砾土、砂土、粉土和粘土都可用水泥稳定。就土的粒度而言，适宜于用 水泥稳定的范围非常广。但要达到规定的强度，水泥剂量随粉粒和粘粒含量的增加而增高。 水泥的成分和剂量对水泥稳定土的强度有重要影响。一般认为，各种类型的水泥都可用来 稳定土。实践证明，对于同一种土，水泥矿物成分是决定水泥稳定土强度的主要因素。通 常情况下，硅酸盐水泥的稳定效果较好，铝酸盐水泥则较差。当水泥的矿物成分相同时， 水泥稳定土的强度随水泥比表面和活性的增大而提高。在硬化条件相似的情况下，水泥的 矿物成分相同时，随着水泥分散度的增大，其化学活性和硬化能力也有所增长。 含水量对水泥稳定土的强度有重大的影响，含水量不足时，水泥与土争水，若土与水有较 大的亲和力，就不能保证水泥完成水化和水解作用。水泥稳定土需要湿法养生以满足水泥 水化的需要。 综合稳定类材料强度形成原理 是指以水泥或石灰为主要结合剂、外掺少量活性物质或其它材料，来提高和改善土的技术 性质。主要类型有：石灰粉煤灰稳定类；水泥石灰综合稳定类。 半刚性基层材料的缩裂特性 这类材料的缺点是抗变形能力低，在温度或湿度变化时容易产生开裂，沥青层比较薄时， 就形成反射裂缝，严重影响路面的使用性能。 半刚性基层材料的收缩分为温缩和干缩两类。研究表明：若以最佳含水量状态下各种半刚 性基层按温缩系数的大小排列是：石灰土 石灰砂砾 二灰 水泥砂砾 二灰砂砾； 按干缩系数的大小排列顺序为：石灰土 石灰砂砾 二灰 二灰砂砾 水泥砂砾。这 些材料的收缩开裂，对含土较多的材料以干缩为主，对含集料较多的材料以温缩为主。 半刚性基层材料的抗裂性能以温缩系数和干缩系数来评价。抗裂系数越大，材料的抗裂性 能越好，在同样条件下，能承受较大的温度和湿度变化而不裂。 半刚性基层材料的类型与配合比的选择，应根据当地的自然条件和基层所处的环境来确定。 在条件可能时，首选二灰稳定类基层，二灰砂砾集料含量 75% 时，抗干缩和温缩能力都 较强，可用在不同地区，主要是解决早强不足的问题。水泥砂砾类，水泥含量为 5% 时具 有较强的抗干缩能力，用于温差不大的地区。石灰砂砾类，抗干缩和温缩能力都较差，适 宜采用水泥石灰综合稳定。 第二节 半刚性基层材料的要求及组成设计 一 对原材料的一般要求 1. 土质易于粉碎，有一定级配，便于碾压成型。具体试验项目有液限与塑性指数、颗粒组 成、压碎值、硫酸盐与腐殖质。 2. 无机结合料目前最常用的水泥、石灰和粉煤灰。对它们的要求是凝结时间与标号、石灰 的质量、粉煤灰的主要成分、有害杂质含量的控制。 3. 水 可饮用的水即可。 混合料配合比设计的一般原则与试验项目 一般原则 目的：设计的混合料组成在强度上满足要求、抗裂性达到最优且便于施工。 基本原则：结合料的剂量合理、尽可能采用综合稳定以及集料有一定的级配。 2. 混合料的试验项目重型击实试验、承载比、抗压强度、耐久性。 半刚性材料的组成设计现行方法 现行混合料组成设计的主要内容是根据表 5-4 的强度标准值，通过试验选取适宜于稳定的 材料，确定材料的配合比和最大干密度和最佳含水量。具体设计步骤： 制备同一种土样、不同结合料剂量的混合料，水泥和石灰的剂量可参考表 5-5 、 5-6 所 列数值。 采用重型击实试验确定各种混合料的最佳含水量和最大干密度，至少做三个不同水泥或石 灰剂量混合料的击实试验，最大、最小和中间剂量。 按工地预定达到的压实度，分别计算不同结合料剂量时试件应有的干密度。 按最佳含水量和计算得到的干密度制备试件，进行强度试验。 试件在规定温度下保湿养生 6d ，浸水 1d ，进行无侧限抗压强度试验。 根据 5-4 的强度标准，选定合适的结合料剂量。 无机结合料稳定粒料类材料组成设计新法 方法是按重型击实法进行，粒料含量不高时，现行方法可得出正确得结果，但费工费时。 粒料含量高（ 50% ）时，由于击实筒得限制，此法不能得出真正得最大干密度。所以要 有新得方法。具体步骤是： 集料用量得确定； 结合料用量得确定 用计算法确定最大干密度和最佳含水量石灰土、二灰稳定粒料用公式 5-6 计算；水泥稳定 粒料用公式 5-8 计算。详细内容见 P146-147 。 二灰稳定类材料得早强问题 二灰稳定类材料后期强度高，隔温性和水稳性好，早期强度低，影响开放交通，在重型交 通量道路上也因早强不足导致路面破坏。在低温条件下，强度增长率更低，这就限制了施 工季节。 掺加少量水泥或化学添加剂可提高二灰稳定类材料得早强强度。掺人少量水泥可提高早期 强度，不足之处在工艺上有初终凝时间限制，而且早期强度得提高主要来源于水泥水化产 物得形成，二粉煤灰中含有得 SiO2 、 Al2O3 并没有得到充分得发挥和利用，因此，掺化 学添加剂提高二灰稳定类得早期强度是有效得方法之一。 半刚性基层施工 在我国，高等级公路半刚性基层施工中，混合料得拌和方式有路拌法和厂拌法，摊铺方法 有人工和机械两种。施工程序一般是先修筑试验路，然后再进行大面积施工。 筑试验路的任务是：检验拌和、运输、摊铺、碾压、养生等投入设备的可能性；检验混合 料的组成设计是否符合质量要求和各道工序的质量控制措施；通常用于大面积施工的材料 配合比剂松铺系数；确定每一作业段的合适长度和一次铺筑的合理厚度；提出标准施工方 法。标准施工方法包括：集料与结合料数量的控制；摊铺方法；合适的拌和方法、速度、 遍数；混合料最佳含水量的控制方法，整平和整型的合适机具与方法；压实机械的组合、 压实的程序、速度和遍数；压实度检察方法及每一作业段的最小检察数量。 大面积施工程序： 路拌法施工 准备下承层 施工测量备料摊铺拌和整平与碾压成型初期养护。 厂拌法施工 二灰砂砾机械化施工工艺流程图见 P150 。 施工中要注意的几个问题： 施工季节、水泥稳定类材料施工作业长度的确定、路拌法施工中土与粉煤灰用量的控制、 接茬处理、养生期。 粒料类基层（底基层）施工技术 这类基层按强度构成原理可分为嵌挤型和级配型。前者包括泥结碎石、泥灰结碎石、填隙 碎石；级配型包括级配碎石、级配砾石、符合级配的天然砂砾。 粒料类基层强度形成原理 1. 嵌挤型强度主要依靠碎石之间的嵌挤和摩擦作用形成的内摩阻力，颗粒间的黏结力是次 要的，即这种结构的强度取决于石料的强度、形状、尺寸、均匀性、表面粗糙度及施工时 的压实程度。 2. 密实型它的强度与稳定性取决于内摩阻力和黏结力的大小。集料的类型、集料的最大粒 径和级配及混合料中 0.5mm 以下颗粒的含量和塑性指数在其中起到很大作用。同时还与 密实度有很大的关系。因此，施工时主要控制最大粒径、细料含量及塑性指数和现场压实 度。 级配碎石基层的材料要求 粗细碎石集料和石屑各占一定比例的混合料，等颗粒组成符合密级配 要求时，称为级配碎石。 级配碎石用作基层时，碎石的最大粒径不能超过 30mm ，粒径大，石料易离析，摊铺、 拌和、整平也受影响。其中的针片状颗粒的总含量不超过 20% ，且要清洁。级配要符合 表 5-8 。 石料的