无机结合料稳定类混合料.ppt
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1、6.无机结合料稳定类混合料,定义:在各种粉碎或原来松散的土、或矿质碎(砾)石、或工业废渣中,掺入一定数量的无机结合料(如石灰、水泥)及水,经拌和得到的混合料,经压实及养生后,具有一定的强度和稳定性,在广义上统称为无机结合料稳定类混合料,或无机结合料稳定土。,路面基层材料的类型粒料类:级配型集料、填隙碎石结合料稳定类:有机结合料沥青 无机结合料水泥、石灰、工业废渣 无机结合料石灰稳定类水泥稳定类水泥石灰稳定类石灰工业废渣稳定类,面层,基层,混合料矿质碎(砾)石、或工业废渣等细粒土、中粒土、粗粒土 结合料稳定类技术特性 优点:整体性强、承载能力大、较为经济 强度和刚度介于刚性混凝土和柔性粒料材料之
2、间,缺点:耐久性差、平整度低、易产生干缩裂缝、起尘等,主要内容无机结合料稳定类混合料的技术特性强度形成机理及其影响因素、收缩特性等无机结合料稳定类混合料的组成设计(实验法 击实试验、计算法填充理论),6.1 石灰稳定土,石灰土:用石灰稳定细粒土得到的混合料石灰稳定集料:用石灰稳定中粒土和粗粒土得到的混合料石灰砂砾土天然砂砾土、级配砂砾(无土)石灰碎石土天然碎石土、级配碎石(包括未筛分碎石)结构类型 骨架密实式:粒料80%悬浮式:粒料50%,6.1.1 石灰,6.1.1.1石灰的生产、消化与硬化1.石灰的煅烧:CaCO3CO2CaO(生石灰)欠火石灰 过火石灰陈伏2.石灰的消化:CaOH2OCa
3、(OH)2(消石灰粉)水化反应进行速度快 消化时体积急剧膨胀:过火石灰陈伏3.石灰的磨细生石灰粉 提高“过火石灰”的利用率 克服“过火石灰”对体积不安定的危害4.石灰的硬化:Ca(OH)2 结晶硬化 碳酸化硬化:CO2Ca(OH)2 CaCO3 石灰不宜在长期潮湿的环境中或有水环境中使用,6.1.1.2 石灰的品质要求,1)石灰的化学品质 f-CaO f-MgO含量判定石灰质量 CO2含量2)石灰的技术要求 未消化残渣含量 细度活性 游离水含量3)石灰的技术标准(教材P191)建材行业标准(JC):优等品,一等品和合格品 道路行业标准(JTJ03493):3个等级,6.无机结合料稳定类混合料,
4、定义:在各种粉碎或原来松散的土、或矿质碎(砾)石、或工业废渣中,掺入一定数量的无机结合料(如石灰、水泥)及水,经拌和得到的混合料,经压实及养生后,具有一定的强度和稳定性,在广义上统称为无机结合料稳定类混合料,或无机结合料稳定土。,无机结合料稳定混合料,半刚性基层材料,6.1 石灰稳定土,石灰土:用石灰稳定细粒土得到的混合料石灰稳定集料:用石灰稳定中粒土和粗粒土得到的混合料石灰砂砾土天然砂砾土、级配砂砾(无土)石灰碎石土天然碎石土、级配碎石(包括未筛分碎石)结构类型 骨架密实式:粒料80%悬浮式:粒料50%,6.1.2 石灰稳定土的技术性质,6.1.2.1 石灰稳定土的强度1)强度形成机理石灰与
5、细粒土离子交换反应石灰自身硬化火山灰反应机械压实,离子交换反应石灰中Ca+、OH土中Na+、K+交换减薄吸附水膜、土粒聚凝、易于压实,1)强度形成机理石灰与细粒土,石灰硬化胶结作用CaCO3 CO2CaO(生石灰)CaOH2O Ca(OH)2(消石灰)Ca(OH)2 结晶硬化 碳酸化硬化:CO2Ca(OH)2 CaCO3,1)强度形成机理石灰与细粒土,火山灰反应复习反应条件:碱活性激发剂Ca(OH)2 石灰 活性物质Al2O3、SiO2粘土Al2O3H2O Ca(OH)2 水化铝酸钙SiO2H2O Ca(OH)2 水化硅酸钙,1)强度形成机理石灰与细粒土,1)反应条件 具有活性物质:活性SiO
6、2和活性Al2O3 具有活性激发剂:激发活性材料潜在活性的物质 Ca(OH)2溶液(碱性激发剂)CaSO42H2O溶液(硫酸盐激发剂)2)反应机理 SiO2 Ca(OH)2H2O CaO SiO2mH2O 不定型水化硅酸钙(凝胶)Al2O3 Ca(OH)2H2O CaO Al2O3nH2O 不定型水化铝酸钙(凝胶)Al2O3 CaSO42H2O 水化硫铝酸钙(钙矾石),火山灰反应(又称二次反应),机械压实颗粒靠拢、形成紧密稳定结构总结:初期:离子交换 压实作用中、后期:氢氧化钙的结晶和碳酸化反应 火山灰反应,1)强度形成机理,2)石灰稳定土强度的影响因素石灰的质量与剂量、土质、养生条件与龄期,
7、石灰质量(活性:f-CaO含量、细度)剂量 土粘土矿物成分(Al2O3、SiO2)比表面积塑性指数IP 集料 图6-1 含水量石灰消解、火山灰反应 最佳含水量:压实图6-2 养生条件温度、湿度 龄期时间,图6-1 矿质混合料类型与强度的关系,单纯用石灰稳定无粘性或无塑性指数的集料,效果远不如用石灰土稳定的效果:石灰稳定粉质粘土的强度石灰稳定砂质粘土石灰稳定砂质粘土石灰稳定均质砂,在适宜的含水量下压实,可以取得最佳的压实效果最大干密度最佳含水量:压实功最佳含水量最大密实度 细料含量最佳含水量最大密实度 石灰剂量最佳含水量最大密实度,含水量与干密度的关系,3)强度指标,抗压强度无侧限抗压强度配合比
8、设计、施工质量控制 劈裂抗拉强度结构计算与验算 抗折强度,6.1.2.2 收缩特征及其影响因素,1)温缩:因温度变化而造成的收缩 新生凝胶矿物热胀冷缩程度大2)干缩:因含水量变化而造成的收缩 新生凝胶矿物产生干缩的主要因素 图6-3 收缩程度:石灰土悬浮式粒料密实式粒料 改善措施:选择材料、控制含水量、施工压实、养生条件,6.1.2.3 耐久性,收缩裂缝 图6-4 水稳定性:软化、冲刷 图6-5 抗冻性 石灰土和悬浮式石灰粒料禁止用作高等级路面的基层 只宜作为高等级路面的底基层,或一般交通量道路的基层,砂砾体积率与干缩系数的关系,石灰稳定砂砾干缩系数石灰土随着粒料含量,干缩系数,沥青路表翻浆,
9、6.1.3 石灰稳定类混合料组成材料的质量要求,石灰:3级以上消石灰 生石灰(磨细生石灰高速公路和一级公路)土:塑性指数范围宜为1520 硫酸盐含量不得超过0.8 有机质含量不得超过30集料:级配碎石、未筛分碎石、砂砾、碎石土、砂砾土、煤矸石、粒状矿渣 为无塑性指数的粒料或不含粘土的集料时:+15左右粘性土 级配良好(当级配不好时,宜外加某种集料改善其级配)最大粒径 压碎值水,6.1.4 石灰稳定类混合料的组成设计,6.1.4.1 设计要求 确定混合料中组成材料比例 石灰土:石灰剂量=石灰质量/干土质量 石灰集料:石灰:土:碎石(或砂砾)确定混合料的最大干密度max和最佳含水量06.1.4.2
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