基层组成材料概述

石灰稳定土的基本材料——石灰
各种化学组成的石灰均可用于稳定土，其质量应符合要求，
特别是有效成分含量是评价石灰质量的主要指标。 石灰最佳剂量：对粘性土和粉性土为干土重的8%~16%， 对砂性土为干土重的10%~18%。 重要控制指标，对强度有显著影响
EDTA滴定法和钙电极快速测定法
石灰的稳定效果：可使土粒胶结成整体，密实性提高，水稳定 性提高，强度提高。
工程名称 工程用途 样品种类 主要设备编号
无侧限抗压强度试验记录表
委托单位：甘肃路桥三公司 合同号：JYM1 试验编号： 金永高速金昌至永昌路面工程 委托（取样）编号 试验日期 制件日期 试验方法 设计强度 MPa 1 2 3 4 最大干密度 g/cm3 5 6 7 最佳含水量 % 8 9 10 T0805-1994 含灰量 % 11 12 13
（4）温度收缩特性
半刚性材料温度收缩的大小与结合料类型和剂 量、被稳定材料的类别、粒料含量、龄期等有关。 一般砂粒以上颗粒温缩系数小，粉粒以下颗粒 温缩系数大。
石灰土砂砾（16.7）＞悬浮式石灰粉煤灰粒料（15.3） ＞密实式石灰粉煤灰粒料（11.4）和水泥砂砾（10～15）
半刚性基层养生
一般在高温季节修建，基层水分蒸发，发生干缩。同时， 存在昼夜温度差，发生温缩，因此初期必须注意养护。早 期养生良好，则易于成形，早期强度高，减少裂缝。后期 （铺筑沥青面层后）以温缩为主。
3
击 实 试 验 报 告
委托单位： 工程名称 工程用途 代表范围
98 6
合同号：
试验编号： 委托（取样）编号 报告日期 见 证 人 土的代号 试验方法
金永高速金昌至永昌路面工程
45cm 落 距 土样比重 试 验 次 数 干 筒 + 土重(g) 筒 重(g) 密 湿 土 重(g) 湿密度(g/cm3 ) 度 干密度(g/cm3 ) 盒 号 含 盒+湿土重 (g) 盒+干土重 (g) 水 盒重 (g) 水重 (g) 率 干土重 (g) 含水率 (%) 平均含水率(%)
强度指标：无侧限抗压强度（饱水状态下） （1）试件尺寸：高：直径=1：1 （2）静力压实法制备 （3）强度标准：不同公路等级、稳定剂类型及路 面结构层次的标准有不同的要求。
标准击实试验记录表
委托单位：甘肃路桥三公司 工程名称 工程用途 代表范围 主要设备编号 合同号：JYM1 试验编号： 委托（取样）编号 试验日期 试样种类或规格 试验方法 2177cm 4
委托单位： 工程名称 工程用途 稳定土种类 设计强度 颗粒组成 配 合 比 最大干密度 主要设备编号 试 试件编号 吸水量（％） 测强时含水量（％） 试件干密度（g/cm3） 1 2 3 验 4 结 5 果 6 7 8 9 10 11 12 13 最佳含水量 试验方法 合同号: 试验编号： 委托 （取样） 编号 报告日期 见 证 人 制件日期 水泥 （石灰） 规格
一、路面结构及基层分类
基层主要承受由面层 传来的车辆荷载的垂 直力，并扩散到下面
的垫层和土基层去
，基层是路面结构中
的承重层，它应具有
足够的强度和刚度， 并具有良好的扩散应 力的能力
一、路面结构及基层分类
垫层介于土基与基层之间 功能是改善土基的湿度和 温度状况，另—方面的功 能是将基层传下的车辆荷 载应力进一步加以扩散， 以减小土基产生的应力和 变形。同时也能阻止路基 土挤入基层中，影响基层 结构的性能 垫层材料分为两类 一类是由松散粒料 另一类是用水泥或石灰稳 定土等修筑的稳定类垫层
，广泛用于修筑路面结构的基层和底基层。 半刚性基层为什么能 够得到广泛应用？
在我国已建成的高速公路和一级公路中,大多数路面采
用了无机结合料稳定基层，即半刚性基层。其原因主要有：
①车辆轴载增大和交通量增加对路面的承载能力要求越 来越高，无机结合料处置基层的沥青路面更能适应现代重型 交通的需要； ②优质石料的料源日益减少。用无机结合料处置材料时 ，可以使用原先不能应用的质量较低的石料，甚至使用当地 的土。这样可以避免远运优质石料，从而节约大量投资。
3.无机结合料稳定材料的力学特性
（1）应力-应变特性: 强度和模量随龄期增长
一般规定:水泥稳定类材料设计龄期为3个月
石灰或石灰粉煤灰(二灰)稳定类材料设计龄期为6个月
试验方法：顶面法、粘贴法、夹具法、承载板法 试件：圆柱体试件和梁式试件 试验内容: 抗压强度、抗压回弹模量、劈裂强度、劈裂模量、 抗弯拉强度、抗弯拉回弹模量
要求压实度 ％
试 件 编 号 养生前试件质量 g 浸水前试件质量 g 浸水后试件质量 g 养生期间质量损失 g 吸水量 g 养生前试件高度 cm
压实度（％） 无 侧 限抗 压 强度
（MPa）
浸水后试件高度 cm 试验的最大压力 kN
强度最大值 MPa
强度最小值 MPa
强度平均值 MPa
标准差 S
偏差系数 %
d l l d d W
无机结合料稳定材料的干缩特性的大小与结合料的类型、 剂量、被稳定材料的类别、粒料含量、<0.5mm细颗粒含量、 试件含水量和龄期等有关。
半刚性材料干缩特性性大小次序: 稳定粒料类:石灰稳定类>水泥稳定类>石灰粉 煤灰稳定类 稳定细粒土:石灰土>水泥土和水泥石灰土>石 灰粉煤灰土 石灰土比水泥土更易产生干缩裂缝； 对于含细粒土较多的稳定土，以干缩为主，应加强初 期养护（潮湿）。
无机结合料稳定材料分类
★ 按组成的集料材料分： 稳定土类：如水泥稳定土 稳定粒料类：如水泥稳定碎石、水泥稳定砂砾
面层
★ 按无机胶结材料的不同分： 石灰稳定类 水泥稳定类 水泥石灰稳定类 石灰工业废渣稳定类
基层
无机结合料稳定混合料 石灰 水泥 工业废渣 砂砾土 碎石土 矿渣集料
柔性基层
二、无机结合料稳定材料
1. 无机结合料稳定类基层属半刚性基层。
在粉碎或原状的土（或砂砾）中掺入一定量的无机胶结材料和 适量的水，经拌和、压实、养生后，得到的具有较高后期强度、整体
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
性和水稳性的材料称为无机结合料稳定材料，以此修筑的基层或底基 层亦称半刚性基层。
2. 特点
无机结合料稳定材料稳定性好，抗冻性强，结构本身成板体， 但耐久性差、平整度低，易产生干缩裂缝，因此一般不用于路面面层
击 锤重 最大粒径 1
4.5kg 2
筒容积 颗粒描述 3
每层击数 5
土的鉴别分类 主要设备编号 试 试验次数 干密度g/cm3 含水量% 1 2 验 结 果 3
4
5
击 实
含水率与干密度关系曲线图
曲 线
备
注
结
论
备
注
监理工程师 意 见 签名：
记录：
试验 ：
单位（公章） ：
负责人：
复核：
试验：
无侧限抗压强度试验报告
半刚性基层材料
细粒土
中粒土 粗粒土
无机结合料稳定材料的技术性质
基层要具有一定的强度、抗变形能力和水稳定性
1.强度
柔性路面结构中，基层作为 承重层，需要足够的强度。 刚性路面结构中，基层并非是主 要承重层，但却是重要支承层次， 可延长路面使用寿命。
要求：具有强度、强度均匀、整体性好、表面密实 平整、透水性小
（2）疲劳特性:
重复荷载下，强度下降。材料从开始至出现疲劳破坏 的荷载作用次数称为材料的疲劳寿命。 材料的抗压强度是材料组成设计的主要依据，抗拉强度 f 是路面结构设计的控制指标 （抗拉强度远小于抗压强度）。
s
抗拉强度试验方法有直接抗拉试验、间接抗拉试验和弯 拉试验。 <50%时，可
经受无限次
裂缝防治措施：
（1）改善土质 用粘性较小的土，或掺入砂土、粉煤灰 等，以降低塑性指数 （2）控制含水量及压实度 能达到最大压实度 比最佳含水量略小为好，尽可
（3）掺加粗粒料
满足最佳组成，提高强度和稳定性
（4）水稳定性和抗冻稳定性
评价：浸水强度和冻融循环试验 主要影响因素： （1）土类 含细多、塑性指数大的， 差 （2）稳定剂种类和剂量 二灰粒料和水泥粒料的水 稳性最好。 （3）密实度 越大，则透水性越低，水稳性越好 （4）龄期 水泥、石灰、二灰稳定类的强度需要 一定时间形成，水稳性随龄期增长而增长。
顶面法：直接在试件顶面用千分表测量回弹变形 粘贴法：在柱体壁上两端各1/6高度处粘贴支架， 用千分表测量中间2/3柱体的回弹变形。 夹具法：在柱体壁上两端各1/6高度处套一箍，在 箍上伸出支架，用千分表测量中间2/3柱体的回弹 变形。 承载板法：用小承载板在试件中间模拟野外测定 方法。 顶面法较合理
—无机结合料稳定材料
职业能力目标
了解半刚性基层材料及其技术性质 能够选择并应用合适的基层材料
学习要求
了解路面结构及层位功能，以及基层的分类
了解无机结合料稳定类基层的组成材料及要求 了解无机结合料稳定类材料的强度形成原理 熟悉无机结合料稳定材料的技术性质与标准
一、路面结构及基层分类
路面结构分层及层位功能：按照使用要求、受力状况、土基支
（一）石灰稳定类
石灰土：用石灰稳定细粒土得到的混合料
石灰稳定集料：用石灰稳定中粒土和粗粒土得到的混合料
石灰砂砾土—天然砂砾土、级配砂砾（无土） 石灰碎石土—天然碎石土、级配碎石（包括未筛分碎石） 结构类型 骨架密实式：粒料≈80% 悬浮式：粒料≤50%
石灰稳定土的基本材料——土 一般规定土的液限不大于40%，塑性指数不大于20%， 且级配良好。但重粘土颗粒不易粉碎、拌和，易产生缩裂 ，稳定效果差；有机质或硫酸盐含量高的土对强度有明显 影响，都不宜采用。宜采用塑性指数15—20的粘土以及含 有一定粘性土的中粒土或粗粒土用作石灰稳定土。 当用于不同等级路面不同结构层次时，对颗粒的最大 粒径有相应的要求。
95%概率值 MPa
无侧限抗压强度 MPa 测强时含水量％
备 结
注 论
实测干密度 g/cm3 无侧限 抗压强 度均值 MPa 备注： 变异 系数 ％ 代表值 MPa
标准差
监理工程师 意 见 签名： 单位（公章） ： 负责人： 复核： 试验：
试验： 记录：
2.密度 密度 材料越致密，耐久性和强度也越高。 （1）压实度 材料在外力下获得的密实程度。 =材料干密度/最大干密度 （2）含水量 =水分质量/干燥材料质量 最佳含水量 通过标准击实试验得到
基层类型 基层类型有沥青混合料（沥青贯入碎石、热拌 沥青碎石、乳化沥青碎石混合料等）及沥青稳定土 ，各种集料基层及采用无机结合料稳定集料或稳定 土类。
基 层
半刚性基层
当环境适宜时，强度与刚度会随着时间的增长而不 段增长，其最终抗弯拉强度和弹性模量，比一般的 基层要大，但还是远较刚性路面为低，其刚度介于 柔性路面和刚性路面之间。 用沥青稳定各种集料的基层及不加任何结合材料的 各种粒料基层
后期结晶结构形成，提高了石灰土的后期整体性、强度和稳定性。
承条件和自然因素影响程度的不同，将路面分成若干层次。通 常按各个层位功能的不同，划分为三个层次，即面层、基层和 垫层，如图所示。
路面结构层次划分示意图 i-路拱横坡度；1-面层；2-基层（有时包括底基层）； 3-垫层；4-路缘石；5-加固路肩（硬路肩）；6-土路肩
一、路面结构及基层分类
面层是直接同行车和大气接触 的表面层次，它承受较大的行 车荷载的垂直力、水平力和冲 击力的作用，同时还受到降水 的浸蚀和气温变化的影响 修筑面层所用的材料主要有： 水泥混凝土、沥青混凝土、沥 青碎（砾）石混合料、砂砾或 碎石掺土或不掺土的混合料以 及块料等
疲劳寿命主要取决于重复受拉应力与极限应力之比，一定应 力条件下，取决于材料的强度和刚度。强度越大，刚度越小， 其疲劳寿命就越长。还与材料的变异性有关。
（3）干缩特性： 拌和压实后由于水分挥发及水化作用，混合料水分 减少，由此发生各种物理化学作用引起无机结合料稳定 材料体积收缩。 主要指标：干缩应变、干缩系数、干缩量、失水量、 失水率、平均干缩系数
石灰稳定土的强度形成原理
离子交换作用 火山灰作用 结晶作用 碳酸化作用
机械压实
离子交换作用（少部分）
石灰中Ca2+、OH－～土中Na+、K+交换 ——减薄吸附水膜、土粒聚凝、水稳性增强，易于压实
结晶作用和碳酸化作用
CaCO3 → CO2↑＋CaO（生石灰）
CaO＋H2O → Ca(OH)2（消石灰） Ca(OH)2 →结晶硬化 碳酸化硬化：CO2＋Ca(OH)2→ CaCO3