道路工程材料之无机结合料稳定类混合料

一、土土的来来源和和组成成土的来来源天然岩岩石→→分化、、剥离离、搬搬运、、沉积积→土土的组成成母岩、自自然演化化过程→→土的组组成气、固、、液三相相组成、、粒度度组成、、化学学组成、、矿物物组成第六章无无机结合合料稳定定类混合合料6.1有关土的的基本知知识1、粒度划划分细粒土、、中粒土土、粗粒粒土2、矿物组组成（1）原生矿矿物性能特点点：颗粒粒粗大，，物理、、化学性性质稳定定，抗水水性和抗抗风化能能力较强强，亲水水性弱或或较弱。。（2）次生矿矿物分为：“可溶性性次生矿矿物”、、“不可溶溶性次生生矿物“可溶性性次生矿矿物”——又称溶盐盐矿物——可结晶析析出在土土颗粒表表面，在在土中起起暂时性性胶结作作用“不可溶溶性次生生矿物””游离氧化化物：多呈凝胶胶状，颗颗粒极为为细小，，性质稳稳定，亲亲水性弱弱，胶结结能力强强可在粒粒间起稳稳定的胶胶结作用用粘土矿物物：高岭石、、伊利石石、蒙脱脱石高岭石→→伊利石石→蒙脱脱石，吸吸水性↑↑，膨胀胀性和压压缩性↑↑(3)有机质分解不完完全的植植物残体体——泥炭分解完全全的动、、植物残残骸——腐殖质工程上俗俗称的软软土(包括淤泥泥、淤泥泥质土)、泥炭土土富含有有机质有机质导导致土塑塑性增强强，压缩缩性增高高，渗透透性减小小，强度度降低二、土的的力学性性质土体的强强度强度的本本质土颗粒之之间联结结点的数数量和联联结的强强弱土体的抗抗剪强度度理论C：土的粘聚聚力Φ：土的内摩摩擦角：剪切切滑动面面上的法法向总应应力抗剪强度度的影响响因素外在因素素：↑，抗抗剪强度度↑内在因素素：C↑、Φ↑，抗剪强度度↑土的种类类、结构构、矿物物组成、、含水量量等土体的变变形变形的本本质荷载作用用下，土土的孔隙隙体积的的变化影响因素素土颗粒间间联结越越弱，土土的孔隙隙含量越越高，压压力作用用下，土土中水分分和空气气越易排排出，土土的变形形就越大大。三、有关关土的几几个重要要概念液限、塑塑限和塑塑性指数数液限WL：粘性土流流动状态态与可塑塑状态的的界限含含水量，，可塑状状态的上上限含水水量。塑限WP：粘性土可可塑状态态与半固固体状态态的界限限含水量量，可塑塑状态的的下限含含水量。。塑性指数数IP：液限与塑塑限的差差值土粒越细细，IP↑压实操作作的有关关指标1）压实的的目的减小孔隙隙，增加加密度，，提高结结构强度度和承载载能力2）压实效效果的影影响因素素压实能量量、土的的种类、、土的结结构、土土的含水水量3）最佳含含水量与与最大干干密度（（粘性土土）一定的压压实功下下，能使使土最容容易压实实，并能能达到最最大密实实度时的的含水量量称为土土的最优优含水量量WOP，对应的干干密度为为最大干干密度ρmax。——无粘性土无无最佳含含水量4）压实度度——现场施工工时，应应达到压压实度的的要求6.2无机结合合料稳定定材料的的概念、、分类和和性能分类按结合料料种类：：石灰稳稳定类、、水泥稳稳定类、、水泥石石灰稳定定类、石石灰工业业废渣稳稳定类、、水泥工工业废渣渣稳定类类按土颗粒粒大小：：稳定土土类、稳稳定砂砾砾类、稳稳定碎石石类概念各种粉碎碎或原来来松散的的土、碎碎(砾)石或工业业废渣中中，掺人人适量无无机结合合料及水水，拌和和得到的的混合料料经压实实及养生生后，形形成具有有一定的的强度和和稳定性性的材料料，统称称为无机机结合料料稳定类类混合料料。道路的层层次结构构及性能能道路层次结构构性能要求求1、强度2、变形3、水稳定定性4、抗收缩缩开裂性性能6.3无机结合合料稳定定材料及及技术性性质一、石灰类稳稳定材料料（石灰灰土）概念石灰稳定定各类矿矿质混合合料的简简称。石灰土：：用石灰灰稳定细细粒土得得到的混混合料石灰稳定定集料：：石灰砂砂砾土和和石灰碎碎石土强度形成成机理1、机械压压实作用用2、离子交交换反应应Ca2+与Na+、H+交换→土土颗粒结结合水膜膜变薄→→固结、、团粒——1、、2是石灰土土初期强强度的主主要来源源3、石灰硬硬化的胶胶结作用用石灰水化化硬化产产物Ca(OH)2、CaCO3→土粒胶结结4、火山灰灰反应土中活性SiO2、Al2O3+Ca(OH)2→CSH、、C3AH6→土粒胶结——石灰土水稳稳定性的主主要来源——3、4是石灰土后后期强度的的主要来源源5、填充密实实作用、骨骨料镶嵌作作用石灰、石灰灰土→填充充集料空隙隙→提高密密实度，提提高C值→石灰稳稳定集料强强度——石灰稳定集集料中，强强度来源于于C、φ的提高强度影响因因素1、石灰剂量量和质量相同龄期下下，一定范范围内，剂剂量↑，强强度↑存在最佳剂剂量，超过过最佳剂量量，28d强度趋于稳稳定石灰越细，，活性越高高，稳定效效果越好土的分散度度越高，石石灰最佳剂剂量越大生石灰效果果优于熟石石灰2、土或集料的的品种土中粘土矿矿物含量高高，稳定效效果好——塑性指数15～20的粘土，宜宜采用石灰灰稳定无粘性或无无塑性指数数的集料，，单纯用石石灰稳定的的效果远不不如用石灰灰土稳定的的效果3、含水量最佳含水量量下，石灰灰稳定土达达到最大密密实度。石灰掺人，，使土的最最佳含水量量增加、最最大密实度度降低4、养生条件件和龄期养生温度高高，有利石石灰土的强强度形成适当的湿度度为火山灰灰反应提供供了必要的的结晶水，，湿度过大大影响新生生物凝胶的的结晶硬化化，影响石石灰土强度度的形成。。180d后，石灰稳稳定土的强强度才趋于于稳定强度指标直径为5cm（≯10mm），10cm（≯25mm）或15mm（≯40mm）圆柱型试件件，高径比比1：1。在标准条条件下养生生后，试验验前一天浸浸水Id，然后测试无无侧限抗压压强度值。。（1）干缩机理理失水时，“毛细管张张力作用””、“吸附附水及分子子间力作用用”、“矿矿物晶体或或凝胶体的的层间水作作用”的变化失水次序：：自由水→→毛细水→→吸附水→→层间水（2）影响因素素相对湿度：：相对湿度度↓→干干缩↑石灰剂量：：塑性指数数相同，剂剂量↑→干干缩↓土的矿物组组成：粘土土矿物↓、、原生矿物物↑→干缩缩↓——石灰稳定集集料干缩小小于石灰稳稳定土稳定土强度度：稳定土土强度↑→抵抗作作用强→干干缩↓收缩特征及及其影响因因素收缩包括：：温度胀缩缩、干燥收收缩→路面面开裂耐久性1、石灰土干缩缩系数大，易产生严重重收缩裂缝缝2、潮湿路段的的石灰土易易产生冻融破坏3、石灰土强度较低，，发展慢，，水稳定性性较差——禁止用作高高等级路面面的基层，，只宜作为为高等级路路面的底基基层，或一一般交通量量道路的基基层和底基基层二、石灰工业废废渣稳定材材料（稳定定土）概念石灰与工业业废渣为结结合料，稳稳定各类矿矿质混合料料的简称石灰工业废渣稳稳定土：石灰工业废渣稳定的细粒粒土石灰工业废渣稳定集料：：石灰工业废渣砂砾土和石石灰碎石土土采用粉煤灰灰时，分别别称为二灰土、二二灰集料强度形成机机理及影响响因素1、强度形成成机理（1）机械压实实作用（2）离子交换换反应（3）石灰硬化化的胶结作作用（4）粘土矿物物的火山灰灰反应（（5）填充密实实作用（6）粉煤灰的的火山灰反反应——二灰土比石石灰土后期期强度更高高2、强度影响响因素与石灰土类类似，但受受石灰∶粉粉煤灰影响响二灰集料强强度受结合合料∶集料料比影响密实式二灰灰粒料：结结合料∶粒粒料=15∶85～20∶80，强度高悬浮式二灰灰粒料：结结合料∶粒粒料=50∶50，强度低耐久性强度、刚度度、水稳定定性、抗冻冻性：二灰灰稳定类大大于石灰稳稳定类温度、干燥燥收缩：二二灰稳定类类小于石灰灰稳定类二灰稳定集集料性能优于二二灰土——二灰土禁止止用作高级级沥青路面面的基层——二灰稳定集集料可适用用于各级公公路的基层层和底基层层收缩特征及及其影响因因素影响因素：：粒料含量量、石灰剂剂量、粉煤煤灰含量、、粘粒含量量特征：石灰土>石灰砂砾>石灰粉煤灰灰土>二灰砂砾——粉煤灰有约约束收缩作作用悬浮式二灰灰粒料明显显大于密实实式二灰粒粒料——集料有约束束收缩作用用三、水泥稳定材料（（稳定土））概念水泥稳定各各类矿质混混合料的简简称。水泥土：用用水泥稳定定细粒土得得到的混合合料水泥稳定集集料：水泥泥砂砾土和和水泥碎石石土强度形成机机理（1）机械压实实作用（2）离子交换换反应（3）粘土矿物物的火山灰灰反应（（4）填充密实实作用（5）水泥水化化产物的胶胶结作用——水泥稳定材材料强度的的主要来源源强度影响因因素水泥剂量、、石灰剂量、土质、含含水量、养养生温度和和龄期、延迟时间收缩特征征及其影影响因素素影响因素素：粒料料含量、、粒径、、水泥剂剂量、粘粘粒含量量、含水水量特征：水泥土>水泥中粒粒土>水泥粗粒粒土——骨料越大大，约束束收缩作作用越强强粘性土，，水泥剂剂量增大大，干缩缩减小无粘性土土，水泥泥剂量增增大，收收缩增大大耐久性强度、刚刚度、水水稳定性性、抗冻冻性：水水泥类高高于石灰灰类、二二灰类水泥稳定集料料性能优于于水泥稳稳定土——水泥土禁止用作作高级沥沥青路面面的基层层——水泥稳定集料料可适用用于各级级公路的的基层和和底基层层小结：无无机结合合料稳定定材料性性能分析析的基本本要点强度石灰结合合料：粉粉质粘土土>砂质砾石石土>砂质粘土土>均匀砂——石灰只能能与粘土土矿物发发生火山山灰反应应，离子子交换固固结作用用，使C↑——石灰稳定定粗粒土土（无粘粘性）时时，加入入一定量量粘土更更为有效效水泥结合合料：砂砂质砾石石土>粉质粘土土>砂质粘土土>均匀砂——水泥的自自身水化化、或与与粘土矿矿物的火火山灰反反应，均均可使C↑二灰结合合料：与与水泥类类似同等条件件下，提提高C的作用，，取决于于结合料料的胶结结性能：：水泥稳定定>二灰稳定定>石灰稳定定但塑性指指数高的的粘性土土，水泥泥水化受受影响，，宜采用用石灰收缩变形形基本规律律：（1）细孔含量高高、含水量大大的土，收缩缩大（2）土颗粒越粗粗，含量越高高，约束收缩缩作用越大——细粒土>中粒土>粗粒土（3）粉煤灰有约约束收缩作用用（4）结合料干燥燥收缩性能有有差别——石灰>二灰>水泥（5）结合料用量量越多