《石灰稳定土类》PPT课件.ppt

1,2019/11/14,路面施工,学习情境3：基层和垫层施工 工作任务一：水泥稳定类结构层施工 工作任务二：二灰稳定类结构层施工 工作任务三：石灰稳定类结构层施工 工作任务四：级配碎（砾）石结构层施工 工作任务五：填隙碎石结构层施工 工作任务六：半刚性结构层和砂石类结构层施工质量检测,2,2019/11/14,路面施工,项目：无机结合料稳定类结构层基层施工方案设计 学习目标： 知道常用无机结合料稳定类结构层和砂石类结构层的类型、 特性及其应用； 知道常用无机结合料稳定类结构层和砂石类结构层的施工 工艺 流程，能进行其施工质量控制； 知道无机结合料稳定类结构层和砂石类结构层施工质量检测项目与检测方法； 会使用随机法选择路面检测位置； 会检测路面的几何尺寸。,学习单元： 3、无机结合料稳定类基（垫）层,路基路面工程,4,2019/11/14,1、石灰稳定类基层,概念：在粉碎的土和原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中掺入适量消解后的石灰和水，按照一定技术要求，经拌和后，在最佳含水量时摊铺、压实及养生，其抗压强度符合规定要求的路面基层称为石灰稳定类基层。 分类：石灰土、石灰砂砾土、石灰碎石土。,5,2019/11/14,1、石灰稳定类基层,在粉碎的土或原状松散的土中掺入一定剂量的石灰，加水拌和，经摊铺，碾压养护成型的基层，称石灰土基层。若在其中掺入一定量的碎（砾）石，则称为石灰碎（砾）石土。土中加入石灰，可改变土的结构和颗粒组成，减少土的塑性，降低吸水率和膨胀率，增加土的强度和耐久性。,6,2019/11/14,1、石灰稳定类基层,石灰稳定土强度形成原理 影响石灰土强度的因素 石灰稳定土基层缩裂防治 石灰稳定土混合料设计 石灰稳定土层的施工,7,2019/11/14,研究表明，石灰加入土中后主要产生了离子交换作用、水化作用、碳酸化作用。,（1）石灰稳定土强度形成原理,石灰加入土中，即与含一定水分的土发生了一系列物理化学反应和物理力学作用。初期主要表现在土的结团、塑性降低、最佳含水量增大，最大密实度的降低等方面。后期变化则主要表现在结晶体结构的形成，从而提高了土的板体性，强度和稳定性。 思考：石灰加入土中后主要产生了哪些作用？,8,2019/11/14,（1）石灰稳定土强度形成原理,离子交换作用 结晶作用 火山灰作用 碳酸化作用 ,Ca2+Na+、H+、K+,9,2019/11/14,1）离子交换作用 离子交换作用几乎是在石灰与土接触后立即产生的。石灰消解后含大量游离的Ca2+，与土拌和后，Ca2+即与土颗粒表面的Na+，H+及K+置换，从而使土颗粒表面被Ca2+包裹，缩小了土颗粒之间的间距，增加了粘结力，另外还使土颗粒外的结合水膜厚度减薄，提高了土体的水稳定性，并由此改变了土的塑性和压实性能。,（1）石灰稳定土强度形成原理,10,2019/11/14,2）水化作用 水化作用又称胶凝作用，指石灰与土中的活性SiO，和A12O3起反应，生成硅酸钙和铝酸钙等化合物。它们在水分的作用下逐渐变硬而形成晶体，可以认为水化作用是构成石灰土早期强度的主要原因。,（1）石灰稳定土强度形成原理,11,2019/11/14,3）碳酸化作用 碳酸化作用又称硬化作用，它包含两个结晶过程： 石灰与空气中的C02起作用生成碳酸钙（CaCo3），CaCo3为坚硬的结晶体，具有较高的强度和水稳定性，使土得到加固；,（1）石灰稳定土强度形成原理,12,2019/11/14,3）碳酸化作用 碳酸化作用又称硬化作用，它包含两个结晶过程： 石灰自身的结晶作用，石灰不断吸收水分，由胶体逐渐形成晶体。这种晶体能够互相结合，并能与土粒相结合形成共晶体，将土胶结为整体。,（1）石灰稳定土强度形成原理,13,2019/11/14,3）碳酸化作用 石灰的碳酸化作用和自身的结晶作用都需要一个相当长的反应时间，这也是石灰土后期强度形成的主要原因。,（1）石灰稳定土强度形成原理,14,2019/11/14,思考：影响石灰土强度的主要因素有哪些？,（2）影响石灰土强度的因素,1）影响石灰土强度的主要因素： 土质、灰质和剂量、含水量、密实度、龄期、养生条件、行车碾压作用等几方面是影响石灰土强度的主要因素。,15,2019/11/14,（一）土质 石灰的稳定效果与土中粘土颗粒的矿物成分和含量有关。各种成因的亚砂土、粘土、粉土类土和粘土类土都可以用石灰稳定，但粘土颗粒所含活性矿物成分较多，比表面积大，表面能量也较大，掺入石灰后所发生的物理力学反应及物理化学反应都比较活跃，石灰土的强度随土的塑性指数的增加而提高。,（2）影响石灰土强度的因素,16,2019/11/14,（一）土质 图12-4为不同种类土的强度随石灰剂量的变化情况： 粉质粘土的稳定效果最好 重粘土虽然所含粘土颗粒较多，但由于其不易粉碎和拌和，稳定效果反而较差，而且易产生收缩裂缝,（2）影响石灰土强度的因素,17,2019/11/14,塑性指数偏低的土，难以碾压成型； 塑性指数小于4的土，不宜用石灰稳定； 塑性指数为1020的土易于粉碎均匀，便于碾压成型，铺筑效果较好； 土中某些盐分及腐殖质对石灰土有不良的作用，硫酸盐含量超过0.8%或腐殖质超过10%的土类，不宜用石灰稳定。,（2）影响石灰土强度的因素,18,2019/11/14,（二）石灰对土的性质的影响 石灰加入土中后，相互之间即发生强烈作用，从而使土的性质发生了根本的改变，主要表现在如下几个方面：强度、压实性、塑性 a、强度，石灰土强度的提高与许多因素有关。但石灰对土的最重要影响是强度的提高。,（2）影响石灰土强度的因素,19,2019/11/14,（二）石灰对土的性质的影响 b、 压实性，石灰的掺入，使土的最佳含水量增加最大密实度降低（图12-3）。这主要是由于土颗粒的凝积加上土中有一部分水分被消耗于石灰与土的水化作用中，而不能有效地减少土颗粒间的摩擦力。由此也可知道，石灰与土拌和后如不能及时压实，土的塑性变化将较大，对压实不利。,（2）影响石灰土强度的因素,20,2019/11/14,（二） 石灰对土的性质的影响 c、塑性，由于离子交换作用，土形成团粒结构，塑性指数降低。图12-1为多种粘性土掺不同剂量石灰后塑性指数下降的试验曲线。可以看出，塑性指数的降低主要由于塑限的提高。图12-2表示了塑性指数随时间而下降的变化过程，可以看出，生石灰的反应较消石灰快。,（2）影响石灰土强度的因素,21,2019/11/14,图12-2 土的塑性指数下降速率,（2）影响石灰土强度的因素,图12-1 石灰对粘性土塑性的影响,22,2019/11/14,图 12-3 石灰土的压实 图12-4 石灰土强度随剂量而变化,（2）影响石灰土强度的因素,23,2019/11/14,（三）灰质和剂量 石灰质量应符合级以上的标准，消解后，也应尽量缩短存放时间，以免碳化而降低石灰的活性。 石灰剂量：指消石灰占干土重量的百分比。,（2）影响石灰土强度的因素,24,2019/11/14,（三）灰质和剂量 石灰中活性CaO和MgO的含量直接影响石灰与土的反应程度，也影响到石灰土的强度。 【注】： 石灰剂量相同时： CaO和MgO的含量愈高，稳定效果愈好； 细度越大，比表面积也愈大，稳定效果愈好；,（2）影响石灰土强度的因素,25,2019/11/14,石灰剂量较低时（小于34%），石灰加入土中后主要起稳定作用，土的塑性、膨胀率、聚水量减小，土的密度及强度得到提高（图12-4） 。 石灰剂量超过一定范围，过多的石灰在土的空隙中以自由灰的形式存在，反而使石灰土的强度下降。 常用石灰剂量不低于6%，不高于18%，1014%较为经济实用。,（2）影响石灰土强度的因素,26,2019/11/14,（四）含水量 水分是石灰土的重要组成部分。它加速石灰与土的物理化学反应，形成强度。在施工过程中可保证土团得到最大限度的粉碎和均匀拌和，并使其在最小压实功能的情况下达到最大密实度。不同土质的石灰土有不同的最佳含水量，一般而言石灰土的最佳含水量为素土的最佳含水量与拌和过程中蒸发所需的水量（约1.5%）和石灰反应过程中所需水量（约为石灰剂量的20%）之和。,（2）影响石灰土强度的因素,27,2019/11/14,（五）密实度 石灰土强度随密实度增加而增长。石灰土的密实度每增减1%，其强度可增减 4%，而且密实的石灰土抗冻性，水稳定性均能得到显著提高，收缩开裂现象也明显减少。 （六）龄期 石灰土的强度随龄期而增长。一般石灰土初期强度较低，前期（1-2个月）增长速率较后期快。,（2）影响石灰土强度的因素,28,2019/11/14,（七）养生条件 养生条件主要指温度与湿度。养生条件不同的石灰土，强度也有一定的差异。温度愈高，强度增长越快，负温条件下，石灰土的强度几乎停止增长。 石灰土是一种水硬性材料，强度的形成需要有一定的温度。在有一定湿度环境下养生，其强度的形成和增长比在一般空气中养生要好（图12-5）。,（2）影响石灰土强度的因素,29,2019/11/14,图12-5 石灰土强度增长与龄期的关系,图12-6 石灰土强度增长与行车碾压的关系,（2）影响石灰土强度的因素,30,2019/11/14,（八）行车碾压作用 一定但不过量的行车碾压对行石灰土的强度形成有利。行车碾压可使石灰土的密实度和强度进一步提高，随着石灰土密实度的提高及行车荷载的压力作用，使石灰与土颗粒更紧密接触，并使水分均匀地再分布，从而加速了化学反应的进行（图12-6） 。,（2）影响石灰土强度的因素,31,2019/11/14,（2）影响石灰土强度的因素,1）土质：塑性指数为1520的粘性土较好;粒料和砂性土不宜;有机质含量大不宜。,【总结】：,2）灰质：消石灰粉或生石灰粉，级以上的技术标准，妥善保管 。,3）含水量：通过标准击实试验确定最佳含水量。,32,2019/11/14,（2）影响石灰土强度的因素,4）石灰剂量：存在最佳石灰剂量，对于粘性土及粉性土为8%14%；对砂性土则为9%16%。,5）拌和及压实：土的粉碎程度和拌和的均匀性；压实度（每增加2%，抗压强度平均增加14.1%）。,【总结】：,33,2019/11/14,（6）养生条件与龄期：温度高可使反应过程加快，一定的湿度为结晶和火山灰反应提供了必要的水。强度随龄期而缓慢增长，强度增长期可达810年以上。,（2）影响石灰土强度的因素,【总结】：,34,2019/11/14,（3）石灰稳定土混合料设计,石灰土的强度标准混合料设计指标 石灰土的强度标准根据相应的公路等级和在路面结构中的层位而定。在规定温度保湿养生6d、浸水ld后无侧限抗压强度标准见表。,35,2019/11/14,（3）石灰稳定土混合料设计步骤,1）制备同一种土样、不同石灰剂量的石灰土混合料。,【思考】：石灰稳定土混合料设计步骤？,2）确定混合料的最佳含水量和最大干密度（用标准重型击实试验）。,3）按最佳含水量与工地预期达到的压实密度制备试件，进行强度试验，根据强度标准，选定合适的石灰剂量。,36,2019/11/14,（3）石灰稳定土混合料设计步骤,1）制备同一种土样、不同石灰剂量的石灰土混合料。 做基层用：砂砾土和碎石土：5%、6%、7%、8%、9%。塑性指数小于12的粘性土：10%、12%、13%、14%、16%。塑性指数大于12的粘性土：5%、7%、9%、11%、13%。 做底基层用：塑性指数小于12的粘性土：8%、10%、11%、12%、14%。 塑性指数大于12的粘性土：5%、7%、8%、9%、11%。,37,2019/11/14,（3）石灰稳定土混合料设计步骤,2）确定混合料的最佳含水量和最大干密度（用标准重型击实试验）。 至少做三个不同石灰剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量，其余两个混合料的最佳含水量和最大干密度用内插法确定。,38,2019/11/14,（3）石灰稳定土混合料设计步骤,3）按最佳含水量与工地预期达到的压实密度制备试件，进行强度试验，根据强度标准，选定合适的石灰剂量。 试件在规定温度(冰冻地区202，非冰冻地区252)下保湿养生6d，浸水1d，进行无侧限抗压强度试验，室内试验的平均抗压强度应符合,39,2019/11/14,（3）石灰稳定土混合料设计步骤,【注】：工地实际采用的石灰剂量应比室内试验确定的剂量稍多一些，集中厂拌法施工时，可只增加0.5%；路拌法施工时，宜增加1%。,40,2019/11/14,（4）石灰稳定土基层缩裂防治,【思考】：石灰稳定土基层缩裂防治措施有哪些？,1）控制压实含水量：,石灰稳定土含水量过多产生的干缩裂缝显著，压实时含水量应略小于最佳含水量。,2）严格控制压实标准,压实度小时产生的干缩比压实度大时严重，应尽可能达到最大压实度。,3）重视初期养护,干缩发生在成型初期，要重视初期的保湿养护，保证石灰稳定土表面处于潮湿状况。,41,2019/11/14,（4）石灰稳定土基层缩裂防治,石灰稳定土施工结束后可及早铺筑面层，使石灰稳定土基层含水量不发生大的变化，从而减轻干缩裂缝。,【思考】：石灰稳定土基层缩裂防治措施有哪些？,温缩的最不利季节是材料处于最佳含水量附近，而且温度高在0-10时，因此施工要在当地气温进入0前一个月结束，以防在不利季节产生严重温缩。,4）温缩的最不利季节,5） 及早铺筑面层,42,2019/11/14,（4）石灰稳定土基层缩裂防治,6） 掺加集料（砂砾、碎石等,【思考】：石灰稳定土基层缩裂防治措施有哪些？,在满足