《道路建筑材料（活页式）》课件 项目5 无机结合料稳定材料

项目五无机结合料稳定材料熟悉无机结合料稳定材料各组成材料技术要求2知识目标了解无机结合料稳定材料的基本特点及分类1掌握无机结合料稳定材料的技术性质3能正确选择合适的材料1能进行无机结合料稳定材料的组成设计2能力目标无机结合料稳定材料是指在粉碎的或原来松散的材料（包括各种粗、中、细粒土）中，掺入足量的无机结合料（如水泥、粉煤灰或其他工业废渣等）和水，经拌和得到的混合料，在压实和养生后，当其抗压强度符合规定的要求，称为无机结合料稳定材料。特性：稳定性好、结构本身自成板体、抗冻性较好；但易缩裂、耐磨性差。应用：公路路面基层、底基层概念及特点分类：按所用结合料可分为以下几种：（1）水泥稳定材料（2）综合稳定材料（3）工业废渣稳定材料分类：按其混合料结构状态分为：（1）骨架密实型（2）骨架空隙型（3）悬浮密实型（4）均匀密实型任务一无机结合料稳定材料的组成

1.粗集料碎石、天然砾石粗集料应符合Ⅰ类规定，用作级配碎石的粗集料应符合Ⅱ类规定。高速公路、一级公路底基层和二级及二级以下公路基层、底基层被稳定材料的天然砾石材料除宜满足要求外，还应级配稳定、塑性指数不大于9。规格：级配碎石或砾石用作基层时，高速公路和一级公路公称最大粒径应不大于26.5mm，二级及二级以下公路公称最大粒径应不大于31.5mm；用作底基层时，公称最大粒径应不大于37.5mm。一、被稳定材料2.细集料细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒级配。高速公路和一级公路用细集料技术要求应符合表3-3的规定。规格:对0~3mm和0~5mm的细集料应控制大于2.36mm和4.75mm的颗粒含量，对3~5mm的细集料应控制小于2.36mm的颗粒含量。在高速公路和一级公路中，细集料中小于0.075mm的颗粒含量应不大于15%；二级及二级以下公路，细集料中小于0.075mm的颗粒含量应不大于20%。二、无机结合料1．水泥

作用：是与水反应后能大大降低土的塑性，增加土的强度和水稳定性。32.5或42.5的普通硅酸盐水泥，初凝时间应大于3h，终凝时间应大于6h且小于10h。可掺加缓凝剂或早强剂，符合现行规范的规定。

2．粉煤灰作用：填充作用，与石灰反应的产物也起胶结作用，改善稳定土强度、密实性和水稳定性。粉煤灰的主要成分是二氧化硅（SiO2）、三氧化二铝（Al2O3），其总含量常超过70%，氧化钙（CaO）含量一般在2%~6%，这种粉煤灰称为硅铝粉煤灰。个别地方的粉煤灰含有10%~40%的氧化钙，称为高钙粉煤灰。三、水饮用水、非饮用水应进行水质检验，技术要求应符合规定。任务二无机结合料稳定材料的技术性质一、强度

1．测定方法7d无侧限抗压强度——按最佳含水率和工地要求达到的压实度计算出干密度及材料用量，将试件制成高径比为1：1的圆柱体，在标准养护条件（温度20℃±2℃，相对湿度在95%以上）下养护6d，浸水1d，进行无侧限抗压强度测定。2．影响稳定土强度的因素

（1）土质

石灰稳定材料：塑性指数15～20的黏性土较适宜；级配良好的碎石和砂砾用水泥稳定效果最好；塑性指数过大的重粘土，难以粉碎和拌和，用石灰稳定易产生收缩裂缝，用水泥稳定则水泥用量过高，不经济。

（2）结合料品种及用量

石灰的稳定效果活性CaO+MgO的含量细度石灰存在最佳剂量

水泥的稳定效果矿物成分（硅酸盐水泥稳定效果好）分散度随水泥剂量的增加而增强，但过大不经济且易开裂，经济剂量

粉煤灰稳定效果粉煤灰用量越多，初期强度越低，但后期的强度增长幅度也越大。（3）含水率

在最佳含水率下压实，稳定土的干密度较大，强度也高。

（4）密实度稳定土的密实度越大，强度越高，受水的影响可能性减少。

（5）养生条件

养生时温度越高，且有足够的湿度，强度增长越快。

（6）施工时间水泥稳定土从开始加水拌和到完全压实一般不要超过6h，若时间过长，则水泥凝结，在碾压时，不但达不到压实度要求，而且会破坏已结硬水泥的胶凝作用，反而使水泥稳定土的强度下降。（二）缩裂1．缩裂特性

经过一定龄期的养生，无机结合料稳定材料的变形以温度收缩为主。

半刚性基层修建初期，无机结合料稳定材料同时受到干燥收缩和温度收缩的综合作用。（1）干缩指因水分蒸发发生的体积收缩。当收缩受到约束，会逐渐产生裂缝，称为干缩裂缝。

由半刚性基层引起的反射裂缝①土中黏粒含量愈多，稳定土的干缩愈大；②土的塑性愈大，即塑性指数愈大，干缩愈大。③石灰稳定土比水泥稳定土容易产生干缩裂缝。干缩性大小的排列顺序：石灰土＞水泥土和水泥石灰土＞石灰粉煤灰土；石灰稳定类＞石灰粉煤灰稳定类＞水泥稳定类。

④加强稳定土初期养护，保证稳定土表面潮湿，可减轻其干缩裂缝。（2）温缩

无机结合料稳定土具有热胀冷缩性，随着气温的降低，稳定土会冷却产生收缩，一旦变形受到约束，即逐渐形成裂缝，称为温缩裂缝。石灰稳定土比水泥稳定土的温缩大。

石灰土＞石灰粉煤灰土＞水泥土和水泥石灰土石灰稳定类＞石灰粉煤灰稳定类＞水泥稳定类。

细粒土比粗粒土的温缩大。掺加一定数量的粉煤灰可以降低稳定土的温缩系数。稳定土的温缩系数随温度的降低而增大。水泥土、石灰土不得用做二级和二级以上高级路面的基层，其主要原因就是水泥土的干缩和温缩都明显大于水泥砂砾和水泥碎石，容易产生严重的收缩裂缝，此外还具有遇水表层易软化，抗冲刷能力差等缺点。

知道吗？

2.缩裂的防治措施（1）改善土质稳定土用土愈粘，则缩裂愈严重故采用粘性较小的土。（2）控制压实时的含水率及压实度稳定土含水率过大时产生的干缩裂缝显著；压实度小时产生的干缩比压实度大时严重。（3）掺加粗粒料掺入一定数量粗粒料，使混合料满足最佳级配要求，可以提高其强度和稳定性，减少裂缝产生。（4）加强初期养护无机结合料稳定土在成型初期，干缩比较大。故初期养护，应保证稳定土表面潮湿，严禁干晒。（5）为防止稳定土基层的缩裂反射到沥青路面的面层，可设置沥青碎石或沥青灌入式联结层或设置碎石上基层。沥青碎石联结层

工程实例某高等级公路路面基层采用水泥稳定砂砾，施工配合比为：0~3.15cm砂砾：水泥＝100：6，最佳含水率为9.6%，基层施工设计强度为5MPa。养生期采用水车洒水，使基层在整个养生期内始终保持湿润。基层集料采用筛分后的天然砂砾，由于受自然条件的限制，集料中细集料含量较高，并含有一定的粒径小于0.075mm的细粒土，塑性指数为7.8。基层施工养生完毕后，基层顶面每隔15~20m出现一条横向贯通裂缝，且在烈日暴晒下，裂缝宽度扩展较明显。裂缝成因分析

基层采用的天然砂砾级配较差，细集料含量高，且含有较多粒径小于0.075mm的土，为达到施工设计强度，水泥用量相对较高，含水率相对较大，水泥稳定粒料碾压成型后干缩较大，导致裂缝产生；施工中抽样检验强度明显偏高，也导致水泥含量增加，增大了裂缝出现的可能性；施工时正值炎热的夏季，在7d的养生期后，由于路面面层混凝土未能及时铺筑，导致基层长时间处在烈日暴晒下，从而加大了裂缝的扩展。处理措施

在级配砂砾中掺入一定量的1~3cm碎石，改善基层稳定粒料的级配；将基层控制强度调整为4.0MPa，以控制水泥用量；施工单位尽量确保基层养生完毕且验收合格后立即进行水泥混凝土面层的铺筑。对确实不能保证按时铺筑路面面层的，在7d养生期结束后应继续保持始终湿润，直至铺筑水泥混凝土面层。（三）抗疲劳性能无机结合料稳定材料在上部传来的车辆荷载的反复作用之下，材料的强度会有所下将。材料从开始至出现疲劳破坏的荷载作用次数称为材料的疲劳寿命。疲劳寿命决定于材料的强度，在多数情况下，凡有利于水泥（石灰）类稳定材料强度的因素对提高疲劳寿命也有利。

（四）水稳定性和抗冻性稳定土基层由于面层开裂渗水或两侧路肩渗水会导致含水率增加，强度降低，使路面过早破坏。在冰冻地区，冰将加剧这种破坏，因此稳定土还应具备一定的水稳性和抗冻性。

影响水稳定性和冰冻稳定性的主要因素：细土含量多，塑性指数大的土，水稳定性和抗冻性能差；

石灰粉煤灰粒料和水泥粒料的水稳定性最好；稳定剂剂量不足时，胶结作用弱，透水性大，其稳定性也差密实度大时，透水能力降低，水稳定性增强。水稳定性随龄期的增长而增强。任务三无机结合料稳定材料的组成设计

一、强度要求采用7天无侧限抗压强度作为设计标准。

二、材料组成设计步骤1．原材料试验土：包括颗粒分析、液限和塑性指数、击实试验、碎石或砾石的压碎值等，细集料；石灰：检验有效氧化钙和氧化镁含量；水泥：检验强度等级和终凝时间；粉煤灰：检验其化学成分、细度和烧失量。2．拟定混合料配合比，制备试件（1）查表选定5种不同的石灰（或水泥）剂量，制备同一种土样、不同石灰（水泥）剂量的混合料。（2）确定各种混合料的最佳含水率和最大干密度，至少应做三个不同剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量。其他两个剂量混合料的最佳含水率和最大干密度用内插法确定。（3）按规定压实度分别计算不同剂量时试件应有的干密度。（4）按最佳含水率和计算得的干密度制备试件。进行强度试验时，试件数量应不小于表中的规定。

土的类别下列偏差系数时试件的最少数量小于10%10%~15%15%~20%细粒土69中粒土6913粗粒土9133.试件的强度试验试件在规定温度下保湿养生6d，浸水1d后，进行无侧限抗压强度试验，计算强度代表值Rd0式中：Z

α——保证率系数，高速公路和一级公路应取保证率95%，此时Z

α

=1.645；一般公路应取保证率90%，即Z

α

=1.282。

——一组试验的强度平均值。

CV——一组试验的强度变异系数。

4.选定结合料剂量此剂量试件室内试验结果的强度代表值Rd0应不小于强度标准值Rd即Rd0≥Rd

，当Rd0＜Rd时，应重新进行配合比试验。对水泥稳定材料，工地实际采用的水泥剂量宜比室内试验确定的剂量多0.5%~1.0%。采用集中厂拌法施工时宜增加0.5%；采用路拌法施工时宜增加1%。[例]设计某高速公路路面基层用水泥稳定碎石的配合比。某高速公路K126+170～K127+520，匝AK0+207.953～匝AK0+624.689，匝BK0+117.25～匝BK0+376.26（扣除桥长255.28米），匝CK0+117.648～匝CK0+491.170，匝DK0+000～匝DK0+705（扣除桥长238.00米），匝EK0+200.410～匝EK0+523,。共计计2660.35米。设计为：底基层级配碎石厚度15cm，基层水泥稳定碎石厚度38cm，沥青面层总厚度18cm。试验依据：1、《公路路面基层施工技术细则》(JTG/TF20—2015)2、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTGE5l—2009)3、《公路工程集料试验规程》(JTGE42—2005）4、《公路土工试验规程》(JTGE40—2007）5、《通用硅酸盐水泥》(GB175—2007)6、《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB/Tl346—20117、《水泥胶砂强度检验方法；(IS0法)》(GB/T17671—1999)8、《施工设计图纸》原材料指标a.水泥：某水泥厂生产的P·S·A32.5，试验结果：3d抗压强度l4.2MPa、3d抗折强度3.3MPa、28d抗压强度36.8Pa、,28d抗折强度6.5MPa，初凝时间276min、终凝时间396min、安定性合格。b.集料：粗集料及砂本地石灰石山石场；各项指标如表下表：c.水：饮用水，符合拌和要求。d.根据当地的材料特点和技术要求，并结合以往工程经验，选择《公路路面基层施工技术细则》（JTG/TF20—2015）推荐的C-B-3级配范围作为标准范围，设计了三条级配曲线，1号级配曲线、2号级配曲线、3号级配曲线，分别靠近C-B-3范围的中值、上限、下限，以供试验比对，优选目标级配曲线，如表5.22所示。其中，26.5mm、16mm、13.2mm、1.18mm、0.3mm、0.15mm筛孔通过率范围在C-B-3级配范围中未作要求。现根据《公路路面基层施工技术细则》（JTG/TF20—2015）附录A无机结合料稳定材料级配设计中的幂函数模型算出这些筛孔的通过率范围，作为C-B-3级配范围的补充，为下一步试验按单一粒径配料提供数据，1、2、3号级配曲线及C-B-3级配范围所有筛孔通过率数据详见表5.21。指标集料代号与规格压碎值(%)表观密度(g/cm3)针片状颗粒含量(%)液限(%)塑性指数小于0.075mm通过率（%）备注1#料（19～31.5mm）21.32.6932.4————0.9

2#料（9.5～19mm）2.7033.3————0.7

3#料（4.75～9.5mm）2.7204.0————0.6

4#料（0～4.75mm）2.786——19.42.210.61、2、3号级配曲线及C-B-3级配目标级配曲线详见下表。1、2、3号级配曲线及C-B-3级配范围所有筛孔通过率数据详见下表。根据规范技术要求及设计参数，以4.5%、5.0%、5.5%三种水泥剂量分别按1号、2号、3号三条级配曲线将1#、2#、3#、4#四档料筛成单一粒径规格逐档配制混合料，进行击实试验，确定三种混合料在不同水泥剂量下的最大干密度和最佳含水率；再根据确定的最佳含水率、最大干密度及98%的压实度要求成型标准试件，进行7天龄期无侧限抗压强度试验，结果详见表5.23；考虑质量和经济性，最终确定1号级配曲线及水泥剂量为5.0%为本次配合比设计的目标级配筛孔尺寸（mm）31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075曲线名称通过百分率（%）1号级配10088.577.062.054.548.027.022.012.511.56.52.01.52号级配10090.082.065.058.054.031.024.014.013.07.03.02.53号级配10087.072.059.051.042.023.020.011.09.06.01.00.5C-B-3中值10088.577.062.054.548.027.022.012.511.56.52.01.5C-B-3上限100908666595832281415743C-B-3下限10087685850382216118600各级配曲线实验结果汇总详见下表。对已进场的1#、2#、3#、4#四档石料进行多次取样，多次筛分，分别计算每档石料的平均筛分通过率及相应的变异系数，并按两倍标准差计算出各档石料筛分级配的上下波动范围结果见表。试验成果类别水泥剂量（%）最大干密度（g/cm3）最佳含水率（%）无侧限抗压强度代表值（MPa）备注1号级配曲线4.52.3555.13.4无侧限抗压强度设计值3.5MPa5.02.3645.34.25.52.3735.64.92号级配曲线4.52.3365.03.35.02.3515.34.05.52.3635.54.73号级配曲线4.52.3335.33.25.02.3555.53.85.52.3665.44.6对已进场的1#、2#、3#、4#四档石料进行多次取样，多次筛分，分别计算每档石料的平均筛分通过率及相应的变异系数，并按两倍标准差计算出各档石料筛分级配的上下波动范围，结果见表19mm～31.5mm集料筛分结果粒径（mm）1#料（19～31.5mm）筛分通过率（%）第一次第二次第三次第四次第五次变异系数(%)平均值波动上限波动下限31.51001001001001000.0100.0100.0100.026.571.458.552.864.456.911.960.875.346.31920.821.930.224.833.721.026.337.315.3167.25.96.15.88.014.66.68.50.013.20.71.21.50.81.032.11.01.60.09.50.71.20.50.81.032.11.01.60.04.750.71.20.50.81.032.11.01.60.02.360.71.20.50.81.032.11.01.60.01.180.71.20.50.81.032.11.01.60.00.60.71.20.50.81.032.11.01.60.00.30.71.20.50.81.032.11.01.60.00.150.71.20.50.81.032.11.01.60.00.0750.71.20.50.81.032.11.01.60.0对已进场的1#、2#、3#、4#四档石料进行多次取样，多次筛分，分别计算每档石料的平均筛分通过率及相应的变异系数，并按两倍标准差计算出各档石料筛分级配的上下波动范围，结果见表9.5mm～19mm集料筛分结果粒径（mm）2#料（9.5～19mm）筛分通过率（%）第一次第二次第三次第四次第五次变异系数(%)平均值波动上限波动下限31.5100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.026.5100.099.5100.0100.099.60.299.8100.099.41999.397.488.7100.094.74.896.0100.086.81689.790.672.295.788.410.287.3105.169.513.257.871.562.560.659.88.662.473.151.79.59.16.35.48.07.220.07.210.14.34.750.90.31.20.50.944.70.81.50.02.360.90.31.20.50.944.70.81.50.01.180.90.31.20.50.944.70.81.50.00.60.90.31.20.50.944.70.81.50.00.30.90.31.20.50.944.70.81.50.00.150.90.31.20.50.944.70.81.50.00.0750.90.31.20.50.944.70.81.50.0对已进场的1#、2#、3#、4#四档石料进行多次取样，多次筛分，分别计算每档石料的平均筛分通过率及相应的变异系数，并按两倍标准差计算出各档石料筛分级配的上下波动范围，结果见表4.75mm～9.5mm集料筛分结果粒径（mm）3#料（4.75～9.5mm）筛分通过率（%）第一次第二次第三次第四次第五次变异系数(%)平均值波动上限波动下限31.5100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.026.5100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.019100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.016100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.013.2100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.09.597.388.7100.098.696.44.696.2100.087.34.7512.08.311.27.412.823.010.315.00.02.360.91.51.61.32.026.91.52.30.01.180.60.80.50.20.444.70.50.90.00.60.60.80.50.20.444.70.50.90.00.30.60.80.50.20.444.70.50.90.00.150.60.80.50.20.444.70.50.90.00.0750.60.80.50.20.444.70.50.90.0粒径（mm）3#料（4.75～9.5mm）筛分通过率（%）第一次第二次第三次第四次第五次变异系数(%)平均值波动上限波动下限31.5100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.026.5100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.019100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.016100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.013.2100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.09.597.388.7100.098.696.44.696.2100.087.34.7512.08.311.27.412.823.010.315.00.02.360.91.51.61.32.026.91.52.30.01.180.60.80.50.20.444.70.50.90.00.60.60.80.50.20.444.70.50.90.00.30.60.80.50.20.444.70.50.90.00.150.60.80.50.20.444.70.50.90.00.0750.60.80.50.20.444.70.50.90.0对已进场的1#、2#、3#、4#四档石料进行多次取样，多次筛分，分别计算每档石料的平均筛分通过率及相应的变异系数，并按两倍标准差计算出各档石料筛分级配的上下波动范围，结果见表0～4.75mm集料筛分结果

粒径（mm）4#料（0～4.75mm）筛分通过率（%）第一次第二次第三次第四次第五次变异系数(%)平均值波动上限波动下限31.5100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.026.5100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.019100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.016100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.013.2100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.09.5100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.04.7569.483.270.688.275.410.577.4100.061.12.3658.271.860.573.166.510.066.079.252.81.1842.850.448.657.150.910.350.060.339.70.636.743.233.628.734.115.035.345.924.70.320.633.526.817.828.624.725.538.112.90.1515.113.516.912.818.315.015.319.910.70.0753.02.84.15.43.428.43.75.81.6按已确定的目标级配曲线（即1号级配曲线）为基准，根据1#、2#、3#、4#四档石料的平均筛分通过率，进行掺配计算，使混合料的合成级配曲线尽可能的靠近1号级配曲线，最终确定合成级配的比例为1#料：2#料：3#料：4#料=30%：25%：13%：32%。再根据各档石料的波动上限和波动下限加权计算出实际生产中混合料的波动范围。以上计算过程及结果详见下表

筛孔尺寸(mm)31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075曲线名称通过百分率（%）合成级配10088.276.968.860.946.626.621.816.611.98.85.51.8波动上限10092.681.273.863.848.033.125.019.114.812.47.02.7波动下限10083.771.362.457.944.218.315.811.97.43.93.20.5C-B-3中值100——77.0————48.027.022.0——11.5————1.5C-B-3上限100——86————583228——15————3C-B-3下限100——68————382216——8————0按已确定的目标级配曲线（即1号级配曲线）为基准，根据1#、2#、3#、4#四档石料的平均筛分通过率，进行掺配计算，使混合料的合成级配曲线尽可能的靠近1号级配曲线，最终确定合成级配的比例为1#料：2#料：3#料：4#料=30%：25%：13%：32%。再根据各档石料的波动上限和波动下限加权计算出实际生产中混合料的波动范围详见下表

根据合成级配，合成级配波动上限、合成级配波动下限，按5.0%水泥剂量，逐档配料，进行混合料的击实试验和7d龄期无侧限抗压强度试验，结果满足设计要求，见下表5.29。最终确定目标配合比为1#料：2#料：3#料：4#料=30%：25%：13%：32%。合成目标级配实验成果见表目标配合比选用技术指标1）水泥剂量：5.0%。2）矿料比例：1#料(19～31.5mm):2#料(9.5～19mm):3#料(4.75～9.5mm):4#料(0～4.75mm)00000000000000=30%：25%：13%：32%。3）最大干密度：2.359g/cm3。4）最佳含水率：5.4%。类别试验成果水泥剂量（%）最大干密度（g/cm3）最佳含水量（%）无侧限抗压强度代表值（MPa）备注合成级配5.02.3595.44.1无侧限抗压强度设计值3.5MPa波动上限5.02.3465.53.8波动下限5.02.3345.13.6熟悉无机结合料稳定材料各组成材料技术要求2知识目标了解无机结合料稳定材料的基本特点及分类1掌握无机结合料稳定材料的技术性质3能正确选择合适的材料1能进行无机结合料稳定材料的组成设计2能力目标无机结合料稳定材料是指在粉碎的或原来松散的材料（包括各种粗、中、细粒土）中，掺入足量的无机结合料（如水泥、粉煤灰或其他工业废渣等）和水，经拌和得到的混合料，在压实和养生后，当其抗压强度符合规定的要求，称为无机结合料稳定材料。特性：稳定性好、结构本身自成板体、抗冻性较好；但易缩裂、耐磨性差。应用：公路路面基层、底基层概念及特点分类：按所用结合料可分为以下几种：（1）水泥稳定材料（2）综合稳定材料（3）工业废渣稳定材料分类：按其混合料结构状态分为：（1）骨架密实型（2）骨架空隙型（3）悬浮密实型（4）均匀密实型任务一无机结合料稳定材料的组成

1.粗集料碎石、天然砾石粗集料应符合Ⅰ类规定，用作级配碎石的粗集料应符合Ⅱ类规定。高速公路、一级公路底基层和二级及二级以下公路基层、底基层被稳定材料的天然砾石材料除宜满足要求外，还应级配稳定、塑性指数不大于9。规格：级配碎石或砾石用作基层时，高速公路和一级公路公称最大粒径应不大于26.5mm，二级及二级以下公路公称最大粒径应不大于31.5mm；用作底基层时，公称最大粒径应不大于37.5mm。一、被稳定材料2.细集料细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒级配。高速公路和一级公路用细集料技术要求应符合表3-3的规定。规格:对0~3mm和0~5mm的细集料应控制大于2.36mm和4.75mm的颗粒含量，对3~5mm的细集料应控制小于2.36mm的颗粒含量。在高速公路和一级公路中，细集料中小于0.075mm的颗粒含量应不大于15%；二级及二级以下公路，细集料中小于0.075mm的颗粒含量应不大于20%。二、无机结合料1．水泥

作用：是与水反应后能大大降低土的塑性，增加土的强度和水稳定性。32.5或42.5的普通硅酸盐水泥，初凝时间应大于3h，终凝时间应大于6h且小于10h。可掺加缓凝剂或早强剂，符合现行规范的规定。

2．粉煤灰作用：填充作用，与石灰反应的产物也起胶结作用，改善稳定土强度、密实性和水稳定性。粉煤灰的主要成分是二氧化硅（SiO2）、三氧化二铝（Al2O3），其总含量常超过70%，氧化钙（CaO）含量一般在2%~6%，这种粉煤灰称为硅铝粉煤灰。个别地方的粉煤灰含有10%~40%的氧化钙，称为高钙粉煤灰。三、水饮用水、非饮用水应进行水质检验，技术要求应符合规定。任务二无机结合料稳定材料的技术性质一、强度

1．测定方法7d无侧限抗压强度——按最佳含水率和工地要求达到的压实度计算出干密度及材料用量，将试件制成高径比为1：1的圆柱体，在标准养护条件（温度20℃±2℃，相对湿度在95%以上）下养护6d，浸水1d，进行无侧限抗压强度测定。2．影响稳定土强度的因素

（1）土质

石灰稳定材料：塑性指数15～20的黏性土较适宜；级配良好的碎石和砂砾用水泥稳定效果最好；塑性指数过大的重粘土，难以粉碎和拌和，用石灰稳定易产生收缩裂缝，用水泥稳定则水泥用量过高，不经济。

（2）结合料品种及用量

石灰的稳定效果活性CaO+MgO的含量细度石灰存在最佳剂量

水泥的稳定效果矿物成分（硅酸盐水泥稳定效果好）分散度随水泥剂量的增加而增强，但过大不经济且易开裂，经济剂量

粉煤灰稳定效果粉煤灰用量越多，初期强度越低，但后期的强度增长幅度也越大。（3）含水率

在最佳含水率下压实，稳定土的干密度较大，强度也高。

（4）密实度稳定土的密实度越大，强度越高，受水的影响可能性减少。

（5）养生条件

养生时温度越高，且有足够的湿度，强度增长越快。

（6）施工时间水泥稳定土从开始加水拌和到完全压实一般不要超过6h，若时间过长，则水泥凝结，在碾压时，不但达不到压实度要求，而且会破坏已结硬水泥的胶凝作用，反而使水泥稳定土的强度下降。（二）缩裂1．缩裂特性

经过一定龄期的养生，无机结合料稳定材料的变形以温度收缩为主。

半刚性基层修建初期，无机结合料稳定材料同时受到干燥收缩和温度收缩的综合作用。（1）干缩指因水分蒸发发生的体积收缩。当收缩受到约束，会逐渐产生裂缝，称为干缩裂缝。

由半刚性基层引起的反射裂缝①土中黏粒含量愈多，稳定土的干缩愈大；②土的塑性愈大，即塑性指数愈大，干缩愈大。③石灰稳定土比水泥稳定土容易产生干缩裂缝。干缩性大小的排列顺序：石灰土＞水泥土和水泥石灰土＞石灰粉煤灰土；石灰稳定类＞石灰粉煤灰稳定类＞水泥稳定类。

④加强稳定土初期养护，保证稳定土表面潮湿，可减轻其干缩裂缝。（2）温缩

无机结合料稳定土具有热胀冷缩性，随着气温的降低，稳定土会冷却产生收缩，一旦变形受到约束，即逐渐形成裂缝，称为温缩裂缝。石灰稳定土比水泥稳定土的温缩大。

石灰土＞石灰粉煤灰土＞水泥土和水泥石灰土石灰稳定类＞石灰粉煤灰稳定类＞水泥稳定类。

细粒土比粗粒土的温缩大。掺加一定数量的粉煤灰可以降低稳定土的温缩系数。稳定土的温缩系数随温度的降低而增大。水泥土、石灰土不得用做二级和二级以上高级路面的基层，其主要原因就是水泥土的干缩和温缩都明显大于水泥砂砾和水泥碎石，容易产生严重的收缩裂缝，此外还具有遇水表层易软化，抗冲刷能力差等缺点。

知道吗？

2.缩裂的防治措施（1）改善土质稳定土用土愈粘，则缩裂愈严重故采用粘性较小的土。（2）控制压实时的含水率及压实度稳定土含水率过大时产生的干缩裂缝显著；压实度小时产生的干缩比压实度大时严重。（3）掺加粗粒料掺入一定数量粗粒料，使混合料满足最佳级配要求，可以提高其强度和稳定性，减少裂缝产生。（4）加强初期养护无机结合料稳定土在成型初期，干缩比较大。故初期养护，应保证稳定土表面潮湿，严禁干晒。（5）为防止稳定土基层的缩裂反射到沥青路面的面层，可设置沥青碎石或沥青灌入式联结层或设置碎石上基层。沥青碎石联结层

工程实例某高等级公路路面基层采用水泥稳定砂砾，施工配合比为：0~3.15cm砂砾：水泥＝100：6，最佳含水率为9.6%，基层施工设计强度为5MPa。养生期采用水车洒水，使基层在整个养生期内始终保持湿润。基层集料采用筛分后的天然砂砾，由于受自然条件的限制，集料中细集料含量较高，并含有一定的粒径小于0.075mm的细粒土，塑性指数为7.8。基层施工养生完毕后，基层顶面每隔15~20m出现一条横向贯通裂缝，且在烈日暴晒下，裂缝宽度扩展较明显。裂缝成因分析

基层采用的天然砂砾级配较差，细集料含量高，且含有较多粒径小于0.075mm的土，为达到施工设计强度，水泥用量相对较高，含水率相对较大，水泥稳定粒料碾压成型后干缩较大，导致裂缝产生；施工中抽样检验强度明显偏高，也导致水泥含量增加，增大了裂缝出现的可能性；施工时正值炎热的夏季，在7d的养生期后，由于路面面层混凝土未能及时铺筑，导致基层长时间处在烈日暴晒下，从而加大了裂缝的扩展。处理措施

在级配砂砾中掺入一定量的1~3cm碎石，改善基层稳定粒料的级配；将基层控制强度调整为4.0MPa，以控制水泥用量；施工单位尽量确保基层养生完毕且验收合格后立即进行水泥混凝土面层的铺筑。对确实不能保证按时铺筑路面面层的，在7d养生期结束后应继续保持始终湿润，直至铺筑水泥混凝土面层。（三）抗疲劳性能无机结合料稳定材料在上部传来的车辆荷载的反复作用之下，材料的强度会有所下将。材料从开始至出现疲劳破坏的荷载作用次数称为材料的疲劳寿命。疲劳寿命决定于材料的强度，在多数情况下，凡有利于水泥（石灰）类稳定材料强度的因素对提高疲劳寿命也有利。

（四）水稳定性和抗冻性稳定土基层由于面层开裂渗水或两侧路肩渗水会导致含水率增加，强度降低，使路面过早破坏。在冰冻地区，冰将加剧这种破坏，因此稳定土还应具备一定的水稳性和抗冻性。

影响水稳定性和冰冻稳定性的主要因素：细土含量多，塑性指数大的土，水稳定性和抗冻性能差；

石灰粉煤灰粒料和水泥粒料的水稳定性最好；稳定剂剂量不足时，胶结作用弱，透水性大，其稳定性也差密实度大时，透水能力降低，水稳定性增强。水稳定性随龄期的增长而增强。任务三无机结合料稳定材料的组成设计

一、强度要求采用7天无侧限抗压强度作为设计标准。

二、材料组成设计步骤1．原材料试验土：包括颗粒分析、液限和塑性指数、击实试验、碎石或砾石的压碎值等，细集料；石灰：检验有效氧化钙和氧化镁含量；水泥：检验强度等级和终凝时间；粉煤灰：检验其化学成分、细度和烧失量。2．拟定混合料配合比，制备试件（1）查表选定5种不同的石灰（或水泥）剂量，制备同一种土样、不同石灰（水泥）剂量的混合料。（2）确定各种混合料的最佳含水率和最大干密度，至少应做三个不同剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量。其他两个剂量混合料的最佳含水率和最大干密度用内插法确定。（3）按规定压实度分别计算不同剂量时试件应有的干密度。（4）按最佳含水率和计算得的干密度制备试件。进行强度试验时，试件数量应不小于表中的规定。

土的类别下列偏差系数时试件的最少数量小于10%10%~15%15%~20%细粒土69中粒土6913粗粒土9133.试件的强度试验试件在规定温度下保湿养生6d，浸水1d后，进行无侧限抗压强度试验，计算强度代表值Rd0式中：Z

α——保证率系数，高速公路和一级公路应取保证率95%，此时Z

α

=1.645；一般公路应取保证率90%，即Z

α

=1.282。

——一组试验的强度平均值。

CV——一组试验的强度变异系数。

4.选定结合料剂量此剂量试件室内试验结果的强度代表值Rd0应不小于强度标准值Rd即Rd0≥Rd

，当Rd0＜Rd时，应重新进行配合比试验。对水泥稳定材料，工地实际采用的水泥剂量宜比室内试验确定的剂量多0.5%~1.0%。采用集中厂拌法施工时宜增加0.5%；采用路拌法施工时宜增加1%。[例]设计某高速公路路面基层用水泥稳定碎石的配合比。某高速公路K126+170～K127+520，匝AK0+207.953～匝AK0+624.689，匝BK0+117.25～匝BK0+376.26（扣除桥长255.28米），匝CK0+117.648～匝CK0+491.170，匝DK0+000～匝DK0+705（扣除桥长238.00米），匝EK0+200.410～匝EK0+523,。共计计2660.35米。设计为：底基层级配碎石厚度15cm，基层水泥稳定碎石厚度38cm，沥青面层总厚度18cm。试验依据：1、《公路路面基层施工技术细则》(JTG/TF20—2015)2、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTGE5l—2009)3、《公路工程集料试验规程》(JTGE42—2005）4、《公路土工试验规程》(JTGE40—2007）5、《通用硅酸盐水泥》(GB175—2007)6、《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB/Tl346—20117、《水泥胶砂强度检验方法；(IS0法)》(GB/T17671—1999)8、《施工设计图纸》原材料指标a.水泥：某水泥厂生产的P·S·A32.5，试验结果：3d抗压强度l4.2MPa、3d抗折强度3.3MPa、28d抗压强度36.8Pa、,28d抗折强度6.5MPa，初凝时间276min、终凝时间396min、安定性合格。b.集料：粗集料及砂本地石灰石山石场；各项指标如表下表：c.水：饮用水，符合拌和要求。d.根据当地的材料特点和技术要求，并结合以往工程经验，选择《公路路面基层施工技术细则》（JTG/TF20—2015）推荐的C-B-3级配范围作为标准范围，设计了三条级配曲线，1号级配曲线、2号级配曲线、3号级配曲线，分别靠近C-B-3范围的中值、上限、下限，以供试验比对，优选目标级配曲线，如表5.22所示。其中，26.5mm、16mm、13.2mm、1.18mm、0.3mm、0.15mm筛孔通过率范围在C-B-3级配范围中未作要求。现根据《公路路面基层施工技术细则》（JTG/TF20—2015）附录A无机结合料稳定材料级配设计中的幂函数模型算出这些筛孔的通过率范围，作为C-B-3级配范围的补充，为下一步试验按单一粒径配料提供数据，1、2、3号级配曲线及C-B-3级配范围所有筛孔通过率数据详见表5.21。指标集料代号与规格压碎值(%)表观密度(g/cm3)针片状颗粒含量(%)液限(%)塑性指数小于0.075mm通过率（%）备注1#料（19～31.5mm）21.32.6932.4————0.9

2#料（9.5～19mm）2.7033.3————0.7

3#料（4.75～9.5mm）2.7204.0————0.6

4#料（0～4.75mm）2.786——19.42.210.61、2、3号级配曲线及C-B-3级配目标级配曲线详见下表。1、2、3号级配曲线及C-B-3级配范围所有筛孔通过率数据详见下表。根据规范技术要求及设计参数，以4.5%、5.0%、5.5%三种水泥剂量分别按1号、2号、3号三条级配曲线将1#、2#、3#、4#四档料筛成单一粒径规格逐档配制混合料，进行击实试验，确定三种混合料在不同水泥剂量下的最大干密度和最佳含水率；再根据确定的最佳含水率、最大干密度及98%的压实度要求成型标准试件，进行7天龄期无侧限抗压强度试验，结果详见表5.23；考虑质量和经济性，最终确定1号级配曲线及水泥剂量为5.0%为本次配合比设计的目标级配筛孔尺寸（mm）31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075曲线名称通过百分率（%）1号级配10088.577.062.054.548.027.022.012.511.56.52.01.52号级配10090.082.065.058.054.031.024.014.013.07.03.02.53号级配10087.072.059.051.042.023.020.011.09.06.01.00.5C-B-3中值10088.577.062.054.548.027.022.012.511.56.52.01.5C-B-3上限100908666595832281415743C-B-3下限10087685850382216118600各级配曲线实验结果汇总详见下表。对已进场的1#、2#、3#、4#四档石料进行多次取样，多次筛分，分别计算每档石料的平均筛分通过率及相应的变异系数，并按两倍标准差计算出各档石料筛分级配的上下波动范围结果见表。试验成果类别水泥剂量（%）最大干密度（g/cm3）最佳含水率（%）无侧限抗压强度代表值（MPa）备注1号级配曲线4.52.3555.13.4无侧限抗压强度设计值3.5MPa5.02.3645.34.25.52.3735.64.92号级配曲线4.52.3365.03.35.02.3515.34.05.52.3635.54.73号级配曲线4.52.3335.33.25.02.3555.53.85.52.3665.44.6对已进场的1#、2#、3#、4#四档石料进行多次取样，多次筛分，分别计算每档石料的平均筛分通过率及相应的变异系数，并按两倍标准差计算出各档石料筛分级配的上下波动范围，结果见表19mm～31.5mm集料筛分结果粒径（mm）1#料（19～31.5mm）筛分通过率（%）第一次第二次第三次第四次第五次变异系数(%)平均值波动上限波动下限31.51001001001001000.0100.0100.0100.026.571.458.552.864.456.911.960.875.346.31920.821.930.224.833.721.026.337.315.3167.25.96.15.88.014.66.68.50.013.20.71.21.50.81.032.11.01.60.09.50.71.20.50.81.032.11.01.60.04.750.71.20.50.81.032.11.01.60.02.360.71.20.50.81.032.11.01.60.01.180.71.20.50.81.032.11.01.60.00.60.71.20.50.81.032.11.01.60.00.30.71.20.50.81.032.11.01.60.00.150.71.20.50.81.032.11.01.60.00.0750.71.20.50.81.032.11.01.60.0对已进场的1#、2#、3#、4#四档石料进行多次取样，多次筛分，分别计算每档石料的平均筛分通过率及相应的变异系数，并按两倍标准差计算出各档石料筛分级配的上下波动范围，结果见表9.5mm～19mm集料筛分结果粒径（mm）2#料（9.5～19mm）筛分通过率（%）第一次第二次第三次第四次第五次变异系数(%)平均值波动上限波动下限31.5100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.026.5100.099.5100.0100.099.60.299.8100.099.41999.397.488.7100.094.74.896.0100.086.81689.790.672.295.788.410.287.3105.169.513.257.871.562.560.659.88.662.473.151.79.59.16.35.48.07.220.07.210.14.34.750.90.31.20.50.944.70.81.50.02.360.90.31.20.50.944.70.81.50.01.180.90.31.20.50.944.70.81.50.00.60.90.31.20.50.944.70.81.50.00.30.90.31.20.50.944.70.81.50.00.150.90.31.20.50.944.70.81.50.00.0750.90.31.20.50.944.70.81.50.0对已进场的1#、2#、3#、4#四档石料进行多次取样，多次筛分，分别计算每档石料的平均筛分通过率及相应的变异系数，并按两倍标准差计算出各档石料筛分级配的上下波动范围，结果见表4.75mm～9.5mm集料筛分结果粒径（mm）3#料（4.75～9.5mm）筛分通过率（%）第一次第二次第三次第四次第五次变异系数(%)平均值波动上限波动下限31.5100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.026.5100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.019100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.016100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.013.2100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.09.597.388.7100.098.696.44.696.2100.087.34.7512.08.311.27.412.823.010.315.00.02.360.91.51.61.32.026.91.52.30.01.180.60.80.50.20.444.70.50.90.00.60.60.80.50.20.444.70.50.90.00.30.60.80.50.20.444.70.50.90.00.150.60.80.50.20.444.70.50.90.00.0750.60.80.50.20.444.70.50.90.0粒径（mm）3#料（4.75～9.5mm）筛分通过率（%）第一次第二次第三次第四次第五次变异系数(%)平均值波动上限波动下限31.5100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.026.5100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.019100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.016100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.013.2100.0100.0100.0100.0100.00.0100.0100.0100.09.597.388.7100.098.696.44.696.2100.087.34.7512.08.311.27.412.823.010.315.00.02.360.91.51.61.32.026.91.52.30.01.180.60.80.50.20.444.70.50.90.00.60.60.