无机结合料稳定类基层上课讲义

无机结合料稳定类基层
路面工程
学习单元：
1、路面基（垫）层分类及特点； 2、无机结合料稳定类基（垫）层
基层主要承受由面层传来的车辆荷载垂直力， 并把它扩散到垫层和土基中，因此，要求基层应 有足够的强度和刚度。车轮荷载水平力作用，沿 深度递减得很快，对基层影响很小，对基层材料 的耐磨性可不予重视。基层应有平整的表面，以 保证面层厚度均匀。基层遭受大气因素的影响虽 比面层小，但难于阻止地下水上升。当面层透水 时，也不能阻止雨水的渗入，所以基层结构应有 足够的水稳定性。
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基层（底基层）可分为结合料（包括有机结合 料和无机结合料）稳定类基层和无结合料的粒料 类基层。其中无机结合料稳定类基层又称为半刚 性或整体性基层，通常包括水泥稳定类、石灰稳 定类和水泥、石灰综合稳定类。半刚性基层材料 的显著特点是：整体性强、承载力高、刚度大、 水稳定性强。是我国二级以上公路路面基层的主 要结构形式。粒料类基层常分为嵌锁型和级配型。
任务2：无机结合料稳定基层
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任务2：无机结合料稳定基层
1、原材料 （1）土（广义）：细粒土、粗粒土、巨粒土 （2）无机结合料：水泥、石灰、工业废渣等 2、无机结合料稳定种类： 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
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无机结合料稳定基层
无机结合料稳定材料的刚度介于柔性路面 材料和刚性路面材料之间，常称之为半刚性材 料。以此修筑的基层或底基层亦称为半刚性基 层或半刚性底基层。在我国已建成的高速公路 和一级公路中，大多数路面采用了这种基层。
优点：稳定性好，抗冻性能强，结构本身 自成板体。
缺点：耐磨性差，干缩，温缩，养生期长。
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单元1、基（垫）层分类
一、路面垫层分类及特点 根据材料选用不同分为透水性垫层和稳定性垫 层。 根据设置目的和作用不同分为稳定层、隔离层 、防冻层、防污层、整平层和辅助层。
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单元1、基（垫）层分类
根据材料组成及使用性能的不同，基层分为： （1） 有结合料的稳定类 有机结合料的稳定类基层：如沥青碎石、沥青 贯入式等 无机结合料的稳定类基层：如水泥、石灰、工 业废渣等。 （2） 无结合料的粒料类
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任务2：无机结合料稳定基层
采用一定的技术措施使土成为具有一定的 强度与稳定性的筑路材料，以此修筑的路面基 层称为稳定土基层。
稳定土的方法有多种，按其采用的技术措 施的不同可分为：机械方法（压实）、物理方 法（改善水温状况）、化学方法（加入外掺 剂）、技术处理（热处理、电化学加固）等。
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半刚性基层：是用无机结合料与集料或土组 成的混合料铺筑的，具有一定厚度的路面结构层 ――是二级以上公路的主要基层类型。
特 点：整体性好、强度高、刚度大、水稳 定性好、经济效益佳。
分 类：按结合材料和强度形成机理的不同 分为水泥稳定类、石灰稳定类、工业废渣稳定类 。
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水泥稳定砂砾的收缩性随水泥剂量的增加而加 大，当水泥剂量为5%～7%时，其线收缩系数为 10×106～15×10-6。
半刚性基层一般在气温较高时修建。成型初期 内部含水量较高，且未被面层封闭，由于基层内部 水分的蒸发，从而产生了由表及里的干燥收缩。同 时，环境温度也存在着昼夜差异，因此，修建初期 的半刚性基层同时受到干燥收缩和温度收缩的综合 影响，如不注意养生保护，易形成早期裂缝。
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任务2：无机结合料稳定基层
稳定土方法的选择应根据道路结构对加固 的要求，外掺剂或其它原材料的供应情况，施 工情况及当地土的性质等，进行详细的经济技 术比较后确定。
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无机结合料稳定基层
在各种粉碎或原状松散的土、碎（砾） 石、工业废渣中，掺入适当数量的无机结合 料(如水泥、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 度符合规定要求的材料称为无机结合料稳定 类混合料，以此修筑的路面基层称为无机结 合料稳定基层。
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1、半刚性路面面层 拌和法半刚性面层： 水泥砂浆+乳化沥青（渣油）+集料 灌浆法半刚性面层： 在大孔隙率的开级配沥青混凝土中灌注 水泥(砂)浆
注浆前
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注浆后
内部力- 应变特性
半刚性材料最重要的特点之一就是其强度和 模量随龄期不断提高。并逐渐具有刚性性质。一 般规定，水泥稳定类材料的设计龄期为90d，石灰 或石灰粉煤灰（又称二灰）稳定类材料的设计龄 期为180d。在一定龄期（28日）条件下的试验资 料表明，在较宽的范围内，半刚性材料的应力-应 变关系基本呈线性关系。
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半刚性材料的力学特征包括应力-应变 关系，疲劳特性和收缩（温缩和干缩）特性。
稳定材料的类别、粒料含量、龄期等有关。 试验资料表明，以下几种半刚性材料的收缩性 按由大到小的次序排列，即：
石灰土砂砾（线收缩系数16.7×10-16，以 下同）＞悬浮式石灰粉煤灰粒料（15.3×10-16） ＞密实型石灰粉煤灰粒料（11.4×10-6）。
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1、无机结合料稳定材料的应力- 应变特性 表征半刚性材料力学强度参数的指标：
抗拉、抗压强度 抗拉、抗压模量 抗弯拉强度和抗弯拉模量
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1、无机结合料材料的应力- 应变特性
1）强度和模量随龄期增长而变化，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；
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无机结合料稳定材料具有稳定性好，抗冻性 强、结构自成板体等特点，但由于其耐磨性 差，因此被广泛用于修筑路面结构的基、垫 层。
无机结合料稳定材料的完工初期具有柔软的 工作特征，随着时间的延长，其强度和刚度 逐渐提高，板体性增加。结构成型后，其刚 度介于柔性材料与刚性材料之间，故又称之 为半刚性材料。