无机结合料稳定材料
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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☆ • 五、疲劳性能 • 七、配合比设计☆ • 八、施工工艺及控制
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？
☆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
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
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
（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
1300－1700 半刚性
>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。
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
• 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。
+ 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”。
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Fra Baidu bibliotek
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。
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)
8密粗AC +10密BM
6粗AC 5粗AC
6粗AC25I
5粗SLH
底面层 (cm)
10MB
7BM 6BM
6粗AC25I
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
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）
硅酸二钙 22CCaO3·SSiO2 （6HC2S2）O C3S2 H 3 3CH
水
泥 成
铝酸三钙 32CCaO2·SAl2O34（HC32AO） C3S2 H 3 CH
分
铁铝酸四钙 4CaO·Al2O3·Fe2O3 （C4AF）
C3 A 6H 2O C3 AH 6
C4 AF 7H 2O C4 AFH 7
☆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）
• 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
六、综合性能
10
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)
• 半刚性材料
• 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
☆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。
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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☆ • 五、疲劳性能 • 七、配合比设计☆ • 八、施工工艺及控制
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？
☆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。
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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
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
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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
（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）
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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
1300－1700 半刚性
>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。
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
• 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。
+ 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”。
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Fra Baidu bibliotek
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。
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)
8密粗AC +10密BM
6粗AC 5粗AC
6粗AC25I
5粗SLH
底面层 (cm)
10MB
7BM 6BM
6粗AC25I
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
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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）
硅酸二钙 22CCaO3·SSiO2 （6HC2S2）O C3S2 H 3 3CH
水
泥 成
铝酸三钙 32CCaO2·SAl2O34（HC32AO） C3S2 H 3 CH
分
铁铝酸四钙 4CaO·Al2O3·Fe2O3 （C4AF）
C3 A 6H 2O C3 AH 6
C4 AF 7H 2O C4 AFH 7
☆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）
• 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
六、综合性能
10
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)
• 半刚性材料
• 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