第三章石料、穩(wěn)定土和工業(yè)廢渣路面和基層

1、第三章石料、穩(wěn)定土和工業(yè)廢渣路面和基層2第一節(jié) 塊石路面一、塊石路面一、塊石路面1、概念概念:2、分類(lèi)：、分類(lèi)：3、路面結(jié)構(gòu)：路面結(jié)構(gòu)：4、強(qiáng)度構(gòu)成：、強(qiáng)度構(gòu)成：5、優(yōu)缺點(diǎn)：、優(yōu)缺點(diǎn)：6、材料及施工、材料及施工由塊狀石料或混凝土預(yù)制塊手工鋪砌而成的路面。 條石、小方石； (整齊塊石) 高級(jí) 粗琢塊石； (半整齊塊石) 次高級(jí) 拳石、彈街石； (不整齊塊石) 中級(jí)基底的承載力，石料間的嵌鎖、摩擦。 耐重載、堅(jiān)固耐用、少塵、養(yǎng)護(hù)方便、抗滑；手工施工速度慢，耗勞力。3第二節(jié) 碎、礫石路面的力學(xué)特性一、碎、礫石路面的強(qiáng)度構(gòu)成1、純碎石材料： 抗剪強(qiáng)度的構(gòu)成：2、土石混合料 =c+ tg 按嵌擠原則產(chǎn)生

2、強(qiáng)度；c小、大因剪切時(shí)體積膨脹而需要克服的阻力粒料表面的相互滑動(dòng)摩擦因粒料重新排列而受到的阻力a、不含或含很少細(xì)料（嵌擠原則）b、含有足夠的細(xì)料來(lái)填充顆粒間的空隙c、含有大量細(xì)料而沒(méi)有粗顆粒與粗顆粒的 接觸，集料僅僅是“浮”在細(xì)料之中（密實(shí)原則）421KrKE第二節(jié) 碎、礫石路面的力學(xué)特性二、碎、礫石材料的應(yīng)力應(yīng)變特性（非線(xiàn)性性質(zhì)） 模量決定因素：三、碎、礫石材料的變形積累材料的級(jí)配、形狀、表面構(gòu)造、密實(shí)度、和含水量等不超過(guò)耐久疲勞應(yīng)力：一定次數(shù)變形基本不發(fā)展超過(guò)耐久疲勞應(yīng)力：導(dǎo)致破壞5第三節(jié) 碎、礫石路面與基層一、概念二、水結(jié)碎石路面強(qiáng)度構(gòu)成：材料要求： 用碎、礫石材料做基本的骨料，以石屑或

3、石渣嵌縫，經(jīng)碾壓后所構(gòu)成的路面結(jié)構(gòu)。其強(qiáng)度主要依靠石料的嵌擠作用以及填充結(jié)合料的粘結(jié)作用。 用大小不同的軋制碎石從大到小分層鋪筑，經(jīng)灑水碾壓后而形成的一種結(jié)構(gòu)層。由碎石之間的嵌擠作用以及碾壓時(shí)所產(chǎn)生的石粉漿的粘結(jié)作用形成的碎石級(jí)，有棱角近于立方體，長(zhǎng)條、扁平 10%6第三節(jié) 碎、礫石路面與基層二、泥結(jié)碎石路面強(qiáng)度構(gòu)成：材料要求：灌漿法施工： 以碎石作骨料，粘土作填充料和粘結(jié)料；經(jīng)壓實(shí)修筑而成的路面結(jié)構(gòu)。由碎石之間的嵌擠作用以及粘土的粘結(jié)作用碎石級(jí)，有棱角近于立方體長(zhǎng)條、扁平 20%；粘土的塑性指數(shù)以1215為宜；含量不超過(guò)混合料總重的15%18%準(zhǔn)備工作 (2)攤鋪石料 (3)初步碾壓灌泥漿

4、(5)撒嵌縫料 (6)碾壓7第三節(jié) 碎、礫石路面與基層三、泥灰碎石路面強(qiáng)度構(gòu)成：材料要求：用一定數(shù)量的石灰和土作粘結(jié)添縫料的碎石路面由碎石之間的嵌擠作用以及石灰漿的粘結(jié)作用碎石級(jí)，石灰與土的含量 20%總量；石灰為土重的812%8第四節(jié) 級(jí)配碎石（礫）石路面和基（墊）層一、級(jí)配碎、礫石路面與基、墊層的厚度和材料1、概念2、要求二、級(jí)配碎、礫石路面與基、墊層的施工 由各種集料和土按最佳級(jí)配原則修筑的路面和基層。經(jīng)壓實(shí)后能形成密實(shí)的結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度由摩阻力和粘結(jié)力構(gòu)成具有一定的水穩(wěn)性和力學(xué)強(qiáng)度。h=816cm 當(dāng)h16cm時(shí)分兩層鋪筑；石料強(qiáng)度級(jí)，按級(jí)配要求配比；(1)開(kāi)挖路槽；(2)備料運(yùn)輸；(3)鋪

5、料；(4)拌和與整形；(5)碾壓；(6)鋪封層9第五節(jié) 碎(礫)石路面的養(yǎng)護(hù)一、磨耗層與保護(hù)層1、磨耗層(1)最佳級(jí)配見(jiàn)JTJ014-97 公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范(2)作用：2、保護(hù)層(1)作用：(2)類(lèi)型： 以小顆粒材料組成最佳級(jí)配的混合料，鋪筑在中、低級(jí)路面上的結(jié)構(gòu)層(h=14cm)保護(hù)磨耗層，延長(zhǎng)其壽命，保證路面的平整度在磨耗層上用砂土材料鋪裝的薄層(h1cm)耐磨、提高平整性、延長(zhǎng)使用壽命松散性保護(hù)層：25mm的砂石材料穩(wěn)定性保護(hù)層：由粘土與砂構(gòu)成10第五節(jié) 碎(礫)石路面的養(yǎng)護(hù)二、碎（礫石）路面的養(yǎng)護(hù)維修與改善1、磨耗層的修理2、坑槽、車(chē)轍的修補(bǔ)3、路面松散和波浪的防治11第六節(jié) 無(wú)機(jī)

6、穩(wěn)定土路面一、概述1、穩(wěn)定土：2、常用穩(wěn)定土：3、技術(shù)措施：4、特點(diǎn)：采用一定的技術(shù)措施，使土成為具有一定的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的筑路材料稱(chēng)穩(wěn)定土。石灰土、水泥土、瀝青土、二灰（石灰粉煤灰）土等機(jī)械方法 (壓實(shí)）物理方法 (改善水溫狀況)加入摻加劑（有機(jī)結(jié)合料、無(wú)機(jī)結(jié)合料、高分子等）技術(shù)措施（熱加固、電化學(xué)） 結(jié)構(gòu)具有一定的板體性和抗拉強(qiáng)度，強(qiáng)度形成受溫度影響；強(qiáng)度和剛度隨齡期的增長(zhǎng)而不斷增長(zhǎng)，具有一定的剛性。12第六節(jié) 穩(wěn)定土材料的力學(xué)特性二、穩(wěn)定土材料的力學(xué)特征1、穩(wěn)定土材料的應(yīng)力應(yīng)變特性 特點(diǎn)：2、穩(wěn)定土材料的疲勞特性 公式： 疲勞壽命的決定因素：強(qiáng)度與模量隨齡期而不斷增長(zhǎng)，逐漸具有一定的剛性性

7、質(zhì)，在較寬的范圍內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變間基本上呈直線(xiàn)關(guān)系/ R=a+blgNf重復(fù)應(yīng)力與極限應(yīng)力之比f(wàn)/ s材料的強(qiáng)度與剛度；強(qiáng)度愈大剛度愈小壽命愈長(zhǎng)13第六節(jié) 穩(wěn)定土材料的力學(xué)特性三、無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的干縮特性主要指標(biāo)：干縮特性的次序： 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料經(jīng)拌和壓實(shí)后，由于水分揮發(fā)和混合料內(nèi)部的水化作用，混合料的水分會(huì)不斷減少。由此發(fā)生的毛細(xì)管作用、吸附作用、分子間力的作用、材料礦物晶體或凝膠體間層間水的作用和碳化收縮作用等引起的體積收縮。石灰穩(wěn)定類(lèi)水泥穩(wěn)定類(lèi)石灰粉煤灰穩(wěn)定類(lèi)干縮應(yīng)變、干縮系數(shù)、干縮量、失水量、失水率和平均干縮系數(shù)穩(wěn)定細(xì)粒土穩(wěn)定粒料土穩(wěn)定粒料14第六節(jié) 穩(wěn)定土材料的力學(xué)特性四、無(wú)機(jī)結(jié)

8、合料穩(wěn)定材料的溫度收縮特性溫縮特性的次序： 由于溫差產(chǎn)生的收縮。石灰土砂礫石灰粉煤灰水泥砂礫15第七節(jié) 石灰穩(wěn)定類(lèi)基層(底基層）一、概念一、概念二、石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度形成機(jī)理二、石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度形成機(jī)理1、離子交換作用、離子交換作用 在粉碎的土和原狀松散的土中摻入適量的石灰和水，按照一定技術(shù)要求，經(jīng)拌和，在最佳含水量下攤鋪、壓實(shí)及養(yǎng)生，其強(qiáng)度符合規(guī)定要求的路面基層稱(chēng)為石灰穩(wěn)定土基層。土X+Ca+ 土Ca+X+ 由于離子交換作用原來(lái)的鈉（鉀）土變成鈣土，土粒表面所吸附的離子由一價(jià)變成二價(jià)，減少了土粒表面吸附水膜的厚度，使土粒相互之間更為接近，分子引力隨著增加，許多單個(gè)土粒聚成小團(tuán)粒，組成一個(gè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

9、16第七節(jié) 石灰穩(wěn)定類(lèi)基層(底基層）2、碳酸化作用、碳酸化作用3、結(jié)晶作用、結(jié)晶作用Ca(OH)2+CO2 CaCO3+H2O CaCO3是堅(jiān)硬的結(jié)晶體，具有較高的強(qiáng)度和水穩(wěn)性，它對(duì)土的膠結(jié)作用使土的到了加固。由于該反應(yīng)的長(zhǎng)期性，它是石灰土后期強(qiáng)度的主要原因之一。 Ca(OH)2+ nH2O Ca(OH)2nH2O 由于結(jié)晶作用， 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。17第七節(jié) 石灰穩(wěn)定類(lèi)基層(底基層）4、火山灰作用、火山灰作用 上述所形成的熟石灰結(jié)晶網(wǎng)格和含水的硅酸鈣和鋁酸鈣結(jié)晶都是膠凝物質(zhì)，它具有水硬性并能在固體和水兩相環(huán)

10、境下發(fā)生硬化。這些膠凝物質(zhì)在土微粒團(tuán)外圍形成一層穩(wěn)定保護(hù)膜，填充顆粒間產(chǎn)生結(jié)合料，減少了顆粒間的空隙與透水性，同時(shí)提高密實(shí)度。這是石灰土獲得強(qiáng)度和水穩(wěn)定性的基本原因，但這種作用比較緩慢。xCa(OH)2+Al2O3+(n-1) H2O x CaO Al2O3 nH2OxCa(OH)2+SiO2+(n-1) H2O x CaOSiO2 nH2O18第七節(jié) 石灰穩(wěn)定類(lèi)基層(底基層）三、三、影響強(qiáng)度的因素及其對(duì)材料的要求 內(nèi)因： 外因： 1、土質(zhì) 2、灰質(zhì)土質(zhì)、灰質(zhì)、石灰劑量、含水量與密實(shí)度時(shí)間、溫度、濕度、機(jī)械壓實(shí)及行車(chē)作用 Ip（塑性指數(shù)）=1520為宜；Ip10時(shí)不宜用石灰穩(wěn)定；土易粉碎；易與

11、石灰充分混合；易成型；腐質(zhì)土10%; 有機(jī)酸鹽30%40%對(duì)于石灰水淬渣：CaO20%石灰質(zhì)量宜符合級(jí)以上 熱溶狀的鐵渣經(jīng)水驟冷，加速分解成松散的一種材料，一般宜用堿性水淬渣，且水淬 渣不宜長(zhǎng)久堆置，否則會(huì)自行膠結(jié)，品質(zhì)有所降低。31第八節(jié) 其它穩(wěn)定類(lèi)基層 煤渣：煤渣： 粉煤灰：粉煤灰： (3) 粗骨料粗骨料粗細(xì)搭配，略有級(jí)配；含煤量20%。 碎石、碎磚、高爐重礦渣等；細(xì)料不宜太多，否則鎖結(jié)強(qiáng)度不夠。 提高早期承載力，增進(jìn)顆粒間的鎖結(jié)力。32第八節(jié) 其它穩(wěn)定類(lèi)基層 3、特性特性 (1)水硬性水硬性： (2)緩凝性：緩凝性： (3)抗裂性好、抗磨性差抗裂性好、抗磨性差 (4)溫度影響較大溫度影響較大 (5)板體性好板體性好 4、常用工業(yè)廢渣基層、常用工業(yè)廢渣基層 (1)石灰煤渣基層石灰煤渣基層(二渣）二渣） 石灰石灰+煤渣煤渣+碎石碎石 (三渣）三渣）工業(yè)廢渣的主要成分為鈣、硅、鋁等屬硅酸鹽一類(lèi)材料有明顯的水硬性形成強(qiáng)度較晚，增長(zhǎng)時(shí)間較長(zhǎng)。 具有水硬性，強(qiáng)度與水穩(wěn)性比石灰土好。易產(chǎn)生冷縮、干縮