C12无机结合料路面.ppt

2020 3 19 第12章无机结合料稳定路面 2020 3 19 1 概念在粉碎的或原状松散的土中 掺入一定量的无机结合料和水 经拌和得到的混合料经压实 养生后 其抗压强度符合规定要求的材料称为无机结合料稳定材料 以此修筑的路面称为无机结合料稳定路面 2 优缺点板体性好 具有一定的抗拉强度 稳定性好 抗冻性强 强度和刚度随着龄期而增长 经济性好 干缩温缩大 耐磨性差 3 适用结构层路面结构的基层和底基层 12 1概述 2020 3 19 12 2种类 石灰 水泥 工业废渣 粉煤灰 煤渣 钢渣 稳定土或集料 主要有 石灰稳定土 石灰砂砾水泥稳定土 水泥砂砾石灰 粉煤灰稳定土 石灰 粉煤灰碎石石灰 水泥稳定土 水泥 粉煤灰稳定土 水泥 粉煤灰碎石石灰 煤渣 钢渣 稳定土 石灰 煤渣 钢渣 碎石 2020 3 19 12 3应力 应变特性 特性指标有 抗压强度 模量 劈裂强度 模量 抗弯拉强度 模量 特点 强度 模量随龄期增长 规范规定的设计龄期为 水泥稳定类材料90d 水泥 粉煤灰稳定类120d 石灰 二灰稳定类180d 半刚性基层材料的抗拉强度远小于其抗压强度 因此抗拉强度是路面结构设计的主要指标 2020 3 19 12 4疲劳特性 疲劳破坏是指材料在小于极限应力的重复应力作用下最终达到破坏状态 重复应力的作用次数称为疲劳寿命 其主要取决于重复应力与极限应力的比值 一般用双对数方程或单对数方程来表示无机结合料的疲劳方程 在一定的应力条件下 材料的疲劳寿命取决于材料的强度和刚度 强度越大刚度越小 则疲劳寿命越强 2020 3 19 12 5干缩特性 2 主要评价指标 干缩应变和干缩系数干缩应变 干缩系数 3 对稳定粒料类 三类半刚性材料的干缩特性的大小次序为 石灰稳定粒料 水泥稳定粒料 二灰稳定粒料对于稳定细粒土 三类半刚性材料的收缩性的大小排列为 石灰稳定土 水泥土或石灰水泥土 二灰稳定土 1 定义 无机结合料拌和压实后 由于水分挥发及其内部的水化作用 混合料水分不断减少 由此引起的毛细作用 吸附作用 分子间作用力 结晶 凝胶 碳化作用等会引起无机结合料稳定材料体积收缩 2020 3 19 12 6温缩特性 半刚性材料温缩系数的大小主要决定于混合料中细颗粒 粉粒以下 的含量 一般 应关注半刚性基层的拱胀破坏 高温季节 1 定义 半刚性材料由固相 液相和气相组成 其温缩是三相不同的温度收缩性的综合效应的结果 2 主要评价指标 温缩应变和温缩系数 2020 3 19 半刚性基层修建初期的半刚性基层同时受到干燥收缩和温度收缩的综合作用 以干燥收缩为主 必须注意养生保护 经过一定龄期的养生 半刚性基层的变形以温度收缩为主 2020 3 19 12 7石灰稳定类基层 底基层 1 概念在粉碎的土和原状松散的土 包括各种粗 中 细粒土 中 掺入适量的石灰和水 按照一定技术要求 经拌和 在最佳含水量下摊铺 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 2 适用条件 可用于各级公路的底基层 二级以下公路的基层 注意 在冰冻地区的潮湿路段和其他地区的过湿路段不宜采用 2020 3 19 12 8石灰稳定土强度形成原理 2020 3 19 12 9影响强度的因素 1 土质各种成因土都可用石灰稳定 但不适宜稳定塑性指数低于10以下的低塑性土 这与水泥稳定土刚好相反 更适宜于稳定粘性土 尤其是塑性指数为12 20的粘性土 原因 粘性颗粒的活性强 比面积大 表面能大 掺入石灰稳定材料后 形成的四种作用比较活跃 因此石灰土强度随土塑性指数的增加而增大 重粘土虽然粘土颗粒含量高 但是不易粉碎和拌和 稳定效果反而不好 2 灰质 石灰质量应符合 级以上的技术指标 石灰应用消石灰粉或生石灰粉 对高速公路或一级公路宜用磨细生石灰粉 并要尽量缩短石灰的存放时间 2020 3 19 2020 3 19 3 石灰剂量 石灰剂量较低 小于3 4 时 起稳定作用 土的塑性 膨胀 吸水量减小 使土的密实度 强度 和易性等得到改善 随着剂量的增加 强度和稳定性均提高 但剂量超过一定范围后 强度反而降低 常用最佳剂量范围 对于粘性土及粉性土为8 14 对砂性土则为9 16 4 含水量 经验公式 石灰土的最佳含水量 素土的最佳含水量 拌和过程中的蒸发量 1 5 石灰反应所需的水 0 2 石灰剂量 2020 3 19 5 密实度 石灰土的强度随密实度的增加而增加6 石灰土的龄期强度随龄期增长 一般石灰土初期强度低 前期 1 2个月 增长速率较后期快7 养生条件温度高 物理化学反应快 强度增长快 反之强度增长慢 在负温条件下甚至不增长 因此 要求施工期的最低温度应在5 以上 并在第一次重冰冻 3 5 到来之前1个月 1个半月完成 在一定潮湿条件下养生强度的形成比在一般空气中要好 2020 3 19 12 10石灰稳定土基层缩裂防治 1 严格控制压实含水量 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 干缩发生在成型初期 要重视初期养护 保证石灰土表面处于潮湿状况 禁防干晒 4 石灰稳定土施工结束后可及早铺筑面层 使石灰土基层含水量不发生大变 化 可减轻干缩裂隙 5 温缩的最不利季节是材料处于最佳含水量附近 而且温度在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 6 在满足强度要求情况下 尽可能选择较低剂量的无机料 在石灰稳定土中掺加60 70 的集料 可提高强度 稳定性 抗裂性 7 反射裂缝防治 1 设置联结层 2 铺筑碎石隔离过渡层 3 提高沥青下 面层抗裂性能 2020 3 19 12 11石灰土混合料设计 混合料的组成设计包括 根据强度标准 通过试验选取合适的土 确定必需的或最佳的石灰剂量和混合料的最佳含水量 混合料的设计步骤 1 制备同一种土样 不同石灰剂量的石灰土混合料2 确定混合料的最佳含水量和最大干压实密度 用重型击实标准试验 3 按最佳含水量与工地预期达到的压实密度制备试件4 试件在规定温度 北方冰冻地区为20 2 南方非冰冻地区为25 2 下保湿养生6d 浸水1d 进行无侧限抗压强度试验5 根据强度标准 选定合适的石灰剂量6 工地实际采取的石灰剂量应较实验室内试验确定的剂量多0 5 1 0 2020 3 19 铺筑好的石灰稳定土及取芯 2020 3 19 12 12石灰土基层的施工 1 材料要求2 制备混合料3 路拌法施工4 场拌法施工5 整型6 碾压7 养生 2020 3 19 12 13水泥稳定类基层 1 概念在粉碎或原状松散土中 掺入适量水泥和水 按技术要求进行拌和 摊铺 在最佳含水量时进行压实和养护成型 其抗压强度符合要求 该类基层称为水泥稳定类基层 2 特点 水泥可用来稳定绝大多数的土类 高塑性粘土和有机质较多的土除外 改善其物理力学性质 水泥稳定类基层具有良好的整体性 足够的力学强度 抗水性和耐冻性 其初期强度较高 且随龄期增长而增长 应用范围很广 水泥稳定土包括水泥稳定碎石 砂砾 土等多种材料 是水泥稳定类基层的总称 水泥土是水泥稳定细粒土 粘土 粉土 黄土等 的总称 3 适用条件 水泥稳定土可用于路面结构的基层和底基层但水泥土只能用做高速公路或一级公路路面的底基层或高等级公路的水泥混凝土路面板下的底基层 2020 3 19 12 14水泥稳定土强度形成原理 1 水化作用2 离子交换作用3 化学激发作用4 碳酸化作用 2020 3 19 12 15影响强度的因素 1 土质各类砂砾土 砂土 粉土和粘土均可用水泥稳定 用水泥稳定级配良好的碎 砾 石和砂砾 效果最好 强度高 水泥用量少 其次是砂性土 再次之是粉性土和粘性土 一般要求土的塑性指数不大于17 2 水泥的成分和剂量水泥土的强度随水泥剂量的增加而增长 水泥用量过多 经济上不合理 且容易开裂 试验和研究证明 水泥剂量为4 8 较为合理 3 含水量水泥正常水化所需的水量约为水泥重的20 4 施工工艺从开始加水拌和到碾压完成一般控制在6小时之内 最好在3小时之内 水泥稳定土需湿法养生 保证水泥充分水化形成强度 养生温度愈高 强度增长的愈快 2020 3 19 12 16材料要求及混合料组成设计 1 材料要求 土 水泥 水2 混合料组成设计同石灰稳定土 制备相同土样 不同水泥剂量的混合料确定最佳含水量和最大干压实密度最佳含水量与最大干压实密度制备试件无侧限抗压强度试验 选定合适的水泥剂量 2020 3 19 水泥稳定土施工 水泥稳定碎石 2020 3 19 控制摊铺厚度 水泥稳定碎石摊铺 2020 3 19 压实 养生 2020 3 19 撒布透层油 2020 3 19 12 17工业废渣稳定类基层 1 定义公路工程中应用的工业废渣主要是指工业生产过程中产生的具有一定水硬性特点的无机工业废料 如 粉煤灰 煤渣 钢渣 高炉渣 铜矿渣及各种下脚料 公路上常用的工业废渣 粉煤灰 煤渣 钢渣 电石渣 煤矸石等 2 特点 这些材料一般可以与石灰共同作用 在有水的条件下 产生火山灰反应 稳定各种粒径不同的土 形成具有一定强度的板体性材料 石灰稳定工业废渣基层具有 水硬性 缓凝性 强度高 稳定性好 成板体 且强度随龄期不断增加 抗水 抗冻 抗裂而且收缩性小 适应各种气候环境和水文地质条件等特点 3 适用于高级或次高级路面的基层或底基层 2020 3 19 4 材料要求 5 配合比设计 二灰基层 石灰粉煤灰二渣基层 石灰煤渣三渣基层 石灰煤渣 粗集料石灰 粉煤灰 1 2 1 4二灰 细粒土 30 70 50 50二灰 粒料 20 80 15 85 2020 3 19 用铜矿石下脚料铺筑的 底 基层 优良二灰碎石基层表面 2020 3 19 12 18半刚性基层配合比设计 2020 3 19 2020 3 19 2020 3 19 12 19基层选用及强度要求 2020 3 19 2020 3 19 2020 3 19 2020 3 19 2020 3 19 12 20半刚性基层施工关键问题 1 结合料剂量的控制2 最佳含水量的控制3 拌和至碾压的时间尽可能短4 施工季节 高温 较高温5 保湿养生6 压实操作 层厚不超过20cm 2020 3 19 12 21半刚性路面面层 一般指用水泥乳化沥青综合稳定材料作面层的路面 主要出发点 掺加水泥对乳化沥青混合料的性能进行改善 特点 早