項(xiàng)目六 無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料

道路建筑材料項(xiàng)目六無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料學(xué)習(xí)重點(diǎn)231配合比組成設(shè)計(jì)方法無機(jī)結(jié)合材料的組成材料無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)3兩個(gè)基本概念無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料在破碎的或原來松散的土（包括各種粗、中、細(xì)粒土）中，摻入足量的水泥、石灰或工業(yè)廢渣材料和水，經(jīng)拌和得到的混合料，在壓實(shí)和養(yǎng)生后，抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定要求的混合料。半剛性材料用水泥、石灰或水硬性結(jié)合料等無機(jī)結(jié)合料處治的土或碎（礫），前期具有柔性的性質(zhì)，后期強(qiáng)度和剛度有大幅度的增長，但仍遠(yuǎn)小于水泥混凝土。這樣的混合料稱為半剛性材料?！顝?qiáng)度來源☆強(qiáng)度特征4“半剛性”的由來☆瀝青混合料、級(jí)配碎石無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料水泥混凝土<1200MPa柔性材料1300－1700半剛性>25000剛性材料☆由于無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的剛度介于柔性材料和剛性材料之間，因此也被稱為“半剛性材料”。特點(diǎn)穩(wěn)定性好抗凍性能強(qiáng)結(jié)構(gòu)自成板體耐磨性差用于路面基層、底基層水穩(wěn)性較差，不宜作路面面層，,穩(wěn)定土原材料鋪筑穩(wěn)定土碾壓成型6結(jié)構(gòu)定位☆大多用做瀝青路面或水泥路面的基層或底基層。面層瀝青混凝土水泥混凝土基層無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料底基層無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料土基壓實(shí)土改善土最適合這兩個(gè)層次的工作！集料類型無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的分類無機(jī)膠結(jié)材料穩(wěn)定土類穩(wěn)定粒料類水泥穩(wěn)定材料類石灰穩(wěn)定材料類綜合穩(wěn)定材料類石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定材料類石灰穩(wěn)定土水泥穩(wěn)定土水泥穩(wěn)定碎石水泥穩(wěn)定砂礫綜合穩(wěn)定土綜合穩(wěn)定砂礫無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土的組成材料土砂礫土砂土粉土粘土穩(wěn)定土有機(jī)質(zhì)、硫酸鹽含量高的土除外要求：wL<40,IP<20級(jí)配良好的土用無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定時(shí)，可節(jié)約無機(jī)結(jié)合料用量，可取得滿意效果；重粘土中粘土顆粒含量多，不易粉碎和拌和粉質(zhì)粘土的穩(wěn)定效果最佳重粘土用石灰穩(wěn)定時(shí)，容易使路面造成縮裂石灰使土粒膠結(jié)成為整體，密實(shí)性提高，水穩(wěn)性提高各種化學(xué)組成的石灰穩(wěn)定土鈣質(zhì)石灰比鎂質(zhì)石灰穩(wěn)定土的初期強(qiáng)度高水泥各種類型的水泥穩(wěn)定土硅酸鹽水泥比鋁酸鹽水泥穩(wěn)定效果好在保證土的性質(zhì)能起根本變化，且能保證穩(wěn)定土達(dá)到所規(guī)定的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的前提下，取盡可能低的水泥用量粉煤灰本身不具有粘結(jié)性作用加入土中起填充作用與石灰反應(yīng)的產(chǎn)物起膠結(jié)作用要求sio2Al2O3和Fe2O3總含量>70%，燒失量<20%，細(xì)度>2500cm2/g水飲用水，符合水泥混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)作用滿足形成強(qiáng)度的需要壓實(shí)時(shí)，使穩(wěn)定土具有一定塑性養(yǎng)生時(shí)，使穩(wěn)定土具有一定濕度無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)強(qiáng)度形成原理離子交換作用石灰穩(wěn)定土水泥穩(wěn)定土結(jié)晶作用火山灰作用碳酸化作用硬凝反應(yīng)離子交換反應(yīng)化學(xué)激發(fā)作用碳酸化作用降低土的塑性增加土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性12化學(xué)激發(fā)作用石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度形成原理1.強(qiáng)度作用原理（石灰穩(wěn)定材料）（1）離子交換作用（初期強(qiáng)度）離子交換作用指穩(wěn)定劑中高價(jià)陽離子在一定條件下替換土中某些低價(jià)金屬離子的作用（通過離子交換作用使土粒凝聚而增強(qiáng)粘聚力，并使水穩(wěn)性提高）。（2）碳酸化反應(yīng)（后期強(qiáng)度）碳酸化作用指消解石灰或水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣吸附空氣中的氣體，生成碳酸鈣的過程（2）氫氧化鈣的結(jié)晶反應(yīng)

土中氫氧化鈣濃度達(dá)到一定時(shí)，氫氧化鈣即會(huì)由飽和溶液轉(zhuǎn)變成為過飽和溶液，形成晶體。（由此土的密實(shí)度得以改善，強(qiáng)度提高，水穩(wěn)性也因晶體氫氧化鈣溶解質(zhì)比氫氧化鈣小而改善）（3）火山灰反應(yīng)（中后期強(qiáng)度）由和在氫氧化鈣激發(fā)下產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，生成類似水泥的水化產(chǎn)物——水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣?；鹕交易饔玫乃a(chǎn)物和結(jié)晶氫氧化鈣在團(tuán)粒外圍形成一層穩(wěn)定的保護(hù)膜，具有很強(qiáng)的粘結(jié)力。同時(shí)保護(hù)膜的隔離作用阻止水分進(jìn)入，使水的穩(wěn)定性提高。14二、力學(xué)性能1.強(qiáng)度作用原理a（水泥穩(wěn)定材料）（2）離子交換作用水泥水化產(chǎn)物中的Ca(OH)2含量很高，易形成富含Ca2+的堿性溶液環(huán)境；當(dāng)溶液中富含Ca2+時(shí)，因?yàn)镃a2+的電價(jià)高于K+、Na+等離子，因此與電位離子的吸引力較強(qiáng)，從而取代了K+、Na+，成為反離子，同時(shí)Ca2+使雙電層電位的降低速度加快。

Ca2+K+、Na+☆增加強(qiáng)度和穩(wěn)定性。15二、力學(xué)性能1.強(qiáng)度作用原理a（水泥穩(wěn)定材料）（3）化學(xué)激發(fā)作用Ca2+的化學(xué)激發(fā)作用當(dāng)粘土顆粒周圍介質(zhì)的pH值增加到一定程度時(shí)，粘土礦物中的部分SiO2和Al2O3的活性將被激發(fā)出來，與溶液中的Ca2+進(jìn)行反應(yīng)，生成新的礦物，這些礦物主要是硅酸鈣和鋁酸鈣系列，如4CaO?5SiO2?5H2O、4CaO?Al2O3?19H2O、3CaO?Al2O3?16H2O、CaO?Al2O3?10H2O等?！钤黾訌?qiáng)度和水穩(wěn)定性。16二、力學(xué)性能1.強(qiáng)度作用原理a（水泥穩(wěn)定材料）（4）碳酸化作用水泥水化生成的Ca(OH)2，除了可與粘土礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)外，還可以進(jìn)一步與空氣中的CO2發(fā)生碳化反應(yīng)并生成碳酸鈣晶體?！罘磻?yīng)緩慢，作用較弱。石灰穩(wěn)定土抗壓強(qiáng)度較高，板體性好用來穩(wěn)定塑性指數(shù)高的粘性土緩凝慢硬材料，便于施工缺乏優(yōu)質(zhì)粒料的地區(qū)，比較經(jīng)濟(jì)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)抗拉強(qiáng)度低，不宜用于重交通高等級(jí)公路路面基層石灰穩(wěn)定土基層收縮裂縫嚴(yán)重，表層易浸水軟化石灰穩(wěn)定土早期強(qiáng)度低，施工期短IP小的土穩(wěn)定達(dá)不到較高強(qiáng)度水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好強(qiáng)度可調(diào)整，適應(yīng)不同交通量的需要便于機(jī)械化施工，質(zhì)量得到保證缺乏優(yōu)質(zhì)粒料的地區(qū)，比較經(jīng)濟(jì)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)施工中易產(chǎn)生收縮裂縫水化受時(shí)間限制，對(duì)施工要求嚴(yán)格雨季施工困難適應(yīng)重交通、高速公路、機(jī)場跑道路面基層施工、養(yǎng)生用水量大，不宜用于干旱、缺水地區(qū)強(qiáng)度指標(biāo)飽水狀態(tài)下的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試件為高∶直徑=1∶1的圓柱體，不同顆粒大小的土應(yīng)采用不同的試件尺寸靜力壓實(shí)法制備等干密度試件穩(wěn)定劑類型結(jié)構(gòu)層位公路等級(jí)二級(jí)和二級(jí)以下公路（MPa）高速公路和一級(jí)公路（MPa）水泥穩(wěn)定類基層2.5～33～5底基層1.5～21.5～2.5石灰穩(wěn)定類基層≥0.8—底基層0.5～0.7≥0.8二灰混合料基層0.6～0.80.8～1.1底基層≥0.5≥0.6抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)密度壓實(shí)度土或其它筑路材料在施加外力作用下，能獲得的密實(shí)程度擊實(shí)試驗(yàn)擊實(shí)試驗(yàn)?zāi)M現(xiàn)場施工條件下，利用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化擊實(shí)儀具，試驗(yàn)材料的密度和相應(yīng)的含水量的關(guān)系變形性能縮縫干縮裂縫溫縮裂縫石灰土＞石灰砂礫＞二灰土＞二灰砂礫＞水泥砂礫石灰土＞石灰砂礫＞二灰土＞水泥砂礫＞二灰砂礫裂縫防治措施改善土質(zhì)控制含水率及壓實(shí)度摻加粗粒料降低Ip，摻加砂土、粉煤灰壓實(shí)時(shí)含水率比最佳含水率略低為好摻加砂、碎石、礫石疲勞特性水穩(wěn)定性抗凍穩(wěn)定性荷載重復(fù)作用的次數(shù)強(qiáng)度下降疲勞強(qiáng)度石灰粉煤灰穩(wěn)定材料的抗疲勞性能優(yōu)于水泥砂礫干濕循環(huán)試驗(yàn)凍融循環(huán)試驗(yàn)土中細(xì)粒含量穩(wěn)定結(jié)合材料密實(shí)度齡期水穩(wěn)定抗凍性無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的組成設(shè)計(jì)根據(jù)對(duì)某種穩(wěn)定材料規(guī)定的技術(shù)要求，選擇合適的原材料、摻配用量，確定結(jié)合料的種類和劑量及混合料的最佳含水量。設(shè)計(jì)依據(jù)強(qiáng)度耐久性無側(cè)限抗壓強(qiáng)度原材料試驗(yàn)顆粒分析試驗(yàn)液塑限試驗(yàn)相對(duì)密度試驗(yàn)擊實(shí)試驗(yàn)壓碎值試驗(yàn)有機(jī)質(zhì)含量試驗(yàn)硫酸鹽含量試驗(yàn)穩(wěn)定劑性質(zhì)試驗(yàn)材料組成設(shè)計(jì)劑量范圍擊實(shí)試驗(yàn)制備試件尺寸數(shù)量含水量干密度保濕保溫時(shí)間平均值標(biāo)準(zhǔn)差偏差系數(shù)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)下波動(dòng)限+0.5%~1.0%養(yǎng)生 測抗壓強(qiáng)度確定劑量實(shí)用劑量擊實(shí)試驗(yàn)①

抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)②確定劑量③25配合比設(shè)計(jì)1.配合比設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)（公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范JTJ034-2000）無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的7d飽水抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）

公路等級(jí)結(jié)合料類型二級(jí)和二級(jí)以下公路一級(jí)和高速公路石灰基層≥0.8－底基層0.5~0.7≥0.8水泥基層2.5~33~5底基層1.5~21.5~2.5石灰粉煤灰（1：2~1：4）基層0.6~0.80.8~1.1底基層≥0.5≥0.626擊實(shí)試驗(yàn)☆（1）取樣篩分從料場選擇有代表性的試樣，進(jìn)行篩分；（2）級(jí)配組成（礦料配合比）圖解法

試算法

“優(yōu)勢粒徑法”（所謂優(yōu)勢粒徑是指某種集料中在某級(jí)篩孔上占有絕對(duì)優(yōu)勢的粒徑，即分計(jì)篩余最大的粒徑）27擊實(shí)試驗(yàn)（3）制備不同結(jié)合料劑量的混合料試樣（混合料配合比）按不同類型的混合料，預(yù)估其用水量；至少需要制備三種劑量的混合料試樣；（4）確定各種混合料的最佳含水量和最大干密度進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，測定和計(jì)算干密度和含水量確定最佳含水量和最大干密度28抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)（1）制備無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試件按上述最佳含水量和最大干密度制備抗壓強(qiáng)度試件；平行試件的個(gè)數(shù)與偏差系數(shù)有關(guān)，一般為9～13個(gè)。（2）試件養(yǎng)