无机结合料稳定材料试验检测综述

三、稳定土的性质
（一）强度 １、强度形成原理 １）离子交换作用 离子交换作用指稳定剂中高价阳离子在一定条件 下替换土中某些低价金属离子的作用（通过离子交换作用使 土粒凝聚而增强粘聚力，并使水稳性提高）。
２）碳酸化作用 碳酸化作用指消解石灰或水泥水化产物氢氧化钙吸 附空气中的 CO2 气体，生成碳酸钙的过程。 ３）结晶作用 土中氢氧化钙浓度达到一定时，氢氧化钙即会由饱 和溶液转变成为过饱和溶液，形成晶体。（由此土的密 实度得以改善，强度提高，水稳性也因晶体氢氧化钙溶 解质比氢氧化钙小而改善）。
无机结合料稳定材料
《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》
（JTG E51-2009)
稳定土
一、概述
１、概念：在粉碎的或原来松散的土中（包括各种粗、中、细粒土）掺 入足量的石灰、水泥、工业废渣、沥青及其它材料后，经拌和、压实及 养生后，得到的具有较高后期强度，整体性和水稳性均较好的一种材料。 ２、特点：水稳性较差，不宜作路面面层，常用作路面的基层和底基层 稳定土材料具有较大的抗变形能力，称为半刚性基层。
２、影响土强度的因素 １）土质
２）稳定剂品种及其用量 ①用石灰作稳定剂时，须测定石灰中有效 CaO和 MgO 的含量。 ②用水泥作稳定剂时，硅酸盐水泥比铝酸盐水泥效果好且不宜采用 快硬和早强水泥。 ③水泥稳定土的强度随水泥剂量增加而增加（石灰稳定土的强度一 般存在最佳剂量，超过或低于此值石灰稳定土强度降低）。 ３）含水量 一般在最佳含水量下压实的干密度较大的试件强度也提高。
４）密实度 密实度越大，材料有效受荷面积越大，强度越高。
白灰

我们通常所说的白灰的有效含量是指白灰中所含 
的氧化钙（CaO）和氧化镁（MgO）的含量，这两 种物质对二灰碎石基层的强度起着决定性的作用， 特别是与粉煤灰发生水化反应后，其含量的多少 所起的影响更为显著，一定限度的增加石灰剂量 自然可以提高二灰碎石的强度，但这样不但增加 了施工成本，而且对提高二灰碎石基层的抗裂性 也是十分不利的，所以，应尽量选取有效含量高 的白灰，通常要求白灰必须达到三级灰以上的标 准，这样既能满足二灰碎石基层氧化、水化成型 的需要，保证基层强度，又能提高基层的稳定效 果，不影响其抗裂性能，对保证基层的质量是十 分有利的。
中粒土（最大粒径不大于 26.5mm ） 试模的直径×高 = 100mm × 100mm ； 粗粒土（最大粒径不大于53mm ） 试模的直径×高 = 150mm × 150mm ；


（三）试验步骤： 1.备料：将原材料放入50℃烘箱烘干、碾碎，并测 含水率。 2.击实。按击实确定无机结合料稳定材料的最佳含 水率和最大干密度。 3. 确定试件个数。为保证试件结果的可靠性和准确 性，每组试件的数目要求： 小试件不少于6个， 中试件不少于9个， 大试件不少于13个，
9.计算公式：
RC=P/A (A=π×D2/4)
Rc-抗压强度 P-最大压力（ N ）； A-面积,D —试件的直径（单位 mm ）。

对于小试件： Rc= P / A =0.00051 P (MPa) 对于中试件： Rc= P / A =0.000127 P (MPa) 对于大试件： Rc= P / A =0.000057 P (MPa)
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４）火山灰作用 由 SiO2 和 Al2O3 在氢氧化钙激发下产生的化学反应，生成类似水 泥的水化产物——水化硅酸钙和水化铝酸钙。火山灰作用的水化产物和结 晶氢氧化钙在团粒外围形成一层稳定的保护膜，具有很强的粘结力。同时 保护膜的隔离作用阻止水分进入，使水的稳定性提高。
５）硬凝反应 硬凝反应使水泥水化反应生成胶结性很强的各种物质。 ６）吸附作用 某些稳定剂加入土中后能吸附于土颗粒表面，使土颗粒表面具有 憎水性。

石灰的消解是施工拌和中的一个重要环节， 具体施工中要对其过程进行有效地控制， 生石灰的消解实际上是一个CaO（MgO）的 水化（H2O）放热反映过程，要正确地控制 加水量和加水速度，使消解后的消石灰即 不能过干而“扬尘”，也不能过湿而“粘 结发软”，表面看起来要松散，实测含水 量不超过35%，以有利于二灰结石混合料的 均匀拌和，实际施工中通常采用提前消解、 打堆闷料、覆盖、过筛的办法来满足施工 需要（提前消解的时间一般在7-10天）。
３、稳定土材料包括：石灰稳定土、水泥稳定土、沥青稳定土、石灰稳 定工业废渣和综合稳定土。
二、稳定土的组成 （一）稳定土的基本材料——土 土的矿物成分对稳定土性质具有重要影响，各类砂土、砂砾土、 粉土和粘土均可用无机结合料稳定。一般规定土的液限不大于40﹪， 塑性指数不大于20﹪。
１、级配良好的土用无机结合料稳定时，可节约无机结合料用量， 可取得满意效果；
２、重粘土中粘土颗粒含量多，不易粉碎和拌和； ３、粉质粘土的稳定效果最佳； ４、级配良好的砂、砾石、粘土稳定效果最佳。
（二）稳定土的外掺材料
１、石灰 作用：石灰可使土粒胶结成为整体，密实性提高， 水稳性提高。 各种化学组成的石灰均可用于稳定土，在剂量不 大的情况下，钙质石灰比镁质石灰稳定土的初期强度 大。 ２、水泥 各种类型的水泥都可以用于稳定土，硅酸盐水泥 比铝酸盐水泥稳定效果好。在保证土的性质能根本变 化，且能保证稳定土达到所规定的强度和稳定性的前 提下，取尽可能低的水泥用量。
（二）仪器材料：方孔筛、（脱模器、反力框架、 液压千斤顶、夯捶、导管、）密封湿气箱或湿气 池、水槽、200kN以上压力机、天平、台称、量 筒等。
稳定土试件成型机
无侧限抗压强度 试件
微机控制全自动压力试验机
试模：

细粒土（最大粒径不大于4.75mm ） 试模的直径×高 = 50mm × 50mm ；
4. 闷料。将称好的材料放在长方盘内按其最佳 含水率（粘性土较最佳含水量小3%）拌和密封 备用。
浸润时间：粘性土12-24h;粉性土6-8h;砂性土、 砂粒土、红土砂砾、级配砂砾4h;未筛分碎石、 砂粒、砂2h。
5.拌和水泥。待制成试件前1h内均匀加入水泥。
6.成型试件。按预定的干密度用反力框架和液压 千斤顶制件。脱模，称量试件重量m1，量取试 件高度h1。 7.开始养生。养生条件：密封湿气箱和恒温室内 养生7d，温度20±2℃。在最后一天时，再次 称量试件重量m2、量取高度h2，并浸泡水中 24h。 8.测抗压强度。 将试件从水中取出，吸去表面水并称重m3， 量取试件高度h3。 将试件放到路面材料强度试验仪的升降台上, 以速率1mm/min加荷，记录最大压力P。
二、无侧限抗压强度试验
（一）目的：本试验方法适用于测定无机结合料稳
定材料（包括稳定细粒土、中粒土、粗粒土）试 件的无侧限抗压强度。本试验方法包括：按照预 定干密度用静力压实法制备试件以及用锤击法制 备试件。试件都是高 : 直径 =1 : 1 的圆柱体。 应尽可能用静力压实法制备等干密度的试件。 室内配合比设计试验和现场检测两者在试料 准备上是不同的，前者是根据设计配合比称取试 料并拌和，按要求制备试件；后者则在工地现场 取拌和的混合料，并按要求制备试件。
２、影响土强度的因素 １）土质
２）稳定剂品种及其用量 ①用石灰作稳定剂时，须测定石灰中有效 CaO和 MgO 的含量。 ②用水泥作稳定剂时，硅酸盐水泥比铝酸盐水泥效果好且不宜采用 快硬和早强水泥。 ③水泥稳定土的强度随水泥剂量增加而增加（石灰稳定土的强度一 般存在最佳剂量，超过或低于此值石灰稳定土强度降低）。 ３）含水量 一般在最佳含水量下压实的干密度较大的试件强度也提高。
一、无机结合料稳定材料的击实
1．概述 无机结合料:它主要指水泥、石灰、粉煤 灰和石灰或水泥粉煤灰。所用水泥稳定 材料、石灰稳定材料、石灰粉煤灰稳定 材料等都属于无机结合料稳定材料。 无机结合料稳定材料属于半刚性材料,广 泛用于高等级公路路面基层、底基层， 称为半刚性基层、底基层
2、目的和适用范围: (1)适用于在规定的试筒内，对水泥稳定材料（在水 泥水化前）、石灰稳定材料及石灰（或水泥）粉煤 灰稳定材料进行击实试验，以绘制稳定材料的含水 率-干密度关系曲线，从而确定其最佳含水率和最 大干密度。 （2）试验集料的公称最大粒径宜控制在37.5mm以内 （方孔筛）。 （3）试验方法类别：

击实过程类似于普通土击实过程，击实后含水 率应按无机结合料稳定材料含水率的要求测定。 2个试样含水率的差值不得大于1%。所取样品 的数量应不少于700g,如只取1个样品测定含水 率，则样品的数量应不少于1400g。（烘箱的温
度应事先调整到110℃左右，使放入的试样一开始就 能在110℃的环境下进行烘干）。当试样中大于规
3、试验方法(水泥稳定砂砾土）-丙法


将已过筛的试料用四分法逐次分小，直最后取约 33kg试料。再用四分法将所取试料分成6份（至少 要5份），每份质量约5.5kg(风干质量）。预定5~6 个不同含水率，依次相差0.5%~1.5%。在估计最佳 含水率左右可只差0.5%~1%。（对于水泥稳定类材 料，在最佳含水率附近取0.5%，对于石灰、二灰 稳定类材料，可取1%）。 试样加水拌和均匀后将其装入密封容器或塑料口袋 内浸润备用。击实前1h内将所需要的结合料水泥加 至浸润后的试料中并且拌和均匀（石灰稳定材料和 水泥石灰综合稳定材料，可将石灰和土一起拌匀后 进行浸润） 。
（4）试料浸润后才加水泥，并应在1h内完成击 实试验。(水泥遇水就要开始水化作用，从加水拌和
到进行击实试验间隔的时间愈长，水泥的水化作用和 结硬程度就愈大。水化作用会影响水泥混合料所能达 到的密实度，间隔时间愈长，影响愈大.)拌和后超
过1h的试样，应予作废。石灰可与试料一起拌 匀后浸润。
（5）应做两次平行试验，两次试验最大干密度 的差不应超过0.05g/cm3（稳定细粒土）和 0.08/cm3（稳定中粒土和粗粒土），最佳含水 率的差不应超过0.5％（最佳含水率小于10％） 和1.0％（最佳含水率大于10%）。
３、粉煤灰 本身不具有或有很小的粘结性，但它以细分 散状态与水和消石灰或水泥混合，可以发生反应形 成具有粘结性的化合物。 作用：加入土中起填充作用，与石灰反应的产 物也起胶结作用。由此改善稳定土的水稳定性，提 高强度与密实度。
４、沥青
由与集料或土表面距离远近分为：结构沥青与自由沥青。 结构沥青——有利于提高沥青稳定土的水稳性和强度。 自由沥青——在压实时起润滑和填充作用。
４）密实度 密实度越大，材料有效受荷面积越大，强度越高。
５）施工时间长短 施工时间长短的影响主要针对水泥稳定土而言，水泥稳定土开始加水 拌和到完全压实的时间要尽可能短，一般不超过６小时。若碾压时间或湿 拌时间过长，水泥会部分结硬，影响水泥稳定土的压实度。 ６）养生条件 稳定土强度发展需适当的温度湿度。 （二）稳定土材料的变形性能 １、缩裂特性 １）干缩； ２）温缩； ２、裂缝防治措施 改善土质，控制含水量及压实度及掺加粗粒料。
T0841—2009 无机结合料稳定土的取样方法

根据不同的试验目的，采取不同的取样对策。
• 总体水平控制 • 施工均匀性评价

试验室试验分料
• 目标（理论）配合比阶段各种石料应逐档筛分，然后按设定级 配进行配料。

施工过程中混合料取样
• （1）施工现场取料，应在摊铺机后摊铺宽度范围内左、中、 右三处取料，进行无侧限抗压强度成型及试验。 • （2）摊铺机后取料，且取料应分别来源于3~4台不同的料车， 进行无侧限抗压强度成型及试验。
定最大粒径的超尺寸颗粒的含量为5％-30%时， 应对试验所得最大干密度和最佳含水率进行校 正。
注意事项
（1）含水率试验时，烘箱的温度应事先调整到 110℃左右，使放入的试样能一开始就能在110℃ 的环境下进行烘干。（水泥与水拌和就要发生水 化作用，在较高温度下水化作用发生得较快。而 烘干法又不能除去已与水泥发生水化作用的水， 这样得出的含水率往往偏小。） （2）最大干密度按试验规程应保留小数点后3位有 效数字，含水率计算至0.1%。 （3）试料浸润时间：粘性土12-24h，粉性土6-8h， 砂性土、砂砾土、红土砂砾、级配砂砾等4h左右， 含土很少的未筛分碎石、砂砾和砂等2h。