第六章 无机结合料稳定类混合料
无机结合料稳定基层
．概述在各种粉碎或原状松散地土、碎(砾)石、工业废渣中，掺入适当数量地无机结合料(如水泥、石灰或工业废渣等)和水，经拌和得到地混合料在压实与养生后，其抗压强度符合规定要求地材料称为无机结合料稳定类混合料，以此修筑地路面基层称为无机结合料稳定基层.文档收集自网络，仅用于个人学习无机结合料稳定路面具有稳定性好、抗冻性能强、结构本身自成板体等特点，但具耐磨性差，因此广泛用于修筑路面结构地基层和底基层.文档收集自网络，仅用于个人学习粉碎地或原状松散地土按照土中单个颗粒(指碎石、砾石、砂和土颗粒)粒径地大小和组成，将土分成细粒土、中粒土和相粒土.不同地土与无机结合料拌和得到不同地稳定材料，例如石灰土、水泥土、水泥砂砾、石灰粉煤灰碎石等.文档收集自网络，仅用于个人学习无机结合料稳定材料种类较多，其物理、力学忭质各有特点，使用时应根据结构要求、结合料和原材料地供应情况及施工条件进行综合技术、经济比较后选定.文档收集自网络，仅用于个人学习由于无机结合料稳定材料地刚度介于柔性路面材料和刚性路面材料之间，常称之为半刚性材料.以此修筑地基层或底基层亦称为半刚性基层或半刚性底基层.在我国已建成地高速公路和一级公路中，大多数路面采用了无机结合料稳定类基层.近几十年来，不少国家也越来越多地采用水硬性无机结合料处治粒料和处治土作为沥青路面地基层和底基层.其原因主要有：文档收集自网络，仅用于个人学习①车辆轴载增大和交通量增加对路面地承载能力要求越来越高，无机结合料处治基层地沥青路面更能适应现代重型交通地需要.文档收集自网络，仅用于个人学习②优质石料地料源日益减少.使用无机结合料处治材料，可以使用原先不能应用地质量较低地石料，甚至使用当地地土.这样可以避免远运优质石料，从而节约大量成本.文档收集自网络，仅用于个人学习．无机结合料稳定类材料地力学性质．．强度特征无机结合料稳定类材料是一种半刚性材料，各种半刚性材料都具有一定地抗拉强度.测定半刚性材料地抗拉强度有种方法：一种方法是利用梁式试件，采用三分点加载，进行弯拉试验，测得地抗拉强度为抗弯拉强度；第二种方法是用圆柱体试什直接拉伸测得地直接抗拉强度；第三种方法是用圆柱体试件沿其直径方向用线压力进行试验，直到被破坏，该强度称为间接抗拉强度或劈裂强度.同一种材料，用不同地方法测得地抗拉强度是不同地.近年来，部分文档收集自网络，仅用于个人学习第页国家建议采用抗拉强度来检验无机结合料稳定类材料层本身地强度，但广泛使用地无机结合料稳定类材料强度指标通常是无侧限抗压强度.文档收集自网络，仅用于个人学习试验证明，对于一定地混合料，各种强度参数间是有直接联系地，但这种联系并不十分紧密，可能与集料类型有关.根据美国地比较试验结果，强度低地混合料地弯拉强度约为抗压强度地／，强度高地混合料地弯拉强度约为抗压强度地／，并可用下列关系式表示：文档收集自网络，仅用于个人学习由于无侧限抗压强度是比较容易确定地参数，因此它是研究无机结合料稳定类材料性质以及施工质量控制时最经常采用地指标.我国地规范也都采用这个强度指标.而个抗拉强度指标中，间接抗拉强度地试验是最简便地.它使用地仪器简单，可以使用做抗压强度试验地仪器和试模，操作方便，试验精度也较高，因此，有些国家采用间接抗拉强度作为无机结合料稳定类材料及热拌沥青混合料地抗拉强度指标，并把它用到路面设计地应力验算中.文档收集自网络，仅用于个人学习．．应力一应变特性无机结合料稳定类材料地强度和刚度都随龄期而增长，因此往往早期强度低，后期强度高.测定其应力应变特性关系时，应采用最符合路面结构实际工作状态地试验方法—三轴压缩试验.通过试验发现，这一类材料地应力一应变关系曲线呈现出非线性性状.同土一样，其弹性模量是三向主应力地函数.然而，在应力水平较低时(低于极限应力％)，应力应变曲线可近似视为线性地，按回弹应变量确定地回弹模量值，可以近似视为常数.文档收集自网络，仅用于个人学习在不具备三轴压缩试验条件时，可采用室内承载板法测定尤机结合料稳定类材料早期抗压回弹模量.承载板试验地试件为直径×高＝×，承载板直径为．，面积为.试验时取承载板地单位压力为～，逐级加载，同时记录承载板地沉降量，回弹模量值按下式计算：文档收集自网络，仅用于个人学习无机结合料稳定类材料地回弹模量值主要同土类、结合料剂量及龄期、侧限应力有关，在较大范围内变动.级配碎(砾)石地平均回弹模量值为～，而采用不同结合料稳定后地半刚性材料地回弹模量值则高达～，刚性材料水泥混凝土弹性模量为，因此，无机结合料稳定材料地刚性介于柔性及刚性材料之间，这就是它被称为半刚性基层地原因.文档收集自网络，仅用于个人学习．．疲劳特征疲劳破坏是在小于材料极限强度地应力反复作用下所产生地累积破坏.所谓疲劳性能是指某种材料对不同水平应力地反复作用地反应，它以构成破坏所需荷载作用次数(疲劳寿命)来表示，通常用不同应力水平达到破坏时地荷载反复作用次数所绘成地散点图来说明.试验文档收集自网络，仅用于个人学习第页。
第6章-无机结合料稳定类混合料概要
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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
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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。
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石灰不宜在长期潮湿的环境中或有水环境中使用
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1）石灰的化学品质 ⑴ f-CaO＋ f-MgO含量——判定石灰质量 ⑵ CO2含量 2）石灰的技术要求 ⑴ 未消化残渣含量 ⑵ 细度——活性 ⑶ 游离水含量
6.0 石灰的品质要求
3) 石灰的技术标准（教材P191） ⑴ 建材行业标准（JC）：优等品，一等品和合格品 ⑵ 道路行业标准（JTJ034－93）：3个等级
结构类型 骨架密实式：粒料≈80% 悬浮式：粒料≤50%
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石灰土
石灰稳定土
石灰集料
悬浮式 密实式
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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——石灰与细粒土
离子交换反应 石灰自身硬化 火山灰反应
机械压实
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1) 强度形成机理——石灰与细粒土
离子交换反应
——石灰中Ca+ +、OH－～土中Na+、K+交换
无机结合料稳定土混合料配合比设计
无机结合料稳定土混合料配合比设计一、分类：水泥稳定土、石灰稳定土、石灰工业废渣稳定土、级配碎石、级配砾石和填隙碎石； 二、材料组成设计三、水泥稳定土混合料配合比设计步骤 1、备样：水、砂、石； 2、配制剂量：（1）做基层用：中粒土和粗粒土：3%、4%、5%、6%、7%。
砂土：6%、8%、9%、10%、12%。
其他细粒土：8%、10%、12%、14%、16%。
（2）做底基层用：中粒土和粗粒土：2%、3%、4%、5%、6%。
砂土：4%、6%、7%、8%、10%。
其他细粒土：6%、8%、9%、10%、12%。
3、确定各种混合料的最佳含水量和最大干密度，至少做三组不同结合料剂量的混合料击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量。
其他两个剂量混合料的最佳含水量和最大干密度，用内插法确定。
4、按最佳含水量和计算得到的干密度（按规定的现场压实度计算）制备试件进行强度试验时，作为平行试验的试件数量应符合规定。
最少的试验数量5、试件在规定温度（北方20±2℃，南方25±2℃）下保湿养生6d ，浸水1d ，然后进行无侧限抗压强度试验，并计算抗压强度试验结果的平均值和偏差系数。
水泥稳定土的强度标准表6、根据强度标准，选定合适的结合料剂量。
此剂量的试件室内试验结果的平均抗压强度7R （7d ）应符合：()v a d C Z R R -≥1/7或()d v a R C Z R ≥-17d R ——设计抗压强度；v C ——试验结果的偏差系数（以小数计）；a Z ——标准正态分布表中随保证率而变的系数，重交通道路上应取保证率95%，此时a Z =1.645；其他道路上应取保证率90%，此时a Z =1.282。
7、考虑到室内试验和现场条件的差别，工地实际采用的结合料剂量应较室内试验确定的剂量多0.5%～1.0%。
采用集中厂拌法施工时，可只增加0.5%，采用路拌法施工时，宜增加1.0%。
四、水泥稳定碎石混合料配合比设计示例：1、原材料选定（1）水泥；（2）碎石：碎石集料级配规定范围2、确定水泥剂量的掺配范围水泥剂量按4%、5%、6%、7%四种比例配制混合料，即水泥：碎石为4：100，5：100，6：100，7：100。
第六章无机结合料稳定类混合料
•第六章无机结合料稳定类混合料
亦为CaO;
➢ 消石灰粉：将块状生石灰用适量的水消化而得的粉末，亦
称熟石灰，其主要成分为Ca(OH)2。 由于石灰原料中常含有碳酸镁成分，经煅烧生成的生
石灰中，或多或少含有氧化镁成分。建材行业标准中，根 据石灰中氧化镁含量按表6-2将石灰分为钙质石灰和镁质石 灰两类。
•第六章无机结合料稳定类混合料
6.1.1.1石灰的生产、消化与硬化
石灰土强度的形成与发展是通过机械压实、离 子交换反应、氢氧化钙结晶和碳酸化作用，以及火山 灰反应等一系列复杂、交织的物理-化学作用的过程来 完成的。
•第六章无机结合料稳定类混合料
离子交换反应：从石灰氢氧化钙中游离出的钙离子和氢氧根离子与粘土
矿物中的钠、氢离子发生离子交换，其结果使得粘土颗粒吸附水膜减薄， 促使土粒凝集和凝聚，形成稳定团粒结构。
⑴ 建材行业标准（表6-3）：将生石灰、生石灰粉和消石灰粉分
。 为优等品、一等品和合格品三个等级
•第六章无机结合料稳定类混合料
⑵ 道路行业标准（JTJ034－93）仍按袁国家标准 （GB1594-79）将生石灰和消石灰分别划分为3个等 级（见表6-4）
•第六章无机结合料稳定类混合料
6.1.2 石灰稳定土的技术性质
•第六章无机结合料稳定类混合料
无机结合料稳定性经压实成型并经养护后，可形成板 体结构，当其7d的抗压强度符合设计要求(表6-1)时，可 以作为道路路面结构中的基层或底(垫)基层，称为结合料 稳定类基(垫)层，在道路工程中，这类材料有被称之为半 刚性基层材料。
第6章无机结合料稳定类混合料详解
第六章 无机结合料稳定类混合料
(2)干燥收缩及影响因素分析 石灰稳定土的干燥收缩主要是由于水分蒸发而产生的。 a.水分蒸发使毛细管压力增大，从而产生收缩； b.毛细水蒸发完后，材料中的吸附水开始蒸发，颗粒 表面水膜变薄，颗粒间距变小，分子力增加，引起宏观体 积进一步收缩。本阶段的体积收缩要远大于前一阶段的收 缩。
温缩：因温度变化而造成反射裂缝 干缩：因含水量变化而造成
11
第六章 无机结合料稳定类混合料
(1)温度胀缩原因及影响因素分析 石灰稳定土的体积收缩是由固体矿物组成和液相的热 胀缩构成的。稳定土中的固体矿物组成包括原材料矿物和 新生矿物。 原材料中粘土矿物的胀缩性较大，新生矿物如氢氧化 钙、氢氧化镁、水化硅酸钙和水化铝酸钙的热胀缩性较大。 含粒料的石灰稳定集料比石灰土的温缩系数低得多。 随着龄期的增长，各类新生矿物不断增多，温度收缩 系数随龄期的增加而有所降低，初期增长速率较快．后期 较慢。 在石灰稳定土中液相的热胀缩系数比固相部分的热胀 缩系数大4～7倍，主要是毛细管作用引起。在干燥和饱水 状态下，稳定土的温缩系数值远比含水而非饱水状态下的 值小。
土的强度形成。
湿度：适当的湿度为火山灰反应提供了必要的结晶水，
但湿度过大会影响石灰中氢氧化钙的结晶硬化，从而影响 石灰土强度的形成。
石灰稳定土中的火山灰反应的进程缓慢，其强度随着 龄期的增大而增长，甚至到180d时，石灰稳定土的强度还 会继续增长。
10
第六章 无机结合料稳定类混合料
2.石灰稳定土的体积收缩特征
路路面结构的基层、底基层或垫层。
基层
板
体 结
底基层
构
垫层
2
第六章 无机结合料稳定类混合料
2.按结合料品种分类
无机结合料稳定土材料1
二、水泥稳定土的收缩特性--------与水泥混凝土相同 1.温缩特征：热胀冷缩
一般来讲，稳定的颗粒尺寸越大，温缩效应越小。
2.干缩特征：干缩湿胀
水泥稳定土的干缩系数受粒料含量、矿物成分、水泥剂量和含水率 等因素的影响。 水泥稳定土中的黏土成分越高，土的塑性指数越大，混合料的干缩 现象越严重。 粒料土的塑性指数越大，含水率对干缩性的影响也越大。
第一节 无机结合料稳定类混合料分类和强度特征 一、分类 1.按土或集料粒径分类------按单颗粒的粒径大小和颗粒组成
1）细粒土：是指混合料中颗粒的最大粒径小于10mm，且其中小于2mm的 颗粒含量不少于90%； 2）中粒土：是指混合料中颗粒的最大粒径小于30mm，且其中小于20mm的 颗粒含量不少于85%； 3）粗粒土：是指混合料中颗粒的最大粒径小于50mm，且其中小于40mm的 颗粒含量不少于85%；
试件的制备
④ 向盘内加水和石灰，拌匀，放到密闭容 器中浸润备用。水泥在试验前一小时加， 超一小时作废。 ⑤ 浸润时间：粘性土 12-24 小时，粉土 8-16 小时，砂砾土4小时，砂砾碎石含土少的 可以2小时。
按预定干密度制件
①计算制备一个预定干密度的试件,需要混合料. M1=PdVK(1+0.01w) V---试模的体积（cm3 ） Pd---稳定土试件的干密度 （g /cm3 ） w---稳定土混合料含水量（%） K－稳定土要求的压实度（％） ②装模－压件（静压法或击实）－脱模 ③ 称质量 M2 （小、中、大试件分别准确到 1g 、 2g 、 5g 。） －量试件高度h，准确到0.1mm。
（2）最佳含水率的计算
o w / c k a 1 a / 100g
水泥稳定粒料的最佳含水率 粒料的面湿饱水率
无机结合料稳定材
第七章无机结合料稳定材料1 ．概述定义：在粉碎的或原来松散的土中掺入一定量的无机结合料(包括水泥、石灰或工业废渣等)和水，经拌和得到的混合料在压实与养生后，其抗压强度符合规定的要求的材料称为无机结合料稳定材料。
以此修筑的路面称为无机结合料稳定路面。
特点：无机结合料稳定路面具有稳定性好、抗冻性能好、结构本身自成板体等特点，但其耐磨性差。
因此广泛用于修筑路面结构的基层和底基层。
（1）具有一定的抗拉强度，且各种材料的抗拉强度有明显的不同。
（2）环境温度对半刚性材料强度有很大的影响；（3）强度和刚度都随龄期增长；（4）刚度较柔性路面大，但比刚性路面小；（5）承载能力和分布荷载能力大于柔性路面；（6）容许弯沉小于柔性路面；（7）容易产生收缩裂缝。
土种类：粉碎的或原来松散的土按照土中单个颗粒(指碎石、砾石和砂颗粒)的粒径的大小和组成，将土分成细粒土、中粒土和粗粒土。
细粒土：颗粒的最大粒径小于10mm，且其中大于2mm的颗粒不少于90%。
中粒土：颗粒的最大粒径小于30mm，且其中大于20mm的颗粒不少于85%。
粗粒土：颗粒的最大粒径小于50mm，且其中大于40mm的颗粒不少于85%。
无机结合料稳定材料种类：不同的土与无机结合料拌和得到不同的稳定材料。
例石灰土、水泥土、水泥砂砾、石灰粉煤灰碎石等。
无机结合料稳定材料种类较多，其物理、力学性质各有特点，应根据结构要求，掺加剂和原材料的供应情况及施工条件，进行综合技术、经济比较后确定。
使用场合：由于无机结合料稳定材料其刚度介于粒料和水泥混凝土之间，常称此为半刚性材料，以此修筑的基层或底基层亦称为半刚性基层。
2 ．无机结合料稳定材料的特性无机结合料稳定材料的力学特征包括应力-应变关系、疲劳特性、收缩特性、温缩特性。
2．1无机结合料稳定材料的应力-应变特征设计龄期无机结合料稳定路面的重要特点之一是强度和模量随龄期的增长而不断增长，逐渐具有一定的刚性性质。
一般规定水泥稳定类材料设计龄期为三个月，石灰或二灰稳定类材料设计龄期六个月。
第六章 无机稳定材料
3）主要种类：目前的使用率依次为［水稳混合料、
二灰混合料、石灰土混合料］。
6.1 概 述
2. 关于无机结合料混合料
4）通常用途：主要用于路面的(底)基层。
8
5）基本特性：半刚性明显、板体性好、耐磨性差、
颗粒性、粘弹性…
6.1 概 述
2. 关于无机结合料混合料
6）材料要求：
① 石灰的CaO+MgO含量，
军事工程（Military Engineering）
土木工程含：公路、铁路、房建、港航、水利… 土木工程四大范畴：材料、结构、工艺、维修。
6.1 概 述
1. 材料的学科属性
2）土工材料(Geomaterials)：
5
用于土木工程的主体材料，如土、石、砖、碎砾石、水
稳混合料、二灰混合料、BM、CC等非金属材料。 其物理结构有三大类： 颗粒性材料 水硬性胶结材料 均质性材料
2. 力学特性
1）强度构成特性：c-φ值。 2）强度形成过程：［是c-φ值此消彼长的长时间过程］ 初期类似于石灰土混合料，后期类似于水稳混合料。 3）影响因素：石灰和粉煤灰的活性成份与剂量、土与集
26
料
的种类、养生温度和龄期、压实程度etc. 4）应力应变特性：半刚性特性（E）； 颗粒性特性（K，σ3） 水硬性胶结特性（龄期、水）；
石灰，等级［优等品、一等品、合格品］；
2)一般用于低等级公路的路面(底)基层； 3)工程上以石灰土为主，但目前使用极少。
6.3 石灰稳定类混合料 (石灰土混合料)
2. 力学特性
1）强度构成特性：c-φ值。 2）强度形成过程：［是c-φ值此消彼长的过程］ 离子交换作用，碳酸化作用，结晶作用，火山灰作用。 3）影响因素：石灰的品质与剂量、土与集料的种类、
无机结合料稳定材料(道路建筑材料课件)
合适的水泥剂量试件室内试验结果的平均抗压强度应符合公式（7-1）的
要求：
R ·（1－ Z aCv ）≥ Rd
式中：
C CV—— 一组试验的强度变异系数。 v
S R
2
S
R Ri
n 1
二、材料组成设计步骤
9. 确定工地上实际采用的水泥剂量
➢此剂量试件室内试验结果的强度代表值Rd0应不小于强度标准值Rd 即Rd0≥Rd ，当Rd0＜Rd时，应重新进行配合比试验。
3.设计计算
（33.设）计强计度算检验 按压实度为98%计算出不同水泥剂量下的水泥稳定碎石试件的干密度， 按此干密度和最佳含水率制备试件。进行7d无侧限抗压强度试验。
无机结合料稳定材料的组成设计例题
[例3-1] 设计某地二级公路路面基层用水泥稳定碎石的配合比。
3.设计计算
（34.设）计确计定算水泥的最佳剂量 从表3-13可知，满足Rd0≥Rd的水泥最佳剂量为5.0%。根据施工条件， 工地上实际采用的水泥剂量为5.5%，该水泥稳定碎石的最大干密度为 2.205g/cm3，最佳含水率为5.9%。
击实试验及强度检测结果
无机结合料稳定材料的组成设计例题
[例3-1] 设计某地二级公路路面基层用水泥稳定碎石的配合比。
2.原材料选用
（1）集料
选用四种单级配集料，集料规格为4#（19~31.5）mm、 3#(9.5~19)mm、2#(4.75~9.5)m、 1#(0.075~4.75)mm。根据混合料级配要求，确定掺配 比例为4#：3#：2#：1# = 19%：28%：22%：31%。
（34.设）计确计定算水泥的最佳剂量
从表3-13可知，满足Rd0≥Rd的水泥最佳剂量为5.0%。根据施工条件，工 地上实际采用的水泥剂量为5.5%，该水泥稳定碎石的最大干密度为 2.205g/cm3，最佳含水率为5.9%。
无机结合料稳定类材料
8
2 水泥稳定类混合料 (水稳混合料)
2. 力学特性
1）强度构成特性：c-φ值。 2）强度形成过程：［是c-φ值此消彼长的过程］
①水化硬凝反应，②离子交换作用，③碳酸化作用。
9
3）影响因素：原材料（水泥、集料）的品质、剂量、水、
温度、压实、龄期etc.
4）应力应变特性：半刚性特性（E）；
3
显然，无机结合料混合料 土工材料 [物理结构?]
3
1概 述
1. 材料的学科属性
3）基本力学性质：颗粒性 与 粘弹性。
路面材料大多具有这样的二重性。
4
1概 述
2. 关于无机结合料混合料
1）材料通识：［如何认识、介绍、考察一个材料］
5
产源 制作工艺 产品特征 使用性能。
2）基本定义：在土或碎(砾)石中加入无机结合料，
举例：《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)的规定.
水泥稳定类材料的压实度(%)及7d无侧限抗压强度(MPa)
层位
稳定 特重交通 压实度 抗压强度 ≥98 3.5～4.5 ／ ≥97 ≥97 重、中交通 轻交通
类型
集料
压实度 抗压强度 压实度 抗压强度 ≥98 3～4 ≥97 2.5～3.5 ≥96 ≥96
3. 路用性能
为半刚性材料；
具有良好的整体性（板体性）；
足够的力学强度（压、弯拉）及刚度；
良好的水稳性和耐冻性；
耐磨性一般较差（不作面层）； 易缩裂（作基层时的致命弱点，水稳碎石较好）； 水泥用量，混合料强度显著，裂缝（数量、宽度）； 不存在最佳水泥剂量，但有经济用量；
二级及其以下公路
基层 37.5 35 底基层 53 40
无机结合料稳定材料—组成设计设计标准、原材料检验、拟定比例
模块二
01
设计标准
无机结合料 稳定材料的
02
组成设计
03
设计步骤 设计的实例
组成设计
公路等级
水泥稳定材料
基层 底基层
基层 石灰稳定材料 现行冻融试验方法所建立的底基层 条中二件所灰与能稳稳遇定定到材材的料料环在境路条面件结相构比底基基层层 ，更为恶劣
二级及以下公路 2.5~3 1.5~2.0 ≧0.8 0.5~0.7 0.6~0.8 ≧0.5
土的类型 中粒土和粗粒土 塑性指数小于12的粘土
其他细粒土
石灰剂量（%）
基层
底基层
3，4，5，6，7
-
10，12，13，14，16
8，10，11，12，14
5，7，9，11，13
5，7，8，9，11
水泥剂量（%）
基层
底基层
3，4，5，6，73Fra bibliotek4，5，6，7
5，7，8，9，11
4，5，6，7，9
8，10，12，14，16
6，8，9，10，12
组成设计
总结
l1.稳定材料混合料的设计标准是无侧限抗压强度值。
高速及一级公路 3~5
1.5~2.5 -
≧0.8 0.8~1.1 ≧0.6
组成设计
1
原材料试验
2
拟定混合料配合比
3
试件的强度试验
4
选定石灰或水泥剂量
组成设计
土
筛分 压碎值
石灰
CaO含量 MgO含量
水泥
胶砂强度 凝结时间
组成设计
土的类型 砂砾土和碎石土 塑性指数小于12的粘土 塑性指数大于12的粘土
无机结合料稳定材料质量管理规定
无机结合料稳定材料质量管理规定Last revision on 21 December 2020无机结合料稳定材料质量管理规定第一章总则第一条为适应道路工程建设和养护的需要，加强无机结合料稳定材料质量管理，保证路面基层工程质量，根据《建设工程质量管理条例》、《公路建设市场管理办法》等法律法规和有关标准规范，制定本规定。
第二条本规定适用于本市道路工程无机结合料稳定材料（以下称无机料）的生产、施工和质量管理。
第三条市交通路政部门主管本市无机料的监督管理工作，质量监督机构负责无机料的质量监督管理工作。
第四条无机料应按固定材料组成、参数和强度指标的定型产品组织生产。
无机料生产单位（以下称无机料厂）应制定相应的产品企业标准，公布并报质量监督机构备查，质量监督机构将报备的无机料厂和标准名称向社会公布。
水泥稳定碎石、石灰与粉煤灰稳定碎石一般按设计抗压强度分为两个等级，分别为JSW1（不低于3MPa）、JSW2（不低于2MPa）和JEH1（不低于1MPa）、JEH2（不低于）。
第五条无机料厂和建设、监理、施工单位应按规定进行无机料生产、使用的质量管理、过程控制和检验检查，保证无机料质量。
对无机料的质量缺陷和问题，任何单位和个人都有权向质量监督机构投诉、举报。
第六条鼓励无机料厂采用新材料、新设备、新技术、新工艺，提高无机料生产质量和管理水平。
第二章机构和人员第七条除在偏远地区施工现场设立的水稳材料拌和站外，无机料厂应具有独立法人资格并取得工商营业执照，依法生产经营。
第八条无机料厂应设置能够满足质量管理要求的组织机构，配备不少于3名相关专业技术人员和不少于1名专职安全员，并制定岗位职责、安全生产和事故报告等制度及安全操作规程。
第九条各岗位人员应经过培训，考核合格后方能上岗。
国家规定的特殊工种须持证上岗。
第十条无机料厂应建立完善的质量管理体系，明确质量方针、质量目标、质量管理程序，并制定质量责任、质量检查、仪器设备管理和用户服务等制度。
无机结合料稳定土混合料配合比设计
机结合料的质量。
D、将称好的土放在长方盘内。向土中加水拌料、闷料。（含土很少的
未筛分碎石、砂砾及砂可以缩短到2h，浸润时间一般不超过24h。）
E、在试件成型前1h内，加入预定数量的水泥并拌和均匀。在拌和过
程中，应将预留的水加入土中，使混合料达到最佳含水量。拌和均匀的加
D、无侧限抗压强度计算：
5、确定试验室配合比（详见表3）：
（1）比较强度平均值和设计要求值，根据试验结果，水泥剂量制作
的试件强度平均满足不低于设计值要求。
（2）考虑到试验数据的偏差和施工中的保证率，通过对公式R≥—Rd
的验算，1?Z?C?
确定是否满足强度指标要求，满足强度指标要求的最水泥用量，为最
佳水泥用量。
；m2——试筒的质量（g）；m1——试筒与湿试样的总质量（g）
V——试筒的容积（cm3）；?——试样的含水量（%）。
（3）制图。
4、测定7d无侧限抗压强度（详见表2）
（1）无机结合料稳定材料试件制作：
A、根据击实结果，称取一定质量的风干土，其质量随试件大小而变。
对于φ150×150的试件，一个试件约需干土5700～6000g。
无机结合料稳定土混合料配合比设计
一、分类：
水泥稳定土、石灰稳定土、石灰工业废渣稳定土、级配碎石、级配砾
石和填隙碎石；二、材料组成设计
三、水泥稳定土混合料配合比设计步骤1、备样：水、砂、石；2、
配制剂量：
（1）做基层用：中粒土和粗粒土：3%、4%、5%、6%、7%。
砂土：6%、8%、9%、10%、12%。其他细粒土：8%、10%、
含水量和最大干密度，用内插法确定。
六章无机结合料稳定类混合料
龄期：随龄期的增长，各类新生矿物增 多，温度收缩系数增加，初期增长速度 快，后期慢。
在石灰土中液相的热胀系数比固相部分 大4～7倍。毛细管张力作用只有当含水 量在一定范围时才存在此现象，当材料 过于干燥或饱水时，这种作用消失。因 此在干燥和饱水状态下，稳定土的温缩 系数较小。
三、水泥稳定土的技术性质
水泥稳定土是水泥稳定各类矿质混合料的简 称。
水泥稳定砂性土、粉砂土和粘性土得到的混 合料，简称水泥土；
用水泥稳定砂得到的混合料，简称水泥砂； 用水泥稳定中粒土和粗粒土得到的混合料，
视所用原材料，可简称水泥碎石（级配碎石 和未筛分碎石）、水泥砂砾等。
1、水泥稳定土的强度特征及其影响因素
影响水泥稳定土强度的主要因素：水泥剂 量、土质、集料颗粒组成等。
①强度随水泥剂量的增加而增长，然而剂量 过高，虽然强度高，但收缩性增加，且在 经济上不甚合理。
②除有机质土或硫酸盐含量较高的土外，各 种土都可以用水泥稳定，但效果不同。其 中稳定粉土质粘土的强度最高，而稳定重 粘土的强度最低。
为了改善水泥在粘性土中的硬化条件，提高 稳定效果，可以在水泥土中掺加少量添加剂， 石灰使是最常用的添加剂之一。在用水泥稳 定之前，先掺入石灰，使之与土粒进行离子 交换和化学反应，为水泥的水化和硬化提供 条件，加速水泥硬化过程，称之为粘性土 “砂化”。
3、二灰稳定土的适用性
粉煤灰颗粒呈空心球体，密度小而比表面积 大，掺加粉煤灰后，稳定土的最佳含水量增 大，最大干密度减小，但其强度、刚度及稳 定性均有不同程度的提高，尤其是抗冻性有 较显著的改善，温缩系数减小，对提高路面 抗裂有重要的意义。
二灰土的温缩依然存在，具有相当程度的干 缩变形，会产生干缩裂缝，因此禁止用于高 等级路面的基层。密实型二灰集料则可以用 作高等级公路基层。
无机结合料稳定材料质量管理规定
无机结合料稳定材料质量管理规定第一章总则第一条为适应道路工程建设和养护的需要，加强无机结合料稳定材料质量管理，保证路面基层工程质量，根据《建设工程质量管理条例》、《公路建设市场管理办法》等法律法规和有关标准规范，制定本规定。
第二条本规定适用于本市道路工程无机结合料稳定材料（以下称无机料）的生产、施工和质量管理。
第三条市交通路政部门主管本市无机料的监督管理工作，质量监督机构负责无机料的质量监督管理工作。
第四条无机料应按固定材料组成、参数和强度指标的定型产品组织生产。
无机料生产单位（以下称无机料厂）应制定相应的产品企业标准，公布并报质量监督机构备查，质量监督机构将报备的无机料厂和标准名称向社会公布。
水泥稳定碎石、石灰与粉煤灰稳定碎石一般按设计抗压强度分为两个等级，分别为JSW1（不低于3MPa）、JSW2（不低于2MPa）和JEH1（不低于1MPa）、JEH2（不低于0.7MPa）。
第五条无机料厂和建设、监理、施工单位应按规定进行无机料生产、使用的质量管理、过程控制和检验检查，保证无机料质量。
对无机料的质量缺陷和问题，任何单位和个人都有权向质量监督机构投诉、举报。
第六条鼓励无机料厂采用新材料、新设备、新技术、新工艺，提高无机料生产质量和管理水平。
第二章机构和人员第七条除在偏远地区施工现场设立的水稳材料拌和站外，无机料厂应具有独立法人资格并取得工商营业执照，依法生产经营。
第八条无机料厂应设置能够满足质量管理要求的组织机构，配备不少于3名相关专业技术人员和不少于1名专职安全员，并制定岗位职责、安全生产和事故报告等制度及安全操作规程。
第九条各岗位人员应经过培训，考核合格后方能上岗。
国家规定的特殊工种须持证上岗。
第十条无机料厂应建立完善的质量管理体系，明确质量方针、质量目标、质量管理程序，并制定质量责任、质量检查、仪器设备管理和用户服务等制度。
第三章设备、设施第十一条无机料厂应有满足要求的固定生产场所、生产设备和设施，并满足生产安全和环境保护的要求。
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6.1.1.2 石灰的品质要求
1）石灰的化学品质 ⑴ f-CaO和f-MgO的含量是评价石灰质量的主要指标，生 石灰在空气中存放时间过长，会吸收水分而消化成消石灰 粉，再与空气中的CO2作用形成失去凝胶的 CaCO3，将降 低石灰的使用质量。 ⑵ CO2含量，反映了石灰中“欠火石灰”的数量，CO2含 量越高，表示石灰中未完全分解的碳酸钙比例越高，而 CaO+MgO含量则相对较低，影响石灰的凝胶性能。
无机结合料稳定性经压实成型并经养护后，可形成板 体结构，当其7d的抗压强度符合设计要求(表6-1)时，可 以作为道路路面结构中的基层或底(垫)基层，称为结合料 稳定类基(垫)层，在道路工程中，这类材料有被称之为半 刚性基层材料。
6.1 石灰稳定土
石灰稳定土（石灰稳定各类矿质混合料）包括石灰土和石灰 稳定集料。 石灰土：用石灰稳定细粒土得到的混合料。 石灰稳定集料包括：
离子交换反应：从石灰氢氧化钙中游离出的钙离子和氢氧根离子与粘土
矿物中的钠、氢离子发生离子交换，其结果使得粘土颗粒吸附水膜减薄， 促使土粒凝集和凝聚，形成稳定团粒结构。 石灰自身硬化：石灰自身硬化过程中得到的氢氧化钙和碳酸钙晶体相互 结合，并把土粒结合成整体，从而使石灰土的稳定性得到提高。 火山灰反应：粘土颗粒表面少量的活性氧化硅、铝在石灰的碱性激发下 解离，与氢氧化钙发生火山灰反应，生成不溶于水的水化硅酸钙和水化 铝酸钙等，这些物质遍布在粘土颗粒之间，形成棒状及纤维状晶体结构， 将土粒胶结成整体。随着时间的推移，棒状和纤维状晶体不断增多、增 长，致使石灰土的刚度不断增大，强度与水稳性不断提高。火山灰反应 是在不断吸收水分的情况下逐渐发生的，且速度较慢，氢氧化钙的碳酸 化反应过程较长，所以火山灰反应和碳酸化是在石灰土后期强度增长的 主要原因。 机械压实：在石灰稳定集料中，粒状的集料颗粒与石灰或石灰土构成一 种复合材料，其强度除与石灰或石灰土强度有关外，也取决于集料颗粒 间的内摩阻力和联结作用。经压实成型，较大的集料颗粒相互靠拢，相 互嵌挤，形成骨架结构。石灰和细料起填充骨架空隙、包裹并粘结集料 颗粒的作用。由于石灰土的强度比较低，胶结能力比较弱，要特别注意 发挥集料的骨架嵌挤作用，以使结合料的胶结作用和集料的嵌挤作用共 同发挥作用。
塑形指数小于10的土不宜用 石灰来稳定，而适宜用水泥来稳定。 对无粘土和无塑性指数的集料，单 纯用石灰稳定的效果远不如用石灰 稳定的效果。图6-1中曲线表明： 石灰稳定粉质粘土的强度明显大于 石灰稳定砂质粘土，石灰稳定粘土 的效果也明显大于石灰稳定均质砂。
（3）含水率
石灰稳定土的充分压实对其强度和抗变形能力影响较大，而石灰稳 定土的压实效果与压实时的含水量有关，存在一最佳含水量，在此含水 量时进行压实，可以获得最经济的压实效果，即达到最大密实度。石灰 稳定土的最佳含水率为一相对值，它随着压实功能的大小、稳定土的类 型、石灰剂量而变。一般来说，所施加的压实功越大，稳定土中的细料 含量越少，最佳含水量越小，而最大密实度越高。石灰的掺入，会使土 的最佳含水量增加、最大密实度降低（图6-2）。这主要是由于土颗粒凝 聚，部分拌合水消耗于石灰消解，因而不能用于减少颗粒间的摩擦力。
6.无机结合料稳定类混合料
无机结合料稳定类混合料（无机结合料
稳定土）：
在各种粉碎或原来松散的土、碎（砾） 石、或工业废渣中，掺入适当数量的无 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。
（2）土或集料的品种
一般来说，粘土矿物化学活性强，比表面积大，当掺入石灰等 活性材料后，所形成的离子交换、碳酸化作用、结晶作用和火山 灰反应都比较活跃，稳定效果好。所以石灰土的强度随土中粘粒 含量的增多和塑形指数的增大而增大。实践表明：塑形指数15~20 的粘土，易于粉碎和拌合，便于碾压成型，施工和使用效果都较 好。重粘土中虽然粘土颗粒多，但由于不易粉碎拌合，稳定效果 反而不佳。
为了保证施工质量，石灰稳 定土应在略大于最大含水量时进 行碾压，以弥补碾压过程中水分 的损失。含水量过大，既会影响 其可能达到的密实度和强度，又 会明显增大干缩性，易导致结构 层的干缩裂缝。含水量过小，也 会影响可能达到的密实度和强度。
（4）养生条件和龄期
石灰稳定土的强度是在一系列复杂的物理、化学反应过程中逐渐形 成的，而这些反应需要一定的温度和湿度条件。当养生温度较高时，可
6.1.1.1石灰的生产、消化与硬化
1）石灰的消化 块状生石灰与水相遇，即迅速水化、崩解成高度分散的 Ca(OH)2的细粒，并放出大量的热，这个过程称之为石灰的“消 化”，又称水化或熟化。 经“消化”后的石灰成为“消石灰”。石灰的消化过程有两 个特点：第一是水化反应进行速度快，放热量大，每消化1kg生石 灰，可放出约1160；第二是消化时体积急剧膨胀，成分较纯、煅 烧适宜的块状生石灰，经消化成生石灰粉后，体积可增大1~2.5倍。 欠火石灰：石灰在烧制过程中，往往由于石灰石原料的尺寸过大 或窑中温度不均等原因，使得石灰中含有为烧透的内核。欠火石 灰经消解后，未消化残渣含量较高，在使用时缺乏粘接力。 过火石灰：若煅烧温度过高或时间过长，会使表面出现裂缝或玻 璃状的外壳，块状密度大，消化缓慢。过火石灰用于建筑结构中 仍能继续消化，以致引起体积膨胀，产生裂缝等破坏现象，危害 极大。为了降低“过火石灰”危害，石灰消解后，应将其“陈 伏”15d以上。
3) 强度指标
石灰稳定土的抗压强度指标常用于该类材料性能评定、组成设计 和施工质量控制。石灰稳定土的抗压强度时根据其稳定材料的最大粒 径dmax ，制作成直径为 5cm（dmax ≯10mm），10cm（dmax ≯25mm） 或15cm（ dmax ≯ 40mm）的圆柱型试件，试件直径与高的比例一般为 1:1 。试件在标准条件下养生后，于试验前一天浸水 1d ，然后测试其 无侧限抗压强度值。
使各种过程加快，所以高温对石灰土的强度形成是有利的。适当的湿度
为火山灰反应提供了必要的结晶水，但湿度过大会影响新生物凝胶的结 晶硬化，从而影响石灰土强度的形成。 石灰稳定土中的火山灰反应的进程缓慢，其强度随着龄期的增大而 增长，甚至到 180d 时，石灰稳定土的强度还会继续增长。所以， 7d 或 28d龄期的强度试验结果，并不能代表石灰稳定土的最终强度，石灰稳定 土的强度随龄期的增大大体符合指数规律。
石灰稳定土抗拉强度用劈裂试验评定，试件尺寸及养护条件要求
同抗压强度试验。 在路面结构中，石灰稳定土基层结构将承受车轮荷载在层底产生
的弯拉应力，因此，石灰稳定土应具备一定的承受弯拉作用的能力。
石灰稳定土的抗折强度是半刚性基层路面结构设计的重要指标之一。 石灰稳定土的抗拉强度和抗折强度要不抗压强度低得多，在石灰 稳定土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度之间有着较好的相关性。
2）石灰的质量要求 ⑴ 未消化残渣含量 未消化残渣含量综合反映石灰中的“过火石灰”和“欠火石 灰”数量，是将生石灰按标准方法消化后，过筛存留在5mm圆孔 筛上残渣占试样的百分率 ⑵ 细度 细度与石灰的活性有关，石灰越细，石灰的活性越大。石灰 粉中较大的颗粒包括：未消化的“过烧”石灰颗粒，，含有大量 钙盐的石灰颗粒以及“欠火石灰”或未燃尽的煤渣等。现行标准 以0.9mm和0.125mm筛余百分率控制磨细石灰粉和消石灰粉的细度。 ⑶ 游离水含量 游离水含量指消石灰中化学结合水以外的含水量。理论上， 石灰中氧化钙消化用水量约是氧化钙的24%左右。而实际消化加水 量一般是理论值的一倍左右，多加的水残留在氢氧化钙中在石灰 硬化过程中，这些水分的蒸发将引起体积显著收缩，宜出现干缩 裂缝，从而影响其使用质量。
3) 石灰的技术标准
⑴ 建材行业标准（表6-3）：将生石灰、生石灰粉和消石灰粉分 为优等品、一等品和合格品三个等级。
⑵ 道路行业标准（JTJ034－93）仍按袁国家标准 （GB1594-79）将生石灰和消石灰分别划分为3个等级 （见表6-4）
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 石灰稳定土的强度形成主要取决于石灰与细粒 土的相互作用，土中加入石灰后，石灰与土发生强 烈的相互作用，从而使土的工程性质产生变化。初 期表现为土的结团、塑形降低、最佳含水量增大和 最大干密度减小等，后期主要表现在结晶结构的形 成，从而提高土的强度和稳定性。 石灰土强度的形成与发展是通过机械压实、离 子交换反应、氢氧化钙结晶和碳酸化作用，以及火 山灰反应等一系列复杂、交织的物理-化学作用的过 程来完成的。
2) 石灰稳定土强度的影响因素
影响石灰稳定土强度的主要因素有：石灰的质量与剂量、土质、 养生条件与龄期。
（1）石灰剂量和质量
石灰土中的石灰剂量较低时(低于3%~4%)，石灰主要起稳定作用， 使土的塑形、膨胀性和吸水性降低。随着石灰剂量的增加，石灰土的 强度和稳定性提高，但超过一定剂量后，强度的增长就不明显了，这 表明存在一最佳石灰剂量。最佳石灰剂量与养生龄期有关，在28d内， 最佳石灰剂量随龄期增长而增大，28d后基本趋于稳定。这是因为， 时间短，参与反应的石灰数量就少，多余的石灰以“自由”状态存在， 对强度不利，随着龄期的增长，最佳石灰剂量也就趋于稳定。最佳石 灰剂量也与土质有关，土的分散度越高，石灰最佳剂量越大。 石灰细度越大，在相同剂量下与土粒的作用越充分，反应进行的 越快，稳定效果越好。直接使用生石灰可利用其在消化时放出的热能， 促进石灰与土之间各种反应的进行，有利于与土发生离子交换反应及 火山灰反应，加速石灰土的硬化。
将块状生石灰研磨成粉状，得到的磨细 生石灰在适宜的水灰比和消化温度下，可以控 制其体积膨胀。生石灰研磨越细，消化时体积 膨胀愈小，从而达到直接使用生石灰的目的。 此外，生石灰在加工磨细过程中，“欠 火石灰”和“过火石灰”被磨成细粉，既可以 提高“欠火石灰”的利用率，也克服了“过火 石灰”对体积安定性的危害。
6.1.2.2 收缩特征及其影响因素