路面基层2石灰稳定类基层课件.ppt
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- 路面 基层 石灰 稳定 课件
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1、无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料在粉碎的或原状松散的土中,掺入一定量的无机结合料(包在粉碎的或原状松散的土中,掺入一定量的无机结合料(包括水泥、石灰或工业废渣等)和水,经拌和得到的混合料在压括水泥、石灰或工业废渣等)和水,经拌和得到的混合料在压实与养生后,其实与养生后,其抗压强度符合规定要求抗压强度符合规定要求的材料称为的材料称为无机结合料无机结合料稳定材料稳定材料,以此修筑的路面基层称为,以此修筑的路面基层称为半刚性基层。半刚性基层。常见材料:常见材料:石灰稳定土石灰土石灰稳定碎石石灰碎石石灰稳定砂砾石灰砂砾石灰粉煤灰稳定土二灰土石灰粉煤灰稳定碎石二灰碎石石灰粉煤灰稳定砂砾二灰砂砾常见材
2、料:常见材料:水泥稳定土水泥土 水泥稳定碎石水泥碎石 水泥稳定砂砾水泥砂砾 水泥粉煤灰稳定土 水泥粉煤灰稳定碎石 水泥粉煤灰稳定砂砾无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料u优点:优点:稳定性好、抗冻性能强、结构本身自成板体。u缺点:缺点:耐磨性差。u特性:特性:强度和模量随龄期的增长而不断增长,逐渐具有一定的刚性性质。抗拉强度远小于抗压强度,材料的抗拉强度抗拉强度是路面结构设计的控制指标。由于水分挥发和混合料水化作用,该类材料都会发生体积收缩,也称干缩干缩现象。昼夜温差的变化使该类材料发生温度收缩。7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层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
3、在粉碎的土或原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中,掺入适量的石灰和水,按照一定技术要求,经拌和,在最佳含水量下摊铺、压实及养的石灰和水,按照一定技术要求,经拌和,在最佳含水量下摊铺、压实及养生,其生,其抗压强度符合规定要求抗压强度符合规定要求的路面(底)基层称为的路面(底)基层称为石灰稳定类石灰稳定类(底)(底)基层。基层。分类:分类:石灰土、石灰砂砾、石灰碎石。石灰土、石灰砂砾、石灰碎石。石灰稳定(底)基层定义:石灰稳定(底)基层定义:7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层石灰稳定土具有一定的抗压强度和抗弯强度,且强度随龄期逐渐增加。但其吸水性、透水性和水稳定性差,因此,适用于各级各级公路
4、底基层底基层和二级二级以下公路的基层基层。不得做高速公路高速公路或一级公路一级公路的基层基层。在冰冻地区的潮湿路段以及其他地区的过分潮湿路段,也不宜采用石灰土做基层和底基层。石灰稳定(底)基层应用范围:石灰稳定(底)基层应用范围:7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层1 1、石灰稳定材料的强度形成机理、石灰稳定材料的强度形成机理1 1)离子交换作用)离子交换作用 土具有胶体性质,表面带负电荷,并吸附钠离子、钾离子和氢离子,石灰中的钙离子会与其发生离子交换作用,形成钙土钙土,减小了土颗粒表面水膜厚度,分子引力增加。2 2)碳酸化作用)碳酸化作用 生成的碳酸钙是坚硬的晶体,具有较高的强度和水稳性,它
5、对土的胶结作用使土得到了加固。石灰土表面钙化后,形成硬壳层,进一步阻碍了二氧化碳的进入,碳化过程十分缓慢,是形成石灰土后期强度的主要原因。7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层1 1、石灰稳定材料的强度形成机理、石灰稳定材料的强度形成机理4 4)火山灰作用)火山灰作用3 3)结晶作用)结晶作用经过结晶作用,消石灰逐渐由胶体转化为晶体,晶体间能够相互结合,与土形成共晶体,从而使得土粒胶结成整体。土中充分的硅、钙离子是火山灰作用的前提,同时必须增加土的碱性;火山灰作用生成物具有水硬性性质,是构成石灰土早期强度的主要原因。7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层四种作用中,主要是离子交换作用与火山灰作用离
6、子交换作用与火山灰作用,是构成石灰土早期强度的主要因素,后期强度则更多源于碳酸化作用和结晶作用。由于石灰与土发生了一系列的相互作用,从而使土的性质发生根本的改变。在初期,主要表现为土的结团、塑性降低、最土的结团、塑性降低、最佳含水量增加和最大密实度减小佳含水量增加和最大密实度减小等。后期主要表现为结晶结构的形成,从而提高其板体性、强度和稳定性。1 1、石灰稳定材料的强度形成机理、石灰稳定材料的强度形成机理7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层2 2、石灰稳定材料的强度影响因素、石灰稳定材料的强度影响因素 土质 灰质 石灰剂量 含水率 密实度 石灰土的龄期 养生条件7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类
7、基层2 2、石灰稳定材料的强度影响因素、石灰稳定材料的强度影响因素1 1)土质:)土质:各种成因土都可用石灰稳定,但塑性指数低于10以下的低塑性土(这与水泥稳定土刚好相反)不适宜稳定,更适宜于稳定粘性土,尤其是塑性指数在1520的粘性土。原因:粘性颗粒的活性强、比表面积大、表面能大,掺入石灰稳定材料后,形成的四种作用比较活跃,因此石灰土强度随土塑性指数的增加而增大。重粘土虽然粘土颗粒含量重粘土虽然粘土颗粒含量高,但是不易粉碎和拌和,稳定效果反而不好。高,但是不易粉碎和拌和,稳定效果反而不好。7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层2 2、石灰稳定材料的强度影响因素、石灰稳定材料的强度影响因素2 2
8、)灰质)灰质:石灰应采用消石灰粉或生石灰粉,对高速公路或一级公路宜用磨细的生石灰粉。石灰质量应符合III级以上的技术指标,并要尽量缩短石灰的存放时间。7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层2 2、石灰稳定材料的强度影响因素、石灰稳定材料的强度影响因素 石灰剂量是石灰质量占全部土颗粒的干质量的百分率,即:石灰剂量石灰质量干土质量。石灰剂量对石灰稳定土的强度影响非常显著。在石灰剂量较低时(小于34),起稳定作用,土的塑性、膨胀、吸水量减小,使土的密实度、强度、和易性等得到改善;随着剂量的增加,强度和稳定性均提高,但但剂量超过一定范围后,强度反而降低。常用最佳剂量范围:对于粘性土及粉性土为814;对砂
9、性土则为916。最终根据结构层技术要求进行混合料组成设计。3 3)石灰剂量)石灰剂量7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层2 2、石灰稳定材料的强度影响因素、石灰稳定材料的强度影响因素3 3)石灰剂量)石灰剂量石灰剂量检测:石灰剂量检测:EDTAEDTA实验实验7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层2 2、石灰稳定材料的强度影响因素、石灰稳定材料的强度影响因素4 4)含水量)含水量:最佳含水量及略小于最佳含水量时最易压实达到较高的压实度。石灰稳定类材料的最佳含水量需要通过标准击实试验进行确定,经经验公式验公式为:石灰土的最佳含水量素土的最佳含水量拌和过程中的蒸发量(约在1.5%左右)石灰反应所需的
10、水(0.2石灰剂量)。5 5)密实度:)密实度:石灰稳定土的强度随密实度的增加而增长。实践证明,石灰稳定土的密实度每增减1%,强度约增减4%左右。而密实的石灰稳定土,其抗冻性、水稳定性好,缩裂现象也少。7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层2 2、石灰稳定材料的强度影响因素、石灰稳定材料的强度影响因素6 6)龄期)龄期:石灰稳定土的强度随龄期增长,一般初期强度较低,前期(12个月)的增长速率较后期快。其强度与龄期的关系可表示为:R1一个月龄期的抗压强度;Rtt个月龄期的抗压强度;系数,约0.10.5。1tRRt7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层2 2、石灰稳定材料的强度影响因素、石灰稳定材料的
11、强度影响因素7 7)养生条件(温度与湿度)养生条件(温度与湿度):温度高,物理化学反应快,强度增长快;反之强度增长慢,在负温条件下甚至不增长。因此,要求施工期的最低温度应在5以上,并在第一次重冰冻(-35)到来之前1个月1个半月完成。在一定潮湿条件下养生强度的形成比在一般空气中养生要好。7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层2 2、石灰稳定材料的强度影响因素、石灰稳定材料的强度影响因素 1)土质:塑性指数为1520的粘性土较好。【总结】: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)含水量:通过标准击实试验确定最佳含水量。7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层2 2、石灰稳定材料的
12、强度影响因素、石灰稳定材料的强度影响因素 4)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%。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%,抗压强度平均增加14.1%)。【总结】:7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层2 2、石灰稳定材料的强度影响因素、石灰稳定材料的强度影响因素(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,强度增长期可达810年以上。【总结】:7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层4 4、石灰稳定类材料的混合料设计、石灰稳定类材料的混合料设计 石灰土的强度标准根
13、据相应的公路等级和在路面结构中的层位而定。在规定温度保湿养生6d、浸水ld后无侧限抗压强度标准见表。1)石灰土的强度标准)石灰土的强度标准表12-7 石灰稳定细粒土的强度和压实度标准7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层4 4、石灰稳定类材料的混合料设计、石灰稳定类材料的混合料设计 2)混合料的设计步骤)混合料的设计步骤 根据强度标准,通过试验选取合适的土,确定最佳的石灰剂量和混合料的最佳含水量。7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层4 4、石灰稳定类材料的混合料设计、石灰稳定类材料的混合料设计(1 1)制备同一种土样、不同石灰剂量的石灰土混合料。)制备同一种土样、不同石灰剂量的石灰土混合料。做基
14、层用:做基层用:砂砾土和碎石土:5%、6%、7%、8%、9%。塑性指数小于12的粘性土:10%、12%、13%、14%、16%。塑性指数大于12的粘性土:5%、7%、9%、11%、13%。做底基层用:做底基层用:塑性指数小于12的粘性土:8%、10%、11%、12%、14%。塑性指数大于12的粘性土:5%、7%、8%、9%、11%。2)混合料的设计步骤)混合料的设计步骤7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层4 4、石灰稳定类材料的混合料设计、石灰稳定类材料的混合料设计 2)混合料的设计步骤)混合料的设计步骤(2 2)确定混合料的最佳含水量和最大干密度(用标准重)确定混合料的最佳含水量和最大干密度
15、(用标准重型击实试验)。型击实试验)。至少做三个不同石灰剂量三个不同石灰剂量混合料的击实试验,即最小剂量、中间剂量和最大剂量,其余两个混合料的最佳含水量和最大干密度用内插法确定。7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层4 4、石灰稳定类材料的混合料设计、石灰稳定类材料的混合料设计 2)混合料的设计步骤)混合料的设计步骤(3 3)按最佳含水量与工地预期达到的压实密度制备试件,)按最佳含水量与工地预期达到的压实密度制备试件,进行强度试验,根据强度标准,选定合适的石灰剂量。进行强度试验,根据强度标准,选定合适的石灰剂量。试件在规定温度试件在规定温度(冰冻地区冰冻地区202022,非冰冻地区,非冰冻地区2
16、5252)2)下保湿养生下保湿养生6d6d,浸水,浸水1d1d,进行无侧限抗压强度,进行无侧限抗压强度试验,室内试验的平均抗压强度应符合试验,室内试验的平均抗压强度应符合vadCZRR17.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层4 4、石灰稳定类材料的混合料设计、石灰稳定类材料的混合料设计 2)混合料的设计步骤)混合料的设计步骤 【注注】:工地实际采用的石灰剂量工地实际采用的石灰剂量应比室内试验确定的剂量稍多一些,集应比室内试验确定的剂量稍多一些,集中厂拌法施工时,可只增加中厂拌法施工时,可只增加0.5%;路拌;路拌法施工时,宜增加法施工时,宜增加1%。7.3 石灰稳定类基层石灰稳定类基层5 5、石
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