路面工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定PPT課件

1、第1頁(yè)/共72頁(yè)2無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的疲勞特性 常用的疲勞試驗(yàn)合彎拉疲勞試驗(yàn)和劈裂疲勞試驗(yàn)。疲勞壽命取決于材料的強(qiáng)度和剛度。強(qiáng)度愈大剛度愈小，其疲勞壽命就愈長(zhǎng)。 3無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的干縮特性干縮應(yīng)變( ) ：是水分損失引起的試件單位 長(zhǎng)度的收縮量(10-6 ) 。平均干縮系數(shù) ( d ) : 是某失水量時(shí)，試件的干縮 應(yīng)變與試件的失水量之比d第2頁(yè)/共72頁(yè) 對(duì)穩(wěn)定粒料類：干縮特性次序?yàn)椋?石灰穩(wěn)定類水泥穩(wěn)定類石灰粉煤灰穩(wěn)定類。對(duì)于穩(wěn)定細(xì)粒土：石灰土水泥土和水泥石灰土石灰粉煤灰土。第3頁(yè)/共72頁(yè)4半剛性材料的溫度收縮特性 *半剛性材料溫度收縮的大小與結(jié)合料類型 和劑量、被穩(wěn)定材料的類別、粒

2、料含量、齡期等 用單位溫度梯度的線應(yīng)變表示 線收縮系數(shù) * 經(jīng)過(guò)一定齡期的養(yǎng)生，半剛性基層上鋪筑瀝青面層后，基層內(nèi)相對(duì)濕度略有增大， 使材料的含水量趨于平衡，這時(shí)半剛性基層的變形以溫度收縮為主。TTLL第4頁(yè)/共72頁(yè)第三節(jié) 石灰穩(wěn)定類基層(底基層)（以此為半剛性代表） 石灰土 （石灰不能穩(wěn)定集料）1 石灰土基層強(qiáng)度的形成原理 1）離子交換作用 熟石灰溶于水以后易于離解成Ca+和(OH)- 離子 土的微小顆粒具有一定的膠體性質(zhì)，它們表面吸附 著 一定數(shù)量的鈉、氫、鉀等低價(jià)陽(yáng)離子（土不穩(wěn)定原因） 拌和后 反應(yīng)式（式中X+代表Na+、 K+ 、 H+ ） XCaCaX土土由于離子反映快，這個(gè)作用是

3、初期強(qiáng)度的主要原因第5頁(yè)/共72頁(yè)1 2） 結(jié)晶作用 消石灰（Ca (OH)2）摻入土中，由于水分較少，只有少部分離解，還有少部分的Ca (OH)2進(jìn)行化學(xué)作用，： Ca (OH)2由膠體逐漸成為晶體。這種晶體能夠相互結(jié)合，并與土粒結(jié)合起來(lái)形成共晶體，把土粒膠結(jié)成整體。 晶體的Ca (OH)2溶解度幾乎小一半，因而石灰土的水穩(wěn)性得到提高。 Ca (OH)2 + n H2O Ca (OH)2nH2O 3）火山灰作用（水泥反應(yīng)）火山灰作用是指石灰與土中活性的氧化硅和氧化鋁起化學(xué)反應(yīng),生成水化硅酸鈣和鋁酸鈣的過(guò)程,它們?cè)谒肿饔脁Ca(OH)2+SiO2+(n-1)H2O xCaO.SiO2.（n+

4、1）H2OxCa(OH)2+Al2O3+(n-1)H2OxCaO.Al2O3.（n+1）H2O式中:x表示1或2土第6頁(yè)/共72頁(yè) Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O1 4）碳酸化作用 所謂碳酸化作用，就是熟石灰和碳酸氣起化學(xué)反應(yīng) 當(dāng)石灰土的表層碳酸化后則形成一層硬殼，而阻 礙CO2進(jìn)一步滲入，因而碳化是個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的反應(yīng)過(guò)程，也是形成石灰土后期強(qiáng)度的主要原因之一。第7頁(yè)/共72頁(yè)2、影響石灰土強(qiáng)度與穩(wěn)定性 1)土質(zhì)土質(zhì)，既要考慮其強(qiáng)度，還要考慮到施工時(shí)易于粉碎便于碾壓成型。一般采用塑性指數(shù)1520的粘性土為好。塑性指數(shù)偏大的粘性土，要加強(qiáng)粉碎，具體要求 *土塊不宜超過(guò)15mm。

5、*塑性指數(shù)大于15。 *硫酸鹽類含量小于0.8 *腐殖質(zhì)含量小于10第8頁(yè)/共72頁(yè) 2）灰質(zhì)： 石灰應(yīng)是消石灰粉或生石灰粉，對(duì)高速公路或一級(jí)公路宜用磨細(xì)的生石灰粉。 石灰質(zhì)量應(yīng)符合III級(jí)以上的技術(shù)指標(biāo)，并要盡量縮短石灰的存放時(shí)間。 3)石灰劑量 石灰劑量對(duì)石灰土強(qiáng)度影響顯著，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)于粘性土及粉性土為814；對(duì)砂性土則為916。劑量的確定應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)層技術(shù)要求（強(qiáng)度和模量）進(jìn)行混合料組成設(shè)計(jì)確定。 4)含水量 水是石灰土的重要組成部分。不同土質(zhì)的石灰土有不問(wèn)的最佳含水量，需通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)確定，并用以控制施工所用水，水應(yīng)干凈可供飲用的水。第9頁(yè)/共72頁(yè)（5）密實(shí)度 (壓實(shí)度) 它是首先通

6、過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)（后面講），確定設(shè)計(jì)配比下的最大干密度 ，然后在施工現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)環(huán)刀法、灌砂法、或核子密度儀等方法確定碾壓后的干密度 ，即為壓實(shí)度（或壓實(shí)系數(shù)）K 實(shí)踐證明，壓實(shí)度每增加1%，石灰土的強(qiáng)度約增減4左右而且密實(shí)的石灰土，其抗凍性、水穩(wěn)性很好，縮裂現(xiàn)象也少。因此壓實(shí)度指標(biāo)施工時(shí)控制的最主要指標(biāo)。 cdKcd 第10頁(yè)/共72頁(yè)環(huán)刀灌砂筒核子密度儀第11頁(yè)/共72頁(yè)第12頁(yè)/共72頁(yè)第13頁(yè)/共72頁(yè)挖 基 坑第14頁(yè)/共72頁(yè)第15頁(yè)/共72頁(yè)第16頁(yè)/共72頁(yè)（6）時(shí)間 一般石灰土初期強(qiáng)度低，前期（12個(gè)月）增長(zhǎng)速度較后期為快，半年約為一個(gè)月的一倍以上，并隨時(shí)間增長(zhǎng)，漸趨穩(wěn)定。 7)養(yǎng)生條

7、件 養(yǎng)生條件主要指溫度與濕度。要求施工期的最低溫度應(yīng)在5以上，并在第一次重冰陳(-3 -5)到來(lái)之前1個(gè)月。1個(gè)半月完成。 養(yǎng)生手段： 薄膜、草袋，撒水石灰土應(yīng)用：低等級(jí)公路（二級(jí)以下）的基層或任何等級(jí)的底基層第17頁(yè)/共72頁(yè)撒水養(yǎng)生第18頁(yè)/共72頁(yè) 3石灰穩(wěn)定土基層縮裂防治控制壓實(shí)：應(yīng)略小于土的最佳含水量。4、石灰土混合料設(shè)計(jì)* 1）確定最佳配比 （最佳石灰劑量）主要通過(guò)擊 實(shí) 試 驗(yàn)和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 第19頁(yè)/共72頁(yè)12%13%14%16%10%石灰劑量5%7%9%11%13%含水量 。同分 別 做 擊 實(shí) 試 驗(yàn)得最大干密度和最佳含水量分別做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 得R 石灰土（無(wú)機(jī)穩(wěn)定）基層

8、設(shè)計(jì)流程第20頁(yè)/共72頁(yè) ( 1) 制備同一種土樣及試件 例如:石灰劑 量為：10，12，13，14，16%，五組土樣 （2）擊實(shí)試驗(yàn)： A、 試驗(yàn)?zāi)康?：確定最佳含水量W（%）和最大干密度 maxdmaxd（g/cm3) )第21頁(yè)/共72頁(yè) 做三種以上配比（即石灰劑量）土樣，每組按試模再分成57組，分別加入不同劑量的水，在擊實(shí)筒里擊實(shí)，成為不同含水量的一組試件，例如：4%、6%、10%、12% 分別通過(guò)擊實(shí)儀測(cè)出他們的干密度，繪制干密度曲線， 2 4 6 W 8 10 12 含水量 干密度d d g/cm3 1.65 1.60maxdmaxd擊實(shí)儀B、試 驗(yàn)過(guò)程擊實(shí)演示第22頁(yè)/共72頁(yè)

9、反力框架及試模 （3）無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) A、試驗(yàn)?zāi)康暮蛢x器 制備抗壓強(qiáng)度試件 每組土樣分別按最佳含水量再制備6-8組試件第23頁(yè)/共72頁(yè) B、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)過(guò)程*每組土樣分別按最佳含水量再制備6-8組試件*試件在規(guī)定溫度(北方冰凍地區(qū)為20 度，南方 非冰凍地區(qū)為25 度 )下保濕養(yǎng)生6d，浸水1d進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，最后選定最佳的石灰劑量。 該組應(yīng)結(jié)果滿足Rd設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度；Cv試驗(yàn)結(jié)果的偏差系數(shù)(小數(shù)計(jì))； Za標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表中隨保證率(或量信度)而變的系 數(shù)，重交通道路應(yīng)取保證率95，此時(shí)Za = 1.645；其他道路可取保證率為90，即Za 1.282。RCVvadCZRR1

10、第24頁(yè)/共72頁(yè) 基層抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)儀 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)演示第25頁(yè)/共72頁(yè)6 石灰土底基層的施工1）備料 (1)石灰 a)石灰應(yīng)符合表123的規(guī)定 b)生石灰應(yīng)在使用前7-10天進(jìn)行充分消解成熟石灰粉 快使用，不宜存放過(guò)久e)上路攤鋪前，應(yīng)檢測(cè)混合料中有效CaO+MgO含量，如達(dá)不到要求時(shí)（2）土（前面）2）配比設(shè)計(jì) 實(shí)際石灰劑量比設(shè)計(jì)值高出0.5-1% 松鋪系數(shù) 3）施工第26頁(yè)/共72頁(yè)下承層準(zhǔn)備與施工測(cè)量施工前對(duì)下承層處理之后恢復(fù)中線，直線段每2025m設(shè)一樁，并曲線段每1015m設(shè)一樁，并在兩側(cè)路邊緣外0.30.5m處設(shè)指示樁,在指示樁上用紅漆標(biāo)出基層(或底基層)邊緣設(shè)計(jì)標(biāo)高及松鋪厚度

11、的位置。（1）備料第27頁(yè)/共72頁(yè)備料第28頁(yè)/共72頁(yè)A、路拌法 （2）攤鋪第29頁(yè)/共72頁(yè)（3）拌和撒水 a)石灰土拌和應(yīng)采用拌和機(jī)(寶馬機(jī)）拌和。 b)適當(dāng)灑水(一般可比最佳含水量大1左右) c)在路基上鋪拌時(shí)應(yīng)隨時(shí)檢查拌和深度，嚴(yán)禁在底部 留有“素土”夾層。 e)在兩工作段的搭接部分，應(yīng)在前一段拌和后留5 8m不進(jìn)行碾壓，待后一段施工時(shí) f)拌相機(jī)械及其它機(jī)械不宜在已壓成的石灰土層上“調(diào)頭”，如必須在亡進(jìn)行“調(diào)頭”時(shí)，應(yīng)采取措施保護(hù)“調(diào)頭”部分。第30頁(yè)/共72頁(yè) B、場(chǎng)拌法 (4)拌和 a)石灰穩(wěn)定土應(yīng)在中心站用強(qiáng)制式拌和機(jī) b) 備料(石灰、土、加水量)可按重量配比加水量要略大

12、 于最佳含水量的2左右 (5)攤鋪 a)可用穩(wěn)定土攤鋪機(jī)、瀝青混凝土攤鋪機(jī)或水泥混凝土攤饑攤鋪混合料； (6)整型 a)平地機(jī)刮平。 b) 穩(wěn)壓2遍，再用平地機(jī)進(jìn)行整型再碾壓一遍。 c)對(duì)局部低洼處，耙松并用新拌的灰土找補(bǔ)平整，再平地機(jī)整型一次。第31頁(yè)/共72頁(yè)第32頁(yè)/共72頁(yè)第33頁(yè)/共72頁(yè)（3）拌和撒水第34頁(yè)/共72頁(yè)第35頁(yè)/共72頁(yè)7)碾壓 (拌壓間隔時(shí)間不得多于2d)。 a)混合料表面整型后應(yīng)立即開(kāi)始?jí)簩?shí)?；旌狭系膲簩?shí)含水量應(yīng)在最佳含水量的大1 b)用1215噸三輪壓路機(jī)碾壓時(shí)，每層壓實(shí)厚度不應(yīng)超過(guò)15cm 用1820t三輪壓路機(jī)或滾動(dòng)壓路碾壓時(shí)，每層壓實(shí)厚度不應(yīng)超過(guò)20cm

13、。 c)直線段由兩側(cè)路肩向路中心碾壓，超高段由內(nèi)側(cè)肩向外側(cè)路肩碾壓，碾壓時(shí)后輪應(yīng)重疊1/2的輪寬，一般需碾比68遍。壓路機(jī)碾壓速度，頭兩遍采用1檔(1.5-1.7km/h)為宜，以后用2檔(2.0-2.5 7km/h）路面兩側(cè)應(yīng)多壓23遍 d)嚴(yán)禁壓路機(jī)在已完成的或正在碾壓的路上“調(diào)頭”和急剎車， e) 碾壓過(guò)程中，保持濕潤(rùn)，蒸發(fā)太快，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充灑水，以防表面開(kāi)裂。第36頁(yè)/共72頁(yè)第37頁(yè)/共72頁(yè) f)石灰土碾壓中如出現(xiàn) 彈簧、松散、起皮等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)翻開(kāi)晾曬或換新混合料重新拌和碾壓。 g)在碾壓結(jié)束之前用平地機(jī)再終平一次，使其縱向順適、路洪和超高符合設(shè)汁要求。 h)一個(gè)作業(yè)段完成之后，應(yīng)

14、按檢查壓實(shí)度。一作業(yè)段檢查6次，每1Km為610次。 要求： 二級(jí)以下： 基層 底基層 石灰穩(wěn)定粗中粒土 97% 95% 石灰穩(wěn)定細(xì)中粒土 93% 93% 高速或一級(jí) 石灰穩(wěn)定粗中粒土 97% 石灰穩(wěn)定細(xì)中粒土 95% 8)養(yǎng)生 ： 灑水第38頁(yè)/共72頁(yè)第39頁(yè)/共72頁(yè)第40頁(yè)/共72頁(yè) 第四節(jié) 水泥穩(wěn)定類基層1.概述 1）水泥土 當(dāng)用水泥穩(wěn)定細(xì)粒土(砂性土、粉性土或粘性土)時(shí)， 簡(jiǎn)稱水泥土。 適用：二級(jí)以下基層和任何等級(jí)的底基層 2）水泥穩(wěn)定集料 適用：任何等級(jí)的基層（底基層浪費(fèi)）2強(qiáng)度形成原理 1) 水泥的水化作用（見(jiàn)道材主要的強(qiáng)度來(lái)源） 2）離子交換（與石灰土同C3S、C2S提供Ca

15、+ ） 3）化學(xué)激發(fā) （火山灰反應(yīng)） 4）碳酸化反應(yīng)第41頁(yè)/共72頁(yè) 3影響強(qiáng)度的因素即材料要求 1)土質(zhì)和集料用水泥穩(wěn)定級(jí)配良好的碎(礫)石和砂礫，效果最好，不但強(qiáng)度高，而且水泥用量少；其次是砂性土再次之是粉性土和粘性土。要求土的塑性指數(shù)不大于17。土：凡能被粉碎的土都可用水泥穩(wěn)定。宜做水泥穩(wěn)定類基層的有：石渣、石屑、砂礫 對(duì)于二級(jí)公路以下的一般公路：當(dāng)用水泥穩(wěn)定上做底基層時(shí)，顆粒最人粒徑不應(yīng)超過(guò)37.5m m 高速一級(jí)為31.5m m 2)水泥的成分和劑量 水泥土的強(qiáng)度隨水泥劑量的增加而增長(zhǎng)但過(guò)多的水泥經(jīng)濟(jì)不一定合理，水泥劑量為48較為合理。第42頁(yè)/共72頁(yè) 3)含水量飲用的水，均可以

16、應(yīng)用當(dāng)含水量不足時(shí)，水泥不能在混合料中完全水化和解水泥正常水化所需的水遣約為水泥重的20，對(duì)砂性土，完全水化達(dá)到最高強(qiáng)度的含水量較最佳密度的含水量為小；而對(duì)于粘性土則相反。 第43頁(yè)/共72頁(yè)4 混合料組成設(shè)計(jì) 1) 材料要求 (1) 土 和集料 土 同石灰土 第44頁(yè)/共72頁(yè) （2）水泥應(yīng)選用終凝時(shí)間鉸長(zhǎng)(宜6h以上)的水泥。旱強(qiáng)、快硬及受潮變質(zhì)的水泥不應(yīng)使用。宜采用標(biāo)號(hào)較低的水泥，如325號(hào)水泥。（3) 水 ： 飲用水 (1)強(qiáng)度和壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和壓實(shí)度應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)和所在路面結(jié)構(gòu)中的層位確定 如表12-6 第45頁(yè)/共72頁(yè) 2)混合料設(shè)計(jì)（同石灰土基本相同） (1)應(yīng)根

17、據(jù)指定的配比(包括最佳含量和最大干密度)，在水泥穩(wěn)定碎石層施工前1015d進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試配個(gè)檔次采用同種集料級(jí)配按規(guī)范則規(guī)定的方法，對(duì)每種水泥劑量作為平行試驗(yàn)的試件數(shù)量應(yīng)不少于9個(gè)。5 水泥穩(wěn)定粒料施工（1）水泥 同水泥土第46頁(yè)/共72頁(yè)（2）集料 1)集料顆粒的尺寸及級(jí)配組成根據(jù)規(guī)定。 高速公路和一級(jí)公路集料的壓碎值應(yīng)30，二級(jí)公路和二級(jí)以下公路集料的壓碎值應(yīng)0.6（高等級(jí)） R0.5 （二級(jí)以下） （2）施工與前相同 準(zhǔn)備下承層備料等特殊的由于： 施工期為冰凍前3個(gè)月 路拌分層備料的計(jì)算,第57頁(yè)/共72頁(yè)第58頁(yè)/共72頁(yè)1、路 拌第59頁(yè)/共72頁(yè)第60頁(yè)/共72頁(yè)2、廠拌攤鋪: 同前,

18、(用平地機(jī)即可) 松鋪系數(shù): 二灰土1.5-1.7 二灰集料1.3-1.5.碾壓: 同前,注意次序和錯(cuò)輪.壓實(shí)度第61頁(yè)/共72頁(yè) 附錄：路拌分層備料附錄：路拌分層備料計(jì)算過(guò)程A、已知某路面設(shè)計(jì)中，底基層（或基層）的結(jié)構(gòu)如圖有圖得該層壓實(shí)體積為：v實(shí) =（B+mH）HL B B H 1:m v實(shí) 該層壓實(shí)體積1:m 路面邊坡度L 該路段路線長(zhǎng) H 該層設(shè)計(jì)厚度b 該層上底寬 圖 某路面中（底）基層圖第62頁(yè)/共72頁(yè)V松=（B + m H）HLK 式中：V松該結(jié)構(gòu)松鋪體積 K 該層松鋪系數(shù) ,他等壓實(shí)前和壓實(shí)后 的體積比。 已知混合料由n種材料組成，其重量配比為： a1；a2 ；an 每種材料

19、的松容重分別為： 1、2、n，2 配料堆放形狀 堆方坡度為1:r， （為計(jì)算方便1:1）備料堆底寬為bn 為施工方便可取值為下承層頂寬的0.50.8 倍。第63頁(yè)/共72頁(yè)h2b n-1b 1h1hnS2S1b n hn-1SnSn-1各層面積計(jì)算根據(jù)攤鋪與配合比可列出下列方程：式中：Vi為第I種材料松方體積，i=1，n圖2 備料尺寸圖n1iiVV松nnnaaaVVV :212211方程組中同時(shí)約去路段長(zhǎng)L，變?yōu)閚nnniiaaaSSSHKmHbLKVS: ,:,:,:)(2122111實(shí)1：r第64頁(yè)/共72頁(yè)11112112211SaaSSaaSSSnnn將由方程2得到的下式代入方程1 ) )/()/()(1111niiiaaHKmHBS121212)/)(/(SaaS1211)/)(/(SaaSnn從而得出S1 及各層面積因?yàn)閚nnrhbb2)1(第65頁(yè)/共72頁(yè)nnnnhrhbS解此方程得：rrSbbhnnnn2/42例：某公路采用二灰砂底基層，已知：石灰、粉煤灰、砂的松方密度為:0.6、0.9、1.8 (g/cm3)石灰：粉煤灰：砂 = 1：3：6 ，路