無機料在破碎或原狀松散的土壤中混合一定量的水泥、石灰、工業(yè)廢物等武吉廖結合材料和水,壓縮和養(yǎng)生后獲得的壓縮強度符合規(guī)定的材料。
無機粘結材料穩(wěn)定材料的剛度介于柔性材料(如瀝青混合材料)和剛性材料(如水泥混凝土)之間,因此也稱為半剛性材料,其鋪裝的結構層稱為半剛性層。
1、無機料穩(wěn)定土材料包括:(1)水泥穩(wěn)定土,(2)石灰穩(wěn)定土,(3)石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定和綜合穩(wěn)定土。
2、無機混合料的特點 :
(1)板體性好,具有一定的抗拉強度;
(2)穩(wěn)定性好,抗凍性強;
(3)強度和剛度隨著齡期而增長;
(4)經(jīng)濟性好;
(5)干縮溫縮大,耐磨性差,抗疲勞性也稍差。
3、無機料的類別:
1、原材料
(1)土(廣義):細粒土、粗粒土、巨粒土
(2)無機結合料:水泥、石灰、工業(yè)廢渣等
2、無機結合料穩(wěn)定種類:
細粒土:二灰土、水泥土、石灰土、水泥石灰土、三灰土
粗粒土:二灰碎石土、二灰穩(wěn)定碎石(二灰碎石)、水泥碎石土、水泥
穩(wěn)定碎石、二灰砂、水泥砂
無土:二灰、二渣、水泥礦渣等。
無機料穩(wěn)定材料的特性
1、無機結合料穩(wěn)定材料的應力—應變特性
1)強度和模量隨齡期增長而變化,不同種類材料的強度變化規(guī)律也不
同;
2)有較好的板體性,具有一定的抗拉性能;
3)用抗壓強度與抗壓回彈模量、劈裂強度與劈裂回彈模量、抗彎拉強度與抗彎拉彈性模量、干縮與溫縮等來衡量材料的性能;
4)應力—應變特性與原材料和結合料的性質(zhì)與用量、混合料的含水量及密實度以及齡期、溫度等有關。
2、無機結合料穩(wěn)定材料的設計齡期
設計齡期:不同無機結合料穩(wěn)定材料的強度和模量隨齡期增長的速度不同,因此,在路面結構設計時的參數(shù)設計齡期,
水泥穩(wěn)定類材料的齡期:90天;
石灰或者二灰穩(wěn)定類的齡期:180天;
水泥粉煤灰穩(wěn)定類:120天。
設計指標:由于半剛性基層材料的抗拉強度遠小于其抗壓強度,因此抗拉強度(劈裂強度)是路面結構設計的主要指標,抗壓強度是材料組成設計的次要指標。
材料組成設計7天的抗壓強度。
3、無機結合料穩(wěn)定材料的疲勞特性所謂疲勞是指在荷載反復作用下,材料的極限強度會隨著作用次數(shù)的增加而降低的現(xiàn)象
4、無機結合料穩(wěn)定材料的干縮和溫縮無機結合料穩(wěn)定材料拌和壓實后,由于失水干燥,或降溫影響而收縮。由此可引起收縮應力及開裂破壞。
一般衡量材料的體積變化相對較難,因此,實際中往往采取一維單向變化測定來反映材料的收縮性能,通過收縮應變及收縮系數(shù)來表征材料的收縮性能大小。
(1)干燥收縮
1)收縮機理
毛細管作用
吸附作用
分子間力作用
礦物晶體或凝膠體層間水作用
碳化收縮作用
2)干縮影響因素:無機結合料穩(wěn)定材料的干縮特性(最大干縮應變和平均干縮系數(shù))的大小與結合料的類型、劑量、被穩(wěn)定材料的類別、粒料含量、小于0.6mm細顆粒含量、試件含水量和齡期等有關。
3)幾種材料的干縮比較
對穩(wěn)定粒料類,三類半剛性材料的干縮特性的大小次序為:石灰穩(wěn)定類>水泥穩(wěn)定類>石灰粉煤灰穩(wěn)定類;對于穩(wěn)定細粒土,三類半剛性材料的收縮性的大小排列為:石灰土>水泥土和水泥石灰土>石灰粉煤灰土。
4)干縮的發(fā)生與預防
① 選擇穩(wěn)定劑種類與用量;
② 控制材料成型時的含水量及成型時機;
③ 保濕養(yǎng)生。
(2)溫度收縮
1)收縮原理:由固相、液相和氣相組成。半剛性材料的外觀脹縮性是三相的不同溫度收縮性的綜合效應表現(xiàn)。一般氣相大部分與大氣貫通,在綜合效應中影響較小,可以忽略,原材料中砂粒以上顆粒的溫度收縮系數(shù)較小,粉粒以下的顆粒溫度收縮較大。
2)無機結合料穩(wěn)定材料的溫縮影響因素無機結合料穩(wěn)定材料溫度收縮的大小與結合料類型和劑量、被穩(wěn)定材料的類別、粒料含量、齡期等有關。
3)不同材料的溫縮比較
石灰土砂礫(16.7×10-6)>懸浮二灰粒料(15.3×10-6)>密實式二灰粒料(11.4×10-6)和水泥砂礫(5~7%水泥劑量為10~15×10-6)
4)溫縮的發(fā)生時節(jié)及控制時節(jié):冬季低溫控制:選擇材料種類與配比
5、施工注意事項
(1)注意無機結合料穩(wěn)定材料類型選擇穩(wěn)定細粒土如石灰土、水泥土、石灰水泥土及二灰土不宜用作高等級道路瀝青路面的基層,原因在于:
①穩(wěn)定細粒土的干縮和溫縮性均較穩(wěn)定粗粒土的干縮和溫縮性大很多,因此穩(wěn)定細粒土基層可能會產(chǎn)生相對更加嚴重的收縮裂縫,并反射到瀝青面層上形成反射裂縫;
②裂縫產(chǎn)生后,雨水的浸入會加劇穩(wěn)定細粒土基層及瀝青路面的病害;
③穩(wěn)定細粒土基層對施工環(huán)境和工序的要求更加嚴格,會導致施工污染或者施工質(zhì)量差等不利情況。
(2)注意施工季節(jié);
(3)注意材料組成設計;
(4)注意施工含水量、壓實度、強度等控制在規(guī)定的范圍;
(5)注意養(yǎng)生與保濕;
(6)注意減少施工車輛的養(yǎng)生期間的作用。
石灰穩(wěn)定基層
在粉碎的土或原狀松散的土(包括各種粗、細粒土)中,摻入適量的石灰和水,按照一定技術要求,經(jīng)拌和,在含水量下攤鋪、壓實及養(yǎng)生,其抗壓強度符合規(guī)定要求的路面基層稱為石灰穩(wěn)定類基層。
用石灰穩(wěn)定細粒土得到的混合料簡稱石灰土,所做成的基層稱石灰土基層(底基層)。 石灰穩(wěn)定不但具有較高的抗壓強度,而且也具一定的抗彎強度,且強度隨齡期逐漸增加。因此,一般可用于低等級公路的基層或底基層。
石灰穩(wěn)定土因其水穩(wěn)定性較差不應做高速公路或一級公路的基層,必要時可以用作底基層。在冰凍地區(qū)的潮濕路段以及其他地區(qū)的過分潮濕路段,也不宜采用石灰土做基層。
2、石灰穩(wěn)定材料的強度形成機理
(1)離子交換作用
(2)碳酸化作用
(3)結晶作用
(4)火山灰作用
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