12章无机结合料稳定材料及路面ppt课件.ppt
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1、复习,1、排水的目的2、路基排水设施3、路面排水设施,第十二章,无机结合料稳定路面,主要内容,第一节 概述第二节 无机结合料稳定材料的特性第三节 石灰稳定类基层/底基层第四节 水泥稳定类基层/底基层第五节 工业废渣稳定类基层/底基层(自学)第六节 水泥稳定类基层工程应用实例(自学),重点,无机结合料稳定材料定义: 在粉碎的或原状松散的土中掺入一定量的水泥、或石灰、或工业废渣等无机结合料及水,拌和得到混合料经压实和养生后,其抗压强度符合规定要求的材料。 由于无机结合料稳定材料的刚度处于柔性材料(如沥青混合料)和刚性材料(如水泥混凝土)之间,所以也称为半刚性材料,由其铺筑的结构层称为半刚性层。 无
2、机结合料稳定材料的特点: 板体性好,具有一定的抗拉强度; 稳定性好,抗冻性强; 强度和刚度随着龄期而增长; 经济性好; 干缩温缩大,耐磨性差,抗疲劳性也稍差。,1、无机结合料稳定材料及其特点,第一节 概述,水稳碎石的摊铺与碾压,二灰稳定碎石的摊铺、碾压与养护,1)原材料土(广义):细粒土、粗粒土、巨粒土无机结合料:水泥、石灰、工业废渣等 2)无机结合料稳定材料种类: 细粒土: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、二灰稳定碎石(二灰碎石)、水泥碎石土、 水泥稳定碎石、二灰砂、水泥砂 无土:二灰、二渣、水泥矿渣等,2、无机结合料稳定材料的种类,1)强度和模量随龄期增长而变
3、化,不同种类材料的强度变化规律也不同; 2)有较好的板体性,具有一定的抗拉性能; 3)用抗压强度与抗压回弹模量、劈裂强度与劈裂回弹模量、抗弯拉强度与抗弯拉弹性模量、干缩与温缩等来衡量材料的性能; 4)应力应变特性与原材料和结合料的性质与用量、混合料的含水量及密实度以及龄期、温度等有关。,第二节 无机结合料稳定材料的物理力学特性,1、无机结合料稳定材料的应力应变特性,无机结合料稳定材料的强度与时间和温度有关。所以要按不同龄期(7d、28d、90d、180天等)和不同的温度(淮河以北地区 20、淮河以南地区 25 )来测定试件的强度,抗压和劈裂测定用圆柱体试件。,弯拉强度试验示意图,设计龄期:不同
4、无机结合料稳定材料的强度和模量随龄期增长的速度不同,在路面结构设计时的参数设计龄期,对于水泥稳定类材料的劈裂及模量的龄期为90天,对于石灰或者二灰稳定类的龄期为180天,水泥粉煤灰稳定类为120天,材料组成设计7天的抗压强度。设计指标:由于半刚性基层材料的抗拉强度远小于其抗压强度,因此抗拉强度(劈裂强度)是路面结构设计的主要指标,抗压强度是材料组成设计的主要指标。,无机结合料稳定材料的设计龄期,所谓疲劳是指在荷载反复作用下,材料的极限强度会随着作用次数的增加而降低的现象;一般有劈裂疲劳和小梁疲劳试验。无机结合料的疲劳寿命一般取决于重复应力与重复荷载作用前的一次性极限应力的比值,试验证明,用双对
5、数方程或单对数方程表示较合理,为: 或,2、无机结合料稳定材料的疲劳特性,无机结合料稳定材料拌和压实后,由于水分挥发及其内部的水化作用引起干燥收缩。湿度在材料使用过程中总有变化,但一般更多考虑的是材料在成型之初的湿度降低影响。,3、无机结合料稳定材料的干缩特性,1)收缩机理(原因) 毛细管作用 吸附作用 分子间力作用 矿物晶体或凝胶体层间水作用 碳化收缩作用2)衡量方法 一般衡量材料的体积变化相对较难,因此,实际中往往采取一维单向变化测定来反映材料的收缩性能,通过收缩应变及收缩系数来表征材料的收缩性能大小。,3)干缩影响因素: 无机结合料稳定材料的干缩特性(最大干缩应变和平均干缩系数)的大小与
6、结合料的类型、剂量、被稳定材料的类别、粒料含量、小于0.6mm细颗粒含量、试件含水量和龄期等有关。 4)几种材料的干缩比较 对稳定粒料类,三类半刚性材料的干缩特性的大小次序为:石灰稳定类水泥稳定类石灰粉煤灰稳定类 对于稳定细粒土,三类半刚性材料的收缩性的大小排列为:石灰土水泥土和水泥石灰土石灰粉煤灰土 5)干缩的发生与预防 选择稳定剂种类与用量; 控制材料成型时的含水量及成型时机; 保湿养生。,4、半刚性材料的温度收缩 1)收缩原理: 由固相、液相和气相组成。半刚性材料的外观胀缩性是三相的不同温度收缩性的综合效应表现。 一般气相大部分与大气贯通,在综合效应中影响较小,可以忽略,原材料中砂粒以上
7、颗粒的温度收缩系数较小,粉粒以下的颗粒温度收缩较大。 2)无机结合料稳定材料的温缩影响因素 无机结合料稳定材料温度收缩的大小与结合料类型和剂量、被稳定材料的类别、粒料含量、龄期等有关,3)不同材料的温缩比较 石灰土砂砾(16.710-6)悬浮二灰粒料(15.310-6)密实式二灰粒料(11.410-6)和水泥砂砾(57水泥剂量为101510-6) 4)温缩的发生时节及控制 时节:冬季低温 控制:选择材料种类与配比,经过一定龄期的养生,半刚性材料的变形以温度收缩为主。,半刚性基层修建初期,半刚性材料同时受到干燥收缩和温度收缩的综合作用。,在粉碎的土或原状松散的土(包括各种粗、细粒土)中,掺入适量
8、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,其抗压强度符合规定要求的路面(底)基层称为石灰稳定类(底)基层。用石灰稳定细粒土得到的混合料简称石灰土,所做成的基层称石灰土基层(底基层)。石灰稳定不但具有较高的抗压强度,而且也具一定的抗弯强度,且强度随龄期逐渐增加。因此,一般可用于低等级公路的基层或底基层。石灰稳定土因其水稳定性较差,不应做高速公路或一级公路的基层,必要时可以用作底基层。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,1、石灰稳定(底)基层,第三节 石灰稳定类基层/底基层,1 )离子交换作用 土具有胶体性质,表面带负电荷,并吸附钠离
9、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,减小了土颗粒表面水膜厚度,分子引力增加。2)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。,2、石灰稳定材料的强度形成机理,3)火山灰作用,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。4)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
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