《路面基层检测》PPT课件.ppt
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1、第4章 路面基层底基层试验检测,【基 层】直接位于沥青面层下、用高质量材料铺筑的主要承重层或直接位于水泥砼面板下、用高质量材料铺筑的一层称做基层。基层可以是一层或两层,可以是一种或两种材料。【底基层】在沥青路面基层下、用质量较次材料铺筑的次要承重层或在水泥砼路面基层下、用质量较次材料铺筑的辅助层称做底基层。底基层可以是一层或两层,可以是一种或两种材料。按照土中单个颗粒的粒径大小和组成,将土分为三种:【细粒土】:颗粒的最大粒径9.5mm,且其中2.36mm的颗粒含量90%。【中粒土】:颗粒的最大粒径26.5mm,且其中19mm的颗粒含量90%。【粗粒土】:颗粒的最大粒径37.5mm,且其中31.
2、5mm的颗粒含量90%。,基层、底基层应具备性能:足够的强度、刚度、稳定性,平整度好、与面层结合良好。基层、底基层分类:按材料力学行为分三大类:按 材 料 组成分三大类:,半刚性类包括水泥稳定类、石灰稳定类、石灰工业废渣稳定类、综合稳定类 柔 性类包括有机结合料稳定类、粒料类 刚 性类包括贫砼、水泥砼、连续配筋水泥砼基层,无机结合料稳定类 有机结合料稳定类 粒 料 类,用 途:半刚性材料、粒料类材料可用于各级公路基层和底基层;刚性基层一般适用于重交通、特重交通或有特殊使用要求的路面基层。,一、无机稳定材料和粒料类材料的定义及分类(一)、无机结合料稳定材料定义及分类:在粉碎的或原状松散的土中掺入
3、一定量的无机结合料(水泥、石灰等)和水,经拌合得到的混合料在压实与养生后,其抗压强度符合规定要求的材料称为无机结合料稳定材料。包括水泥稳定土、石灰稳定土、石灰工业废渣稳定土、综合稳定土。,1.水泥稳定土【水泥稳定土】是用水泥做结合料所得的混合料的一个广义的名称,它包括用水泥稳定各种细粒土、中粒土和粗粒土。在经过粉碎的或原来松散的土中,掺入足量的水泥和水,经拌和得到的混合料在压实和养生后,当其抗压强度符合规定的要求时,称为水泥稳定土。包括水泥土、水泥砂、水泥石屑、水泥碎石、水泥砂砾等。【综合稳定土】在稳定各种土时,时常根据设计强度和耐久性等要求,以及地方材料的供应情况,同时用水泥和石灰、水泥和粉
4、煤灰稳定某种土得到的强度符合要求的混合料,简称综合稳定土。【水泥改善土】仅使用少量水泥改善各种土的塑性指数或提高其强度而达不到水泥稳定土规定的强度要求时,这种材料称为水泥改善土。水泥稳定土的适用范围:水泥稳定土可适用于各级公路的基层和底基层,但水泥土不得用做二级和二级以上公路高级路面的基层。水泥稳定中粒土和粗粒土用做基层时,水泥剂量不宜超过6%。必要时,应首先改善集料的级配,然后用水泥稳定。,2.石灰稳定土【石灰稳定土】在粉碎的或原来松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中,掺入足量的石灰和水,经拌合、压实及养生后得到的混合料,当其抗压强度符合规定要求时,称为石灰稳定土。包括石灰土、石灰砂砾土、石
5、灰碎石土、石灰级配砂砾、石灰级配碎石等。【石灰改善土】仅使用少量石灰改善级配砾石的塑性指数或提高级配砾石的强度,使其能适应做轻交通道路上沥青面层的基层,但达不到规定强度要求时,这种材料称做石灰改善土。石灰稳定土的适用范围:石灰稳定土适用于各级公路的底基层,以及二级和二级以下公路的基层。但石灰土不得用作二级公路的基层和二级以下公路高级路面的基层。,3.石灰工业废渣稳定土【石灰工业废渣稳定土】一定数量的石灰和粉煤灰或石灰和煤渣与其它集料相配合,加入适量水,经拌合、压实及养生后得到的混合料,当其抗压强度符合规定的要求时,称为石灰工业废渣稳定土(简称石灰工业废渣)。包括二灰、二灰土、二灰砂、二灰级配碎
6、石、二灰级配砾石、石灰煤渣土、石灰煤渣集料。【石灰工业废渣改善土】一定数量的石灰和粉煤灰或石灰和煤渣与其它集料相配合,加入适量水,经拌合、压实及养生后得到的混合料,当其抗压强度不符合规定要求时,称为石灰工业废渣改善土。石灰工业废渣稳定土的适用范围:石灰工业废渣稳定土适用于各级公路的基层和底基层,但二灰、二灰土、二灰砂不应作二级和二级以上公路高级路面的基层。,(二)、粒料类材料的定义及分类:粒料类基层是用加工轧制碎石(或砾石)按嵌挤原理铺压而成的结构。包括级配碎石、级配砾石、填隙碎石等。,二、无机结合料稳定土组成材料质量要求1.土1).水泥稳定土对土的要求:易于破碎,满足一定的级配,便于碾压成型
7、。.细粒土要求:土的不均匀系数5,液限40,塑性指数17。(实际工作中,宜选用均匀系数10,塑性指数17的土,宜用石灰稳定,或用水泥石灰综合稳定。有机质含量超过2%的土,必须先用石灰进行处理,闷料一夜后再用水泥稳定。硫酸盐含量超过0.25%的土,不应用水泥稳定。.集料压碎值要求:二级及二级以下公路:基层35%;底基层40%;高速公路、一级公路:基层、底基层30%。.集料的级配要求:最大粒径和颗粒组成应满足规范要求。根据集料级配,稳定类混合料的结构组成分二种类型:骨架密实型:适于高速公路、一级公路基层或上基层。悬浮密实型:适于各级公路基层、底基层。,2).石灰稳定土对土的要求:.细粒土要求:塑性
8、指数在15-20的粘性土及含有一定数量粘性土的中粒土、粗粒土均适宜用石灰稳定。用石灰稳定不含粘性土或无塑性指数的级配砂砾、级配碎石和未筛分碎石时,应添加15%左右的粘性土。塑性指数在15以上的粘性土用石灰和水泥综合稳定。塑性指数在10以下的亚砂土和砂土用水泥稳定。硫酸盐含量超过0.8%的土和有机质含量超过10%的土,不宜用石灰稳定。.集料压碎值要求:一般公路的底基层40%;高速公路和一级公路的底基层、二级以下公路基层35%;二级公路的基层30%。,3).石灰工业废渣稳定土对土的要求:.细粒土:宜采用塑性指数为12-20的粘性土(亚粘土),有机质含量超过10%的土不宜选用;.集 料:级 配:最大
9、颗粒和颗粒组成应满足规范要求;压碎值:集料压碎值要求同水泥稳定土。,2.水 泥6种通用水泥均可使用,应用较多。水泥选用注意两点:选用初凝、终凝时间较长的水泥,快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥不应使用;选用强度等级较低的水泥。3.石 灰石灰质量等级级以上。尽量缩短石灰存放时间,若需存放时间较长时,应采取覆盖封存措施,妥善保管。对于高速公路和一级公路,宜采用磨细生石灰粉。,4.粉煤灰粉煤灰中SiO2、Al2O3、Fe2O3的总含量70%,烧失量20%;比表面积2500cm2/g。干粉煤灰和湿粉煤灰均可使用。使用时,应将凝固的粉煤灰块打碎或过筛,同时清除有害杂质。5.煤 渣煤渣主要成分是SiO
10、2、Al2O3,松干密度在700-1100之间。最大粒径不应30mm,颗粒组成宜有一定级配,且不含杂质。,水泥稳定碎石基层施工,4.1 无机结合料稳定土的击实试验,一、目的和适用范围在规定的试筒内,对水泥稳定土(在水泥水化前)、石灰稳定土及石灰(或水泥)粉煤灰稳定土进行击实试验,以绘制稳定土的含水量-干密度关系曲线,从而确定其最佳含水量和最大干密度。试验集料的最大粒径宜控制在25mm以内,最大不得超过40mm(圆孔筛)。试验方法类别:分甲、乙、丙三类,见表4-1。二、仪器设备、试样准备、试验步骤 与土工击实相近,三、试验注意事项1三类试验方法的单位击实功相同,主要依据集料最大 粒径不同选用。甲
11、、乙类适于中、细粒土,丙类适于粗粒土。2.备料时,土团捣碎到能通过5mm筛。并注意不使粒料的 单个颗粒破碎或不使其破碎程度超过施工中拌合机械的破碎率。如试料是细粒土,将已捣碎的具有代表性的土过5mm筛备用(用甲法或乙法做试验);如果材料中存在超尺寸颗粒,应按如下办法处理:如试料中有5mm的颗粒,则先将试料过25mm的筛,如25mm颗粒含量20%,则过筛料留作备用(用甲法或乙法做试验);如试料中粒径25mm的颗粒含量过多,则将试料过40mm的筛备用(用丙法试验)。每次筛分后,均应记录超尺寸颗粒的百分率。,3.先将集料(土)按预定含水量备样、闷料。再将所需的 稳定剂加到浸润后的试料中、拌匀。加有水
12、泥的试样拌合后应在1h内完成击实试验,拌合后超过1h的试样应予作废(石灰稳定土、石灰粉煤灰稳定土除外)。4.试样击实后,试样超出试筒顶的高度不得6mm,超出高度过大的试件应该作废。5.测试样含水率时,烘箱温度应事先调整到110左右,以使放入的试样能立即在105-110的温度下烘干。6.凡已用过的混合料试样,一律不再重复使用。,7.结果整理:最大干密度用两位小数表示(g/cm3)。最佳含水量12%,用整数表示(即精确到1%);最佳含水量为6-12%,则用1位小数表示(即精确到0.5%);最佳含水量10%时,1.0%。,4.2 无机结合料稳定土的组成设计,无机结合料稳定土的组成设计是根据强度标准,
13、通过试验选取合适的原材料,确定结合料的合适剂量,并确定混合料的最佳含水量和最大干密度。一、设计标准现行规范规定:采用无侧限抗压强度指标作为无机结合料稳定类材料的设计标准。,二、原材料试验1.施工前,应进行各种原材料及稳定剂的物理力学性质检验。要求其质量合格。主要检测项目包括:1)颗粒分析试验:要求级配合格。2)液限、塑限、塑性指数试验;3)相对密度试验;4)击实试验;5)集料压碎值试验;6)有机质含量试验(必要时做);7)硫酸盐含量试验(必要时做);8)稳定剂试验:水泥主要检验凝结时间、强度等级;石灰、粉煤灰主要检验有效成分含量。2.对级配不良的碎石、碎石土、砂砾、砂砾土、砂等,宜改善其级配。
14、在进行无机结合料稳定土的组成设计之前,必须进行矿料(土料)混合料组成设计,其级配必须符合规范要求。,三、设计方法与步骤1)选定不同的灰剂量,配料。2)确定混合料的最佳含水量、最大干密度。3)计算试件干密度。4)制备试件。5)试件养生、测强、计算。6)确定灰剂量。,1)选定不同的灰剂量,配料:选定不同的灰剂量,制备同一种土样的混合料试件。2)确定混合料的最佳含水量、最大干密度:至少应做三个不同灰剂量混合料的击实试验,即最小剂量、中间剂量、最大剂量。3)计算强度试件干密度:按规定压实度分别计算不同灰剂量试件应有的干密度,即 计算干密度计=最大干密度*压实度K4)制备试件:按最佳含水量和计算干密度用
15、静压法制备强度试件。每个强度试件所需混合料质量 m=计(1+0.01w0)*V,V强度试件的体积,进行强度试验时,平行试验的最少试件数量应不小于规定。如试验结果的偏差系数大于规定值,则应重做试验,并找出原因,加以解决,如不能降低偏差系数,则应增加试件数量。,5)试件养生、测强、计算:试件在规定温度下保湿养生6d,浸水24h,按规程进行无侧限抗压强度试验,并计算平均值、标准差、偏差系数。6)确定灰剂量:根据试验结果及设计强度标准,选定合适的灰剂量,此灰剂量试件室内试验结果的算术平均值 应符合规范要求(表4-6)。,式中:Rd设计抗压强度MPa;S 试验结果标准差MPa;CV试验结果偏差系数(以小
16、数计);Z保证率系数,高速、一级公路保证率95%,Z=1.645;其它公路保证率90%,Z=1.282。,7)工地实际采用水泥剂量应比室内试验确定的剂量多0.5-1.0%:采用集中厂拌法施工时增加0.5%;采用路拌法施工时增加1%。8)水泥最小剂量应符合表4-7的规定。注:综合稳定土和其它无机稳定类材料的组成设计与上述步骤相同。,【例4-1】某新建二级公路,用石灰土作底基层材料。设计强度0.7MPa,试求设计石灰剂量。【解】设计步骤如下。1)原材(土、石灰)检测:现场采集土样进行土的物理性质试验,得wL=33.34%,Ip=10.31。2)初选5组灰剂量,进行灰土击实:查表4-5:底基层、土的
17、塑性指数12的粘性土,推荐石灰剂量分别为8%、10%、11%、12%、14%,做击实试验,测出不同灰剂量混合料的最佳含水量、最大干密度,见表4-8,不同灰剂量混合料的最佳含水量、最大干密度 表4-8,3)灰土制件:按最佳含水量、最大干密度制备满足施工压实度的石灰剂量分别为8%、10%、11%、12%、14%的混合料试件,每组6个。规范规定:二级和二级以下公路、石灰稳定细粒土、底基层,压实度标准值93%,则 每一组的计算干密度计=最大干密度*0.93,每个强度试件所需混合料质量m=计(1+0.01w0)*V,V强度试件的体积。按静压法制件。4)试件养生、测强:将制备试件保湿养生6d,浸水1d后进
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