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1、第7章 其他工程材料,7.1 无机结合稳定类材料,定义： 在各种粉碎或原来松散的土、碎（砾）石、工业废渣中，掺人适当数量的无机结合料（如石灰、水泥）及水，或同时掺入土壤固化剂，经拌和得到的混合料在压实及养生后，具有一定的强度和稳定性，在广义上统称为无机结合料稳定类混合料，或无机结合料稳定土。,特点：,优点：稳定性好，抗冻性能强，结构本身自成板体。,缺点：耐磨性差，干缩，温缩，养生期长。,无机结合料稳定材料的刚度介于柔性路面材料和刚性路面材料之间，常称之为半刚性材料。,分类： （1）按无机结合料品种分类 石灰稳定类、水泥稳定类、水泥石灰稳定类、石灰工业废渣稳定类。 （2）按照土中单个颗粒（指碎石

2、、砾石和砂粒料，不指土块或土团）的粒径大小和颗粒组成分类 细粒土 颗粒的最大粒径10mm，且2mm的颗粒含量不少于90；中粒土 颗粒的最大粒径30mm，且20mm的颗粒含量不少于85；粗粒土 颗粒的最大粒径50mm，且40mm的颗粒含量不少于85。,7.1.1 石灰稳定土,石灰稳定土强度及影响因素 石灰稳定土的收缩特征及影响因素 石灰稳定土组成设计,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。,7.1.1

3、 石灰稳定土,1、石灰稳定土强度及影响因素,（1）石灰稳定土的强度形成机理,离子交换作用 碳酸化作用 火山灰作用 结晶作用 ,Ca2+Na+、H+、K+,7.1.1 石灰稳定土,（2）石灰稳定土强度的影响因素,（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。 （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）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%。 （4）含水量 通过标准击实试验确定最佳含水量。,7.1.1 石灰稳定土,（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

4、加14.1%）。 （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，（28d30%强度），强度增长期可达810年以上。,7.1.1 石灰稳定土,（3）石灰稳定土的强度指标及标准,7.1.1 石灰稳定土,2、石灰稳定土的收缩特性及影响因素,体积收缩主要包括因含水量变化而引起的干缩和因温度降低而引起的温缩。,（1）干缩 水分蒸发和水化作用产生的。 （2）温缩 与基本体的固相、所相和液相的不同温度收缩性综合效应的结果。,7.1.1 石灰稳定土,3、石灰稳定土组成设计,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

5、最大干密度、最佳含水量。,（1）原材料 （2）试件制备 （3）确定各种混合料的最佳含水量和最大干密度 （4）强度试验 （5）确定石灰剂量,7.1.2 水泥稳定土,强度及影响因素 混合料组成设计,概念：在粉碎的土或原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中，掺入适量的水泥和水，按照技术要求，经拌和摊铺，在最佳含水量下压实及养生成型，其抗压强度符合规定要求，以此修建的路面基层称为水泥稳定类基层。 分类：水泥土、水泥砂砾、水泥稳定碎石。,7.1.2 水泥稳定土,1、水泥稳定土强度及影响因素,（1）强度形成机理,水泥的水化作用 离子交换作用 化学激发作用 碳酸化作用 ,Ca2+Na+、H+、K+,硅酸三

6、钙：2C3S+6H20C3S2H3+3CH 硅酸二钙：2C2S+4H20C3S2H3+CH 铝酸三钙：C3A+6H2OC3AH6 铁铝酸四钙：C4AF+7H20C4AFH7,4CaO5SiO25H2O、4CaOAl2O319H2O、3CaOAl2O316H2O、CaOA12O310H2O,7.1.2 水泥稳定土,（2）影响强度的因素,（1）土质 碎(砾)石和砂砾砂性土粉性土和粘性土。 （2）水泥品种及剂量 硅酸盐类水泥较好，铝酸盐水泥较差，优先选用终凝时间较长(6h以上)的低强度水泥。水泥稳定土的强度随水泥剂量的增加而增长，但过多的水泥用量，不经济，易开裂，水泥剂量为4%8%较为合理。 （3）

7、含水量 达到最佳密实度的含水量，满足完全水化和水解作用的需要。 （4）施工工艺 混合料须拌和均匀并充分压实。水泥土从开始加水拌和到完成压实的延迟时间要尽可能的短，一般要在6h以内。 湿法养生；养生温度愈高，强度增长得愈快。,7.1.2 水泥稳定土,（3）水泥稳定土的强度和压实度标准,7.1.2 水泥稳定土,2、水泥稳定土的收缩特性及影响因素,水泥稳定土在硬化和形成强度过程中也会发生因温度变化而引起的温度收缩和因含水量变化而引起的干燥收缩。 水泥稳定土中塑性土含量对温度收缩系数影响较大，塑性土含量越高，其温缩系数随温度降低变化幅度较大，并以水泥土的变化幅度最大，其温缩系数随龄期而增长。 水泥稳定

8、土的干缩系数受粒料含量及矿物成分的影响。黏粒含量越高，土的塑性指数越大，混合料干缩越严重。 水泥稳定土的干缩系数和温缩系数均随水泥剂量降低、粒料含量增加而降低。,7.1.2 水泥稳定土,3、水泥稳定土组成设计,（1）原材料 （2）试件制备 （3）确定各种混合料的最佳含水量和最大干密度 （4）强度试验 （5）确定水泥剂量,7.1.3 石灰工业废渣稳定土,概念：一定数量的石灰和粉煤灰，或石灰和煤渣与其他集料（土）相配合，加入适量的水(通常为最佳含水量)，经拌和、压实及养生后得到的路面结构层，当其抗压强度符合规定要求时，称为石灰工业废渣基层。 分类：石灰粉煤灰类和石灰其他废渣类。 在工程中，石灰粉煤

9、灰常被称为二灰，石灰粉煤灰稳定类混合料简称为二灰稳定土。,7.1.4 无机结合料稳定类混合料的疲劳性能,疲劳破坏：在小于材料极限强度的应力反复作用下所产生的累积破坏。 耐疲劳性能：指某种材料对不同水平应力的反复作用的反应，它以不同应力水平达到破坏时的荷载反复作用次数（疲劳寿命）来表示。,疲劳试验方法：弯拉疲劳试验、劈裂疲劳试验。,疲劳试验结果：,曲线对数坐标直线拟合,7.1.4 无机结合料稳定类混合料的疲劳性能,在一定的应力条件下混合料的疲劳寿命取决于： （1）材料的强度和刚度 强度愈大、刚度愈小，其疲劳寿命就愈长。 （2）材料的不均性，无机结合料的疲劳方程还与材料试验的变异性有关。 （3）石

10、灰粉煤灰稳定材料的抗疲劳性能优于水泥砂砾。 （4）应力水平的少量变化，对石灰粉煤灰稳定材料的疲劳寿命影响较大。,7.2 土工合成材料,土工合成材料是以人工合成的聚合物（如塑料、化纤、合成橡胶等）为原料制成的各种类型产品，可置于岩土体或其它工程结构内部、表面或各结构层之间，具有加强、保护岩土或其它结构功能的一种新型工程材料。土工合成材料可以由不同的聚合物原材料生产，也可以按照使用目的制成各种各样的结构形式，品种繁多，如土工织物、土工膜、土工格栅、土工网和土工膜袋等，它已经成为继钢材、水泥、木材之后的第4种新型建筑材料。,土工合成材料的性质,土工合成材料的性质包括物理性质、力学性质、水力学性质、土

11、工合成材料与土相互作用以及耐久性等内容。测试的目的可归纳为两个方面：一是提供工程设计所需的参数，如材料的厚度、孔径、抗拉强度、渗透系数、与土的界面摩擦系数等；二是用于比较多种产品的性能指标，例如单位面积质量、孔隙率、撕裂强度等，往往不应用于具体的设计公式，常用于选材的对比和判断特定工程应用的适宜性。,7.3 防水材料,防水材料是指用于满足建筑物或构筑物防漏、防渗、防潮功能的材料。 防水材料从性能上一般可分为: 柔性防水材料 刚性防水材料,依据防水材料的外观形态分:,防水材料共同的性能要求： （1）良好的耐候性，对光、热、氧等具有一定的耐受力； （2）抗渗性，对水、盐等腐蚀性物质渗透作用的抵抗性

12、能； （3）耐腐蚀性，对接触到的酸、碱、油等化学物质的抗蚀 性能； （4）具有对温度和外力作用的适应性，防水材料应具有较高 的拉伸强度和断裂伸长率，能承受温差变化及各种外力与基 层伸缩、开裂所引起的变形； （5）良好的整体性，既能保持自身的粘结性，又能与基层牢 固粘接，在外力作用下有较高的抗剥离强度，形成稳定的不 透水整体。,防水卷材是以原纸、纤维毡、纤维布、金属箔、塑料膜、纺织物等材料中的一种或多种复合为胎基，浸涂沥青、高聚物改性沥青制成的或以合成高分子材料为基料加入助剂、填充剂，经多种工艺加工而成的长条片状成卷供应并起防水作用的产品。,7.2.1 防水卷材,7.3.1 防水涂料,防水涂料是

13、在常温下呈无固定形状的粘稠状 液态高分子合成材料，涂刷在建筑物表面，经溶 剂或水分的挥发或两种组分的化学反应形成一层 连续薄层，使建筑物表面与水隔绝，并能抵抗一 定的水压力，从而起到防水、防潮、密封作用的 一类材料的总称。,按成膜物质的主要成分分:,防水涂料按使用的分散介质种类和成膜过程分为： 溶剂型、水乳型和反应型三种。 按组分的不同分为：单组分防水涂料和双组分防水涂料两类。,防水涂料的基本性能特点如下： （1）固体的质量分数 指防水涂料中所含固体比例。由于涂料涂刷后涂料中的固体成分形成涂膜，因此，固体的质量分数大小与成膜厚度及涂膜质量密切相关。 （2）耐热性 指防水涂料成膜后的防水薄膜在高温下不发生软化变形、不流淌的性能。它反映防水涂膜的耐高温性能。 （3）柔性 指防水涂料成膜后的膜层在低温下保持柔韧的性能。它反映防水涂料在低温下的施工和使用性能。,（4）不透水性 指防水涂膜在一定水压（静水压/动水压）和一定时间内不 出现渗漏的性能；是防水涂料满足防水功能要求的主要质量 指标。 （5）延伸性 指防水涂膜适应基层变形的能力。防水涂料成膜后必须具有 一定的延伸性，以适应由于温差、干湿等因素造成的基层变 形，保证防水效果。,7.3.2 建筑密封材料,为提高建筑物整体的防水、抗渗性能，对于工