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* 基层(底基层)施工技术 * 基层(底基层) 无机结合料稳定类(半刚性型) 粒料类 水泥稳定类 石灰稳定类 综合稳定类 嵌锁型 级配型 * 石灰稳定土:在粉碎的或原来松散的土中(包括各种粗粒土、中粒土和细粒土),掺入一定数量的石灰和水,经拌合摊铺压实及养生后,抗压强度和耐久性符合要求时,称为石灰稳定土水泥稳定土:土+水泥+水,经拌合、压实石灰工业废渣稳定土(分两类:石灰粉煤灰、石灰其它废渣):石灰+工业废渣的一种或两种+水,拌合、压实、养生二灰土:石灰+粉煤灰+细粒土(含砂)的混合料二灰砂粒:二灰+级配砂砾二灰碎石:二灰+级配碎石半刚性基层材料:无机结合料稳定类材料 * 半刚性基层材料的显著特点:整体性强、承载力高、刚度大、水稳性好,而且较为经济;

在我国,半刚性材料已广泛用于修建高等级公路及城市道路路面基层或底基层.

* 主要介绍以下内容: 半刚性基层材料的强度形成原理 半刚性基层施工 *

第一节 半刚性基层材料的 强度形成原理 主要介绍以下内容: 半刚性基层材料的强度形成原理 半刚性基层对原材料的一般要求 混合料配合比设计的一般原则与试验项目 二灰稳定类材料的早强问题 * 半刚性基层材料的强度形成原理石灰稳定类材料强度形成原理水泥稳定类材料强度形成原理综合稳定类材料强度形成原理半刚性基层材料的缩裂特性 * 石灰稳定类材料强度形成原理形成原理石灰稳定类包括:石灰土、石灰砂砾土、石灰碎石土等,强度形成主要指石灰与细粒土的相互作用.土中掺入石灰,石灰与土发生强烈的作用,使土的工程性质发生变化.初期土结团、塑性降低、最佳含水量增大、最大密实度减小;

后期变化主要表现在结晶结构的形成,从而提高土的强度与稳定性. * 石灰加入土中发生反应主要有:离子交换反应Ca(OH)2(氢氧化钙)的结晶碳酸化和火山灰反应.结果:石灰土的刚度增大、强度与水稳定性提高离子交换反应石灰加入土中,在水的参与下离解成Ca2+和(OH)-离子,Ca2+与粘土胶体颗粒反离子层上的K+、Na+离子发生离子交换,胶体吸附层减薄,粘土胶体颗粒发生聚结.离子交换是石灰土初期强度形成的主要原因. * Ca(OH)2的结晶反应 石灰+水 含水结晶体石灰吸收水分形成含水晶体,所生成的晶体相互结合,与土粒结合起来形成共晶体,把土粒结成整体,使石灰土的水稳性得到提高.碳酸化反应Ca(OH)2与空气中的CO2反应生产CaCO3.但石灰土的表层发生碳酸化反应后,形成一层硬壳,从而阻碍CO2的渗入,使碳酸化反应过程较长.是石灰土后期强度增长的主要原因之一. * 火山灰反应土中的活性硅铝矿物在石灰的碱性激发下解离,在水的参与下与Ca(OH)2反应生成含水的硅酸钙和铝酸钙的过程,是一种水稳性良好的结合料.火山灰反应是在不断吸收水分的情况下逐渐发生的,因而具有水硬性性质.碳酸化与火山灰反应对提高石灰土的强度与稳定性起着决定性作用. * 影响石灰土强度与稳定性的主要因素 主要因素:土质、石灰的质量与剂量、养生条件与龄期土质各种成因的亚砂土、亚粘土、粉土类土和粘土类土都可以用石灰来稳定.石灰土的强度随土的塑性指数增加而增大;

石灰土的强度随土的PH值的增大而增大;

石灰土强度有随土中CaCO3含量增加而增大;

石灰土的强度随土的硅铝率的增大而减少. * 石灰质量与剂量 各种化学组成的石灰均可用于稳定土.白云石石灰的稳定效果优于方解石石灰;

活性CaO十MgO的含量越高,稳定效果越好;

石灰细度愈大,效果越好;

生石灰稳定土的效果优于熟石灰稳定土.但应注意成型时间,对一般磨细生石灰与土拌匀后闷料约3h成型效果最佳;

石灰剂量的增加,石灰土的强度和稳定性提高,但当剂量超过一定范围,将导致石灰土的强度下降;

石灰土的最佳剂量随土质不同而异,土的分散度越高最佳剂量越大;

养生条件及龄期最佳石灰剂量也与养生及龄期有关,在28d内,石灰大的强度随着龄期的增长而增大,28d后基本趋于稳定.二者符合指数规律. * 水泥稳定类材料强度形成原理形成原理水泥稳定类包括水泥稳定砂砾、水泥稳定砂砾土、水泥稳定碎石土、水泥稳定土等,其强度的形成主要是水泥与细粒土的相互作用.水泥矿物与土中的水分发生强烈的水解和水化反应,同时从溶液中分解出Ca(OH)2并形成其它水化物.水泥的各种水化物生成后,有的自行继续硬化形成水泥石骨架,有的与土相互作用.其作用形式有:离子交换及团粒化作用、硬凝反应、碳酸化作用. * 离子交换及团粒化作用在水泥水化后的胶体中,Ca2+与粘土矿物表面的Na+和K+离子发生当量交换.结果使大量的土粒形成较大的土团.由于水泥水化生成物Ca(OH)2具有强烈的吸附活性,使这些较大的土团粒进一步结合起来,形成水泥土的链条状结构,并封闭土团之间的孔隙,形成稳定的联结. * 硬凝反应随着水泥水化反应的深入,溶液中析出大量Ca2+,当Ca2+的数量超过离子交换需要量后,则在碱性环境中使组成粘土矿物的SiO2,和Al2O3的一部分或大部分同Ca2+进行化学反应,生成不溶于水的稳定的结晶矿物(即硬凝反应),增大了土的强度.碳酸化作用水泥水比物中的游离Ca(OH)2不断吸收水中的HCO3-和空气中的CO2,生成CaCO3.这种反应能使土固结,提高土的强度,但比硬凝反应的作用差一些. * 影响强度与稳定性的因素主要因素有:土质、水泥成份与剂量、水土质土的矿物成分除有机质或硫酸盐含量高的土外,各种砂砾土、砂土、粉土和粘土均可用水泥稳定;

有少量蒙脱石类矿物和不含腐殖质的各种碳酸盐土、粘土用水泥稳定后可取得良好效果;

* 土的粒度成分就土的粒度而言,适宜于用水泥稳定的土的范围相当广泛.但要达到规定的强度,水泥剂量随粉粒和粘粒含量的增加而增高.因此,稳定重粘土水泥用量过高而不经济,且重粘土难于粉碎和拌和.水泥稳定级配良好的土,既可节约水泥,又能取得满意的稳定效果. * 水泥的成分与剂量同一种土,水泥矿物成分是决定水泥稳定土强度的主导因素;

一般情况下,硅酸盐水泥的稳定效果较好,铝酸盐水泥较差;

水泥的矿物成分相同时,水泥稳定土的强度随着水泥比表面和活性的增大而提高.在硬化条件相似的情况下,水泥的矿物成分相同时,随着水泥分散度的增大,其化学活性和硬化能力也增大;

水泥稳定土的强度随水泥剂量的增加而增加,但考虑到水泥稳定土的抗温缩与抗干缩以及经济件,应有一个合理的水泥用量范围. * 含水量当混合料中含水量不足时,水泥就要与土争水,若土对水有较大的亲和力,就不能保证水泥完成水化和水解作用;

水泥稳定土需要湿法养生.以满足水泥水化的需要;

水泥稳定土的强度随龄期的增长而增长,二者之间大致呈指数关系. * 综合稳定类材料强度形成原理以水泥或石灰为主要结合剂、外掺少量活性物质石灰粉煤灰(简称二灰)稳定类 二灰稳定类包括二灰、二灰土、二灰砂、二灰砂砾、二灰碎石等;

单纯用石灰稳定砂性土效果一般较差,采用二灰综合稳定效果显著提高;

粉煤灰是一种火山灰物质,含有活性的氧化硅和氧化铝,在石灰的碱性激发及相互作用下生成含水硅铝酸钙.新生的胶凝物质晶体有较强的胶结能力和稳定性.优点:抗冻性提高、温度收缩性减小,早期强度低,后期强度高 * 水泥石灰综合稳定类土是一种分散度极高的材料,能与水泥水化的产物发生各种反应,破坏水泥正常水化与硬化的条件,使水泥不能充分发挥自身应有的作用.为改善水泥在土中的硬化条件,提高水泥稳定效果,常在掺加水泥的同时掺加少量其它添加剂.石灰是水泥稳定土中常用的添加剂之一.在水泥稳定之前,先往土中掺入少量的石灰,可加速水泥的硬化过程,减少水泥用量;

掺加石灰可扩大水泥稳定土的适用范围. * 半刚性基层材料的缩裂特性 半刚性基层材料的缺点是抗变形能力低,在温度或湿度变化时易开裂,沥青面层较薄时易形成反射裂缝,严重影响路面的使用性能.半刚性基层材料的收缩分为温缩与干缩两种.若以最佳含水量状态下各种半刚性基层按温缩系数的大小排序为: 石灰土>

石灰砂砾>

二灰>

水泥砂砾>

二灰砂砾按干缩系数的大小排序为: 石灰土>

石灰砂砾>

二灰>

二灰砂砾>

水泥砂砾 * 半刚性基层的收缩开裂,对于含土较多的材料以干缩为主,对于含集料较多的材料以温缩为主;

干缩主........