无机结合料稳定材料 课件
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☆采取哪些措施可以尽量 避免这种破坏的发生？
☆在沥青路面上产生反射裂缝后，水沿裂缝面
逐渐渗入基层顶面，在高速车载的作用下，高 压水流不断冲刷无机结合料稳定材料基层上的 细小颗粒，逐渐泵吸到路面，形成唧泥。 8
结构功能及设计
面层 基层 底基层 土基
沥青混凝土 水泥混凝土
无机结合料稳 定材料
无机结合料稳 定材料
15
二、力学性能 ☆
➢1.强度作用原理a（水泥稳定材料）
➢（1）水泥水化作用
硅酸三钙 3CaO·SiO2 （C3S）
2C3S 6H2O C3S2H3 3CH
水 泥 成
硅酸二钙 2CaO·SiO2 （C2S）
2C2S 4H2O C3S2H3 CH
分
铝酸三钙 3CaO·Al2O3 （C3A）
第4章 无机结合料稳定材料
1
课前提问
➢为什么无机结合料稳定材料又称为“半刚 性材料” ？
➢为什么CTB和LFTB会成为无机结合料稳 定材料中的两大“主力”？
3
两个基本概念
➢ 无机结合料稳定材料 ➢ 半刚性材料
➢ 在破碎的或原来松散 的土（包括各种粗、 中、细粒土）中，掺 入足量的水泥、石灰 或工业废渣材料和水， 经拌和得到的混合料， 在压实和养生后，抗 压强度符合规定要求 的混合料。
➢ 用水泥、石灰或水硬 性结合料等无机结合 料处治的土或碎 （砾），前期具有柔 性的性质，后期强度 和刚度有大幅度的增 长，但仍远小于水泥 混凝土。这样的混合 料称为半刚性材料。
☆强度来源
☆强度特征
4
“半刚性”的由来☆
沥青混合料、级 配碎石
无机结合料稳定 材料
水泥混凝土
<1200MPa 柔性材料
1300－1700 半刚性
6
沥青路面主要病害：反射裂缝
路面裂缝
☆无机结合料稳定材料 基层为什么会开裂？
☆为什么说反射裂缝不 可避免？
☆在荷载和温度的反复作用下，无
机结合料基层上的裂缝逐渐向上反 射，形成沥青路面的裂缝。
基层开裂
7
沥青路面主要病害：水损害
路面唧泥
☆为什么无机结合料稳定 材料基层沥青路面上的 水损害比较严重？
压实土 改善土
☆承受车辆荷载的 作用，起主要承重 层的作用；
☆优化材料设计， 尽量减小路面的反 射裂缝；
☆优化材料设计， 增强抵抗水损害的 能力。
9
本章内容要点
➢一、使用状况和分类
➢二、力学性能☆
➢三、收缩性能☆ ➢四、水稳定性☆
六、综合性能
➢五、疲劳性能
➢七、配合比设计☆
➢八、施工工艺及控制
10
C3 A 6H 2O C3 AH6
铁铝酸四钙 4CaO·Al2O3·Fe2O3 （C4AF）
C4 AF 7H 2O C4 AFH7
☆强度形成的 主要来源。16
二、力学性能
矿物组成 与水反应速度
硅酸盐水泥主要矿物组成与特性
硅酸三钙 （C3S）
中
硅酸二钙 （C2S）
慢
铝酸三钙 （C3A）
快
铁铝酸四钙 （C4AF）
>25000 刚性材料
☆由于无机结合料稳定材料的刚度介于柔
性材料和刚性材料之间，因此也被称为“半
刚性材料”。
Pause
5
4-5
结构定位
面层 基层 底基层 土基
沥青混凝土 水泥混凝土
无机结合料稳 定材料
无机结合料稳 定材料
最适合这两 个层次的工
作！
压实土 改善土
☆大多用做沥青路面或水 泥路面的基层或底基层。
表面层 (cm)
4中AC
济南—青岛
5中SAC 4中SAC
沪宁（江苏段） 4AK-16A
石家庄—安阳 4中SLH
中面层 (cm)
底面层 (cm)
8密粗AC +10密BM
10MB
6粗AC 5粗AC
7BM 6BM
6粗AC- 6粗AC-
25I
25I
5粗SLH 6LH-30
基层(cm) 材料名
23水泥碎石
34水泥砂砾 20水泥砂砾 20水泥砂砾 28二灰碎石 30二灰碎石 25二灰碎石 20水泥碎石
25~28水泥石屑或 水泥土
同上或5+5+5
20水泥砂砾或水泥 矿渣
砂砾或矿渣
20~23中粒式沥青混凝 土、
粗粒式沥青混凝土和 沥青碎石
20~25水泥粒料(碎 25~35石灰土或水
石或砾石)或石灰粉 泥土、水泥石灰土、
煤灰碎石
石灰粉煤灰土
11
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、使用状况和分类
➢1.使用状况：国内（七五以后）
道路名称 广州-深圳
➢国外最常用的基层材料是级配碎石 （Unbound material 或Granular material）。
➢与我国的使用状况存在很大差别（薄沥青层、 厚半刚性材料）。
13
一、使用状况和分类
➢2.分类：
☆按结合料类型分：
➢ 水泥稳定材料 （水泥稳定碎石等） ➢ 石灰稳定材料 （石灰土等） ➢ 石灰工业废渣稳定材
料 （石灰粉煤灰碎石，简
称二灰碎石）
☆按土的颗粒组成分：
➢ 稳定粗粒土
（二灰稳定碎石等，常 用做基层）
➢ 稳定中粒土
（水泥稳定砂砾等，常 用做基层）
➢ 稳定细粒土
（二灰稳定土等，常用 做底基层）
14
二、力学性能
➢1.强度作用原理a（水泥稳定材料）
➢（1）水泥水化作用 ➢（2）离子交换作用 ➢（3）化学激发作用 ➢（4）碳酸化作用
中
水化热
中
低
高
中
早期
良
差
良
良
对强度的作用
后期
良
优
中
中
耐化学侵蚀
中
良
差
优
干缩性
中
小
大
小
大致含量（％）
35～65
10～40
0～15
5～15
17
二、力学性能
➢1.强度作用原理a（水泥稳定材料）
☆两种水泥水化作用的区别（水泥稳定 土 VS 水泥混凝土）
➢土（水泥稳定土）具有非常高的比表面积和 亲水性；
➢水泥稳定土中的水泥含量较少（<6%）； ➢土对水泥的水化产物具有强烈的吸附性； ➢在一些土中常存在酸性介质环境。
一、使用状况和分类
➢1.使用状况：国内（七五期间）
道路名称
沪嘉高速公 路
广佛高速公 路
沈大高速公 路
京津塘高速 公路
沥青面层厚度(cm) 和类型
基层厚度(cm) 和类型
底基层厚度(cm) 和类型
46石灰粉煤灰碎石
20砂砾
4中粒式沥青混凝土 +5粗粒式沥青混凝土
同上+6沥青碎石
25水泥级配碎石或 水泥石屑(31)
+ 20二灰碎石
底基层(cm) 材料
23级配碎石 +22~32未筛
分碎石
15石灰土 26石灰土 26石灰土
总厚度 (cm)
110 路肩 100
67 64 61
33二灰土
20～40石灰 土
75
12
一、使用状况和分类
➢1.使用状况：国外
➢从1980年代中期开始，国外在高速公路中很 少使用无机结合料稳定材料，即使使用，也 是采用较厚的沥青层、较薄半刚性材料作底 基层的“混合结构”。
☆在沥青路面上产生反射裂缝后，水沿裂缝面
逐渐渗入基层顶面，在高速车载的作用下，高 压水流不断冲刷无机结合料稳定材料基层上的 细小颗粒，逐渐泵吸到路面，形成唧泥。 8
结构功能及设计
面层 基层 底基层 土基
沥青混凝土 水泥混凝土
无机结合料稳 定材料
无机结合料稳 定材料
15
二、力学性能 ☆
➢1.强度作用原理a（水泥稳定材料）
➢（1）水泥水化作用
硅酸三钙 3CaO·SiO2 （C3S）
2C3S 6H2O C3S2H3 3CH
水 泥 成
硅酸二钙 2CaO·SiO2 （C2S）
2C2S 4H2O C3S2H3 CH
分
铝酸三钙 3CaO·Al2O3 （C3A）
第4章 无机结合料稳定材料
1
课前提问
➢为什么无机结合料稳定材料又称为“半刚 性材料” ？
➢为什么CTB和LFTB会成为无机结合料稳 定材料中的两大“主力”？
3
两个基本概念
➢ 无机结合料稳定材料 ➢ 半刚性材料
➢ 在破碎的或原来松散 的土（包括各种粗、 中、细粒土）中，掺 入足量的水泥、石灰 或工业废渣材料和水， 经拌和得到的混合料， 在压实和养生后，抗 压强度符合规定要求 的混合料。
➢ 用水泥、石灰或水硬 性结合料等无机结合 料处治的土或碎 （砾），前期具有柔 性的性质，后期强度 和刚度有大幅度的增 长，但仍远小于水泥 混凝土。这样的混合 料称为半刚性材料。
☆强度来源
☆强度特征
4
“半刚性”的由来☆
沥青混合料、级 配碎石
无机结合料稳定 材料
水泥混凝土
<1200MPa 柔性材料
1300－1700 半刚性
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沥青路面主要病害：反射裂缝
路面裂缝
☆无机结合料稳定材料 基层为什么会开裂？
☆为什么说反射裂缝不 可避免？
☆在荷载和温度的反复作用下，无
机结合料基层上的裂缝逐渐向上反 射，形成沥青路面的裂缝。
基层开裂
7
沥青路面主要病害：水损害
路面唧泥
☆为什么无机结合料稳定 材料基层沥青路面上的 水损害比较严重？
压实土 改善土
☆承受车辆荷载的 作用，起主要承重 层的作用；
☆优化材料设计， 尽量减小路面的反 射裂缝；
☆优化材料设计， 增强抵抗水损害的 能力。
9
本章内容要点
➢一、使用状况和分类
➢二、力学性能☆
➢三、收缩性能☆ ➢四、水稳定性☆
六、综合性能
➢五、疲劳性能
➢七、配合比设计☆
➢八、施工工艺及控制
10
C3 A 6H 2O C3 AH6
铁铝酸四钙 4CaO·Al2O3·Fe2O3 （C4AF）
C4 AF 7H 2O C4 AFH7
☆强度形成的 主要来源。16
二、力学性能
矿物组成 与水反应速度
硅酸盐水泥主要矿物组成与特性
硅酸三钙 （C3S）
中
硅酸二钙 （C2S）
慢
铝酸三钙 （C3A）
快
铁铝酸四钙 （C4AF）
>25000 刚性材料
☆由于无机结合料稳定材料的刚度介于柔
性材料和刚性材料之间，因此也被称为“半
刚性材料”。
Pause
5
4-5
结构定位
面层 基层 底基层 土基
沥青混凝土 水泥混凝土
无机结合料稳 定材料
无机结合料稳 定材料
最适合这两 个层次的工
作！
压实土 改善土
☆大多用做沥青路面或水 泥路面的基层或底基层。
表面层 (cm)
4中AC
济南—青岛
5中SAC 4中SAC
沪宁（江苏段） 4AK-16A
石家庄—安阳 4中SLH
中面层 (cm)
底面层 (cm)
8密粗AC +10密BM
10MB
6粗AC 5粗AC
7BM 6BM
6粗AC- 6粗AC-
25I
25I
5粗SLH 6LH-30
基层(cm) 材料名
23水泥碎石
34水泥砂砾 20水泥砂砾 20水泥砂砾 28二灰碎石 30二灰碎石 25二灰碎石 20水泥碎石
25~28水泥石屑或 水泥土
同上或5+5+5
20水泥砂砾或水泥 矿渣
砂砾或矿渣
20~23中粒式沥青混凝 土、
粗粒式沥青混凝土和 沥青碎石
20~25水泥粒料(碎 25~35石灰土或水
石或砾石)或石灰粉 泥土、水泥石灰土、
煤灰碎石
石灰粉煤灰土
11
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、使用状况和分类
➢1.使用状况：国内（七五以后）
道路名称 广州-深圳
➢国外最常用的基层材料是级配碎石 （Unbound material 或Granular material）。
➢与我国的使用状况存在很大差别（薄沥青层、 厚半刚性材料）。
13
一、使用状况和分类
➢2.分类：
☆按结合料类型分：
➢ 水泥稳定材料 （水泥稳定碎石等） ➢ 石灰稳定材料 （石灰土等） ➢ 石灰工业废渣稳定材
料 （石灰粉煤灰碎石，简
称二灰碎石）
☆按土的颗粒组成分：
➢ 稳定粗粒土
（二灰稳定碎石等，常 用做基层）
➢ 稳定中粒土
（水泥稳定砂砾等，常 用做基层）
➢ 稳定细粒土
（二灰稳定土等，常用 做底基层）
14
二、力学性能
➢1.强度作用原理a（水泥稳定材料）
➢（1）水泥水化作用 ➢（2）离子交换作用 ➢（3）化学激发作用 ➢（4）碳酸化作用
中
水化热
中
低
高
中
早期
良
差
良
良
对强度的作用
后期
良
优
中
中
耐化学侵蚀
中
良
差
优
干缩性
中
小
大
小
大致含量（％）
35～65
10～40
0～15
5～15
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二、力学性能
➢1.强度作用原理a（水泥稳定材料）
☆两种水泥水化作用的区别（水泥稳定 土 VS 水泥混凝土）
➢土（水泥稳定土）具有非常高的比表面积和 亲水性；
➢水泥稳定土中的水泥含量较少（<6%）； ➢土对水泥的水化产物具有强烈的吸附性； ➢在一些土中常存在酸性介质环境。
一、使用状况和分类
➢1.使用状况：国内（七五期间）
道路名称
沪嘉高速公 路
广佛高速公 路
沈大高速公 路
京津塘高速 公路
沥青面层厚度(cm) 和类型
基层厚度(cm) 和类型
底基层厚度(cm) 和类型
46石灰粉煤灰碎石
20砂砾
4中粒式沥青混凝土 +5粗粒式沥青混凝土
同上+6沥青碎石
25水泥级配碎石或 水泥石屑(31)
+ 20二灰碎石
底基层(cm) 材料
23级配碎石 +22~32未筛
分碎石
15石灰土 26石灰土 26石灰土
总厚度 (cm)
110 路肩 100
67 64 61
33二灰土
20～40石灰 土
75
12
一、使用状况和分类
➢1.使用状况：国外
➢从1980年代中期开始，国外在高速公路中很 少使用无机结合料稳定材料，即使使用，也 是采用较厚的沥青层、较薄半刚性材料作底 基层的“混合结构”。