石灰稳定类材料强度形成原理
高校高等职业教育《建筑材料与检测》教学课件(专题)无机结合料稳定土类
无机结合料稳定类基（垫）层
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•无机结合料稳定土
概念：在粉碎的土和原状松散的土(包括各 种粗、中、细粒土)中掺入适量消石灰（或水泥） 和水，按照一定技术要求，经拌和后，在最佳 含水量时摊铺、压实及养生，其抗压强度符合 规定要求的路面结构层。
分类：石灰土、石灰碎石土、水泥土、水 泥稳定碎石、二灰碎石（逐渐淘汰）等。
强度形成原理 影响强度的因素 混合料组成设计 水泥稳定土层的施工
水泥稳定土强度形成原理
水泥的水化作用 →
离子交换作用 → 化学激发作用 → 碳酸化作用 →
硅酸三钙：2C3S+6H20→C3S2H3+3CH 硅酸二钙：2C2S+4H20→C3S2H3+CH 铝酸三钙：C3A+6H2O→C3AH6 铁铝酸四钙：C4AF+7H20→C4AFH7
限抗压强度试验，室内试验的平均抗压强度应符
合
R
Rd
1 ZaCv
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【注】：工地实际采用的石灰剂量 应比室内试验确定的剂量稍多一些，集 中厂拌法施工时，可只增加0.5%；路拌 法施工时，宜增加1%。
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【思考】：石灰稳定土基层缩裂防治措施有哪些？
1）控制压实含水量： 石灰稳定土含水量过多产生的干缩裂缝显著，
至少做三个不同石灰剂量 混合料的击实试验，即最小剂 量、中间剂量和最大剂量，其 余两个混合料的最佳含水量和 最大干密度用内插法确定。
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4）按最佳含水量与工地预期达到的压实密度
制备试件，进行强度试验，根据强度标准，选定
合适的石灰剂量。
试件在规定温度(冰冻地区20±2℃，非冰冻
石灰土强度形成的原理及施工注意要点
石灰土强度形成的原理及施工注意要点石灰土是一种常用的路基材料，具有良好的工程性能，广泛应用于道路、桥梁和填方工程中。
石灰土的强度形成原理主要是由于石灰与土壤中的黏土颗粒发生化学反应，形成水化钙硅酸盐胶凝物质，从而提高土壤的强度和稳定性。
在石灰土的施工过程中，需要注意一些要点，以确保工程质量和安全。
本文将从石灰土强度形成的原理以及施工注意要点两方面展开探讨。
一、石灰土强度形成的原理1. 石灰土的作用机理石灰土是指将石灰粉与土壤按一定比例混合，经过水化反应后形成一种胶凝材料。
石灰土的作用机理主要有两个方面：一是通过水化反应生成的胶凝物质填充土壤中的毛细孔和微孔，增加土壤的密实性；二是形成水化钙硅酸盐胶凝物质，提高土壤的强度和稳定性。
石灰土中的碱性氧化钙还能与土壤中的有机酸和水化硅酸盐反应，进一步提高土壤的强度和稳定性。
2. 石灰土强度形成的影响因素石灰土的强度形成受多种因素影响，主要包括石灰土的类型、含量、水化时间和环境条件等。
石灰土的类型不同，其水化反应产物和作用机理也不同。
目前常用的石灰土有快石灰土和慢石灰土两种类型，它们的水化反应速度和强度发展规律有所差异。
石灰土中石灰含量的不同对其强度形成也有影响，一般来说，石灰土中石灰含量越高，土壤的强度和稳定性也越大。
水化时间和环境条件也是影响石灰土强度形成的重要因素，水化时间过短或环境条件不利都会影响石灰土的强度和稳定性。
二、石灰土施工注意要点1. 石灰土的配合比在石灰土的施工中，首先需要确定石灰土的配合比。
一般来说，石灰土的配合比应根据实际工程要求和石灰土的类型、含量等因素综合考虑，合理确定。
配合比的选择不仅影响石灰土的强度和稳定性，还关系到工程的经济性和施工的合理性。
2. 石灰土的水化时间在石灰土的施工中，水化时间是一个重要的控制参数。
通常情况下，石灰土的水化时间应根据实际工程要求和石灰土的类型、含量等因素合理确定，以确保石灰土的水化反应充分进行，形成充分的水化钙硅酸盐胶凝物质，提高土壤的强度和稳定性。
路基路面工程习题参看答案
路基路面工程习题参看答案路基路面工程复习题参考答案（要点－结合要点阐述）（华南理工大学交通学院）1、对于综述题－需要结合要点阐述2、不完整的参见教案与课本第一章总论1、对路基路面的要求对路基基本要求：A 结构尺寸的要求，B 对整体结构（包括周围地层）的要求C 足够的强度和抗变形能力，D 足够的整体水温稳定性对路面基本要求(1)具有足够的强度和刚度(2)具有足够的水温稳定性(3)具有足够的耐久性和平整度(4)具有足够的抗滑性(5)具有尽可能低的扬尘性(6)符合公路工程技术标准规定的几何形状和尺寸2、影响路基路面稳定的因素－此章节内容需要学后再看水文水文地质气候地理地质土的类别3、公路自然区划原则3个4、路基湿度来源5、路基干湿类型的分类？一般路基要求工作在何状态？6、路基平均稠度和临界高度7、路面结构层位与层位功能面层：直接承受行车车轮作用及自然因素底作用，并将所受之力传递给下层，要求路面材料有足够的力学强度和稳定性，并要求表面平整、抗滑、防渗性能好。
基层：主要承受车辆荷载的竖向力，并把由面层传下来的应力扩散到垫层和土基，故必须有足够的力学强度和稳定性及平整度和良好的扩散应力性能。
垫层：起排水隔水、防冻和防污等多方面作用，而主要作用是调节和改善土基的水温状态，扩散由基层传递下来的荷载应力的作用。
8、各类路面的特点参见教案9、路面横断面由什么组成？高速公路、一般公路第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质1、什么叫标准轴载？什么叫当量圆？路面设计中将轴载谱作用进行等效换算为当量轴载作用的轴载。
（我国标准轴载为双轮组单轴重100KN的车辆，以BZZ-100表示）当量圆：椭圆形车辆轮胎面积等效换算为圆2、什么叫动载特性水平力振动力瞬时性3、自然因素对路面的影响主要表现在那些方面？温度及其温度变化水4、路基工作区？路基工作区－路基某一深处，车轮荷载引起的垂直应力与路基土自重应力引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为1/10~1/5时，该深度范围内的路基5、回弹模量？K? CBR?回弹模量:土基在荷载作用下产生应力与与其相应的(可恢复)回弹变形比值；K:土基顶面的垂直压力与该压力下弯沉的比值。
无机结合料稳定材料—强度及影响因素分析
模块二
01
石灰
无机结合料 02
稳定土
03
水泥
无机结合料稳定土
强度及影响因素分析
C目 录 ONTENTS 1 无机结合料稳定材料的强度形成原理 2 影响稳定材料强度的因素分析
1
强度形成原理
➢ 水泥稳定材料的强度形成原理：
水 泥 中 有 高 价 Ca2+ ， 交 换 低价离子（Na+和K+）的 作用。——增加粘聚力
➢ 石灰稳定材料的强度形成原理：
离子交 换作用
火山灰 反应
结晶作 用
碳酸化 作用
当Ca（OH）2浓度达到一 定值时，会析出，形成晶 体。——提高强度和水稳 定性
➢ 石灰粉煤灰稳定材料的强度形
成原理：
离子交
换作用
结晶作用
碳酸化 作用
火山灰 反应
2 影响强度的因素分析
温度、湿度。
水泥稳定土施工过程不要 超过6h 。
离子交
碳酸化
换作用
作用
水泥中的Ca（OH）2与空 气中CO2作用，生成碳酸 钙晶体的过程。——提高
强度和稳定性
水化产物胶结性很 强，颗粒形成整体 材料——是水泥稳 定材料早期强度较 高的主要原因
硬凝反应
火山灰 反应
Ca(OH)2 与 土 中 的 SiO2 和 Al203 发生的反应。在土的 团粒外围形成一层稳定的 保护层——提高水稳定性
养生条件
施工时间 长短
塑性指数、颗粒 大小。
松散材料
稳定剂品 种及用量
水泥稳定类（最 低剂量）；石灰 稳定类（最佳剂 量）
密实度 含水率
影响有效承载面积
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
生活垃圾焚烧炉渣在石灰粉煤灰稳定材料中的应用
生活垃圾焚烧炉渣在石灰粉煤灰稳定材料中的应用石灰粉煤灰稳定碎石是指以石灰粉煤灰为结合料，通过加水与碎石集料共同拌和形成的混合料。
石灰粉煤灰稳定碎石的强度形成主要依靠集料的骨架作用、石灰粉煤灰的水硬性胶结及填充作用。
由于粉煤灰能提供较多的活性SiO2和活性Al2O3成分，在石灰的碱性激发作用下生成较多的水化硅酸钙、水化铝酸钙，因此稳定碎石具有较高的强度和稳定性。
石灰粉煤灰稳定碎石也是我国高等级道路沥青路面半刚性基层材料类型之一。
炉渣集料在化学组成上具有与粉煤灰接近的化学组成，以炉渣集料替代部分粉煤灰或碎石集料，得到石灰粉煤灰稳定炉渣碎石混合料，在石灰的碱性激发作用下，炉渣集料可发生一定程度的火山灰反应，为该类混合料提供胶凝物质，还可发挥炉渣集料的骨架作用。
一、石灰粉煤灰炉渣的特性（一）压实特性与抗压强度在石灰粉煤灰中，以炉渣集料替代等质量的粉煤灰，测试石灰粉煤灰炉渣压实参数、无侧限抗压强度结果，如表8-6所示。
与粉煤灰相比，炉渣集料的密度高，比表面积小，因而随着炉渣集料替代率的提高，石灰粉煤灰炉渣的最大干密度增加，最佳含水率降低。
此外，随着炉渣集料替代率的增加，石灰粉煤灰炉渣试件的无侧限抗压强度降低，尤其是28 d与7d的抗压强度比降低。
这个结果说明，炉渣集料的化学活性低于粉煤灰，对石灰粉煤灰炉渣试件的强度尤其是后期强度不利。
表8-6 石灰粉煤灰炉渣的技术特性（二）干缩湿胀性特性无论半刚性基层材料干缩还是湿胀变形，均会对路面结构稳定性产生不利的影响。
工程实践和室内试验表明，在石灰粉煤灰稳定碎石级配组成一定的条件下，其干缩、湿胀性能主要与石灰粉煤灰的干缩湿胀性能相关。
以炉渣集料替代部分粉煤灰后，也将影响石灰粉煤灰炉渣试件的湿胀干缩性能。
以不同配合比配制石灰粉煤灰炉渣，成型试件。
先将试件浸水30 d，然后干燥置放60 d。
定期测试试件的变形量结果，如图8-12所示。
无论是浸水条件还是干燥条件，石灰粉煤灰炉渣试件的变形量均随着龄期的增长而趋于稳定。
影响石灰稳定土无侧限抗压强度分析
影响石灰稳定土无侧限抗压强度分析摘要：无机结合料稳定土具有较高的强度和水稳性，并有一定程度的抗冻性，整体性强。
在经级配改良或未改善的粘土类、亚粘土类、亚砂土类、粉土类中掺入各类稳定材料称为无机结合料稳定土。
与砂石材料相比，稳定土路面具有一定的抗拉强度和良好的稳定性，但耐磨性差，一般不用作面层。
关键词：石灰稳定土；强度；原理石灰稳定土因为取材广泛，施工成本低廉，因此在道路施工中应用广泛，含灰量低于5%时一般为改良土质，增强土质CBR强度，以满足规范对填料的要求，大于10%时，一般是利用石灰稳定土的强度、稳定性、整体性、刚性等来做低等级道路的基层或高等级道路的底基层。
1.石灰稳定土的组成1.1土质土的矿物成分对无机结合料稳定土性质具有重要影响。
试验表明，除有机质或硫酸盐含量高的士以外，各类砂砾土、砂土、粉土和粘土均可用无机结合料稳定。
一般规定本变化，且能保证稳定土达到所规定的强度和稳定性的前题下，取尽可能选低剂量、低成本的稳定材料。
1.2石灰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高。
镁质石灰稳定土在剂量较大时后期强度优于钙质石灰稳定土。
石灰的最佳剂量，对粘性土和粉性土为占千土重的8％～16％，对秒性土为10％～18％。
1.3含水量水分是稳定土的一个重要组成部分。
水分以满足稳定土形成强度的需要，同时使稳定土在压实时具有一定的塑性，以达到所需要的压实度。
水分还可使稳定土在养生时具有一定的湿度。
2.石灰土强度形成原理在土中掺入适量的石灰，并在最佳含水量下拌匀压实，使石灰与土发生一系列的物理、化学作用而逐渐形成强度。
石灰与土之间产生的化学与物理化学作用可分为四个方面：离子交换作用；结晶作用；碳酸化作用；火山灰作用。
2.1离子交换作用在石灰土中，由于水的作用使部分熟石灰离解成Ca++和(OH)-离子，溶液呈现出弱碱性，随着Ca++浓度增大，灰土中土粒表面原来吸的Na++、K+等一价离子被石灰中的二价Ca++离子替换。
石灰稳定粒料
石灰稳定粒料介绍石灰稳定粒料是一种常用于道路和堤坝工程的材料，通过将石灰与土壤或骨料混合，经过反复碾压和养护，可以形成一种具有较好物理力学性能和耐久性的材料。
本文将深入探讨石灰稳定粒料的制备方法、性能特点以及应用领域。
制备方法原料选择选择合适的土壤或骨料是制备石灰稳定粒料的首要任务。
常用的土壤包括黏土、粉土等，骨料则可以选择石子、沙子等。
选材时需考虑原料的物理力学性能、抗腐蚀性以及可获取性等因素。
配比设计根据工程需要和原料的特性，进行配比设计是制备石灰稳定粒料的关键。
合理的配比可以提高材料的稳定性和耐久性。
混合工艺制备石灰稳定粒料的混合工艺主要包括混合、碾压和养护三个步骤。
1. 混合：将石灰与土壤或骨料充分混合。
通常可以采用机械搅拌或人工翻砂的方法进行混合。
2. 碾压：将混合好的材料进行反复碾压，以提高材料的密实性和强度。
3. 养护：碾压后的材料需要进行一段时间的养护，保证材料的稳定性和耐久性。
性能特点石灰稳定粒料具有以下几个显著的性能特点：石灰稳定粒料经过碾压和养护后，得到的材料具有出色的抗剪强度。
这使得石灰稳定粒料成为道路和堤坝工程中的重要材料。
耐久性石灰稳定粒料在长期使用条件下，能够保持良好的物理力学性能。
其稳定性和耐久性使得石灰稳定粒料在重载交通和恶劣气候条件下具有出色的表现。
环保性石灰稳定粒料制备过程中，不需要添加有害物质，对环境友好。
且石灰稳定粒料可以回收再利用，减少资源浪费和环境污染。
成本效益相较于其他稳定材料，石灰稳定粒料制备工艺简单，成本较低。
同时，石灰稳定粒料的耐久性可以降低维护成本，实现长期的经济效益。
应用领域石灰稳定粒料广泛应用于道路和堤坝工程中，具体涵盖以下几个方面：道路建设石灰稳定粒料可以用于路基和路面的建设。
通过在路基和路面加入石灰稳定粒料，可以提高道路的承载能力和耐久性，延长道路使用寿命。
堤坝工程在堤坝工程中，石灰稳定粒料可以用于建筑物基础、堤坝体和防渗层等部位的建设。
邓学钧《路面路基工程》(第3版)(考研真题与典型题详解 无机结合料稳定路面)
12.2 考研真题与典型题详解一、填空题1．石灰土强度形成的机理主要是______、______、______和______四种化学和物理化学作用的结果。
【答案】离子交换；结晶作用；火山灰作用；碳酸化作用【解析】在土中掺入适量的石灰，并在最佳含水率下拌匀压实，使石灰与土发生一系列的物理、化学作用，从而使土的性质发生根本的变化。
一般分四个方面：离子交换作用、结晶硬化作用、火山灰作用和碳酸化作用。
二、判断题1．无机结合料稳定细粒土的收缩性能比稳定粒料土的收缩性能要好。
（）[华南理工大学2011年真题]【答案】错误【解析】无机结合料稳定细粒土的收缩性能比稳定粒料土的收缩性要差。
2．柔性路面结构中联结层的作用是起隔水作用，使面层的水不渗入基层中。
（）[华南理工大学2011年真题]【答案】错误【解析】柔性路面结构中的联结层是防止反射裂缝的主要措施三、单选题1．二灰是指以下哪两种材料（）。
[华南理工大学2012年真题]A．水泥和石灰B．水泥和粉煤灰C．石灰与煤渣D．石灰与粉煤灰【答案】D【解析】二灰是指石灰与粉煤灰。
2．石灰（或水泥）稳定细粒土基层（底基层）的主要缺点是（）。
[河北工业大学2012年A、B卷]A．强度低B．水稳定性差C．容易开裂D．耐磨性差【答案】B【解析】石灰稳定细粒土基层的主要缺点为吸水性、透水性和水稳定性差。
3．石灰土的灰剂量是指（）。
[河北工业大学2010年A卷]A．干灰的体积／干土的体积B．干灰的质量／干土的质量C．干灰的质量／（干灰+干土）的质量D．干灰的体积／（干灰+干土）的体积【答案】B【解析】石灰剂量是指石灰质量占全部土颗粒的干质量的百分率，即石灰剂量=石灰质量/干土质量。
4．下列哪些是粒料类材料（）。
A．水泥土B．二灰碎石C．级配碎石D．石灰土碎石【答案】C【解析】水泥土、二灰碎石、石灰土碎石都属于无机结合料材料，只有级配碎石不含结合料，是粒料材料。
5．下列结合料稳定类适合作高速公路基层的有（）。
本科学校_专科学校_路基路面工程_常考的简答题和问答题(精)
简答1、路基工作区：在路基某一深度Za处，当车轮荷载引起的垂直应力与路基土自重力引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为1/10～1/5时，该深度Za范围内的路基称为路基工作区。
2、压实度：是指工地实测干重度与室内标准击实实验所得的最大干重度之比的相对值。
3、工程防护：当不宜使用植物防护或考虑就地取材，采用砂石、水泥、石灰等矿质材料进行坡面防护等。
4、主动土压力：当挡土墙向外移动时，土压力随之减少，直到墙后土体沿破裂面下滑而处于极限平衡状态，作用于墙背的土压力称为主动土压力。
5、被动土压力：当墙向土体挤压移动，土压力随之增大，土体被推移向上滑动处于极限平衡状态，此时土体对墙的抗力称为被动土压力。
6、第二破裂面：在墙背或假想墙背俯斜很缓情况下，当墙后土体达到主动极限平衡状态，破裂棱体并不沿墙背或假想墙背滑动，而是沿土体的另一破裂面滑动，则称该破裂面为第二破裂面。
7、边沟：是指设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧，多与路中线平行，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。
8、倒虹吸：当水流需要横跨路基，同时受到设计标高程的限制，可以采用管道，从路基底部跨越，称为倒虹吸。
9、渡水槽：当水流需要横跨路基，同时受到设计高程的限制，可以采用沟槽，从路基上部架空跨越，称为渡水槽。
10、土基回弹模量：是指路基、路面及筑路材料在荷载作用下产生的应力与其相应的回弹应变的比值。
11、地基反应模量：是指压力与弯沉之比。
12、加州承载比：是指对应于某一贯入度的土基单位压力与相应贯入度的标准压力之比的百分数。
13、翘曲应力：分为翘曲正应力和翘曲剪应力。
约束扭转时，构件产生弯曲变形，截面上将产生纵向正应力，称为翘曲正应力。
同时还必然产生与翘曲正应力保持平衡的翘曲剪应力。
14、暗沟：沟内分层填以大小不同的颗粒材料，利用渗水材料透水性将地下水汇集于沟内，并沿沟排泄至指定地点。
15、渗沟：采用渗透方式将地下水汇集于沟内，并通过沟底通道将水排至指定地点，此种地下排水设备统称为渗沟。
白灰凝固后强度
白灰凝固后强度
白灰凝固后的强度，是指在白灰凝固后所具备的抗压能力。
白灰，即石灰，是一种常见的建筑材料，具有良好的粘结性和耐久性。
其凝固后的强度直接影响着建筑物的稳定性和耐久性。
白灰凝固后的强度受多种因素影响。
首先是石灰本身的质量和成分。
优质的石灰含有较高的石灰石含量，且无杂质。
这样的石灰在凝固后能形成坚硬的结晶体，使得凝固后的强度更高。
其次是石灰的凝固时间和温度。
石灰在与水发生反应后会逐渐凝固，形成石灰石。
凝固的时间越长，石灰石结晶越完整，强度越高。
而适宜的温度能够促进石灰的凝固过程，提高强度。
搅拌石灰和水的过程也会对凝固后的强度产生影响。
搅拌过程中要保证石灰和水的均匀混合，避免出现石灰结块或水分不均匀的情况。
这样可以确保石灰能够完全和水反应，形成均匀的石灰浆，从而提高凝固后的强度。
在施工过程中，还需要注意石灰浆的浇筑和养护。
浇筑时要保证石灰浆充分填满施工部位，避免空隙和缺陷的产生。
养护过程中，要避免石灰浆受到外界环境的干扰，保持适宜的湿度和温度，以促进石灰的凝固和强度的提高。
总的来说，白灰凝固后的强度取决于石灰质量、凝固时间和温度、搅拌过程以及浇筑和养护等因素。
只有在这些方面都做到合理控制
和操作，才能获得良好的凝固效果和高强度。
为了确保建筑物的稳定和耐久，我们在施工过程中需要特别重视白灰凝固后的强度。
通过合理的工艺和控制，我们可以提高白灰凝固后的强度，保证建筑物的安全和可靠性。
石灰粉煤灰稳定碎石基层强度机理及影响因素
强度影响因素
原材料的影响
石灰。从前述石灰粉煤灰稳定碎 石强度形成原理可知，结合料反应后必 须要形成充足的水化硅酸钙（CSH）、 水化铝酸钙（CAH）、水化硅铝酸钙 （CASH，葡萄石）及碳酸钙等具有粘 结性和强度的物质，这些水化物的生成 必须有充足的Ca2+，Mg2+离子，所以石 灰中钙镁含量必须满足要求。石灰残渣 过多不但反应减少，而且残渣增加了 5mm以下基体材料的数量，对强度和 抗裂性都不利。石灰越细越均匀，越能 加快反应速度，反应越充分，早期强度 高。
依赖于上述的三种结构，二灰材 料的强度开始形成，并随着这些结构 的不断积累和发展，表现出材料的各 种力学性质相应的产生和提高。但由 于粉煤灰结构上的稳定性、与石灰反 应的缓慢长期性，要形成和完善这三 种结构，并随之达到较高的强度，必 然需要经历一段较长的时间过程，所 以实践中认为二灰材料早期强度较低 是一种普遍的看法。在实际施工当中 解决二灰碎石基层材料早期强度偏低 的方法可以使用粉煤灰活性激发剂以 及通过掺加一定量的水泥组成水泥石 灰粉煤灰碎石混合料，以利于强度的 早日形成。
随着火山灰反应的进行，二灰
内部开始产生水化硅酸钙和水化铝酸 钙物质，这些水化产物外观像是“糨 糊”的凝胶体，该凝胶体与水泥水解 后的产物相类似。由于是在不断吸收 水分的情况下逐渐产生的，因此该凝 胶具有水硬性质。在这种凝胶物的胶 连下，二灰材料被胶结在一起形成凝 胶结构。粉煤灰与石灰在反应期间， 随着龄期的延长，在生成凝胶物的 同时，开始出现一些纤维状或棒状的 结晶体，结晶体的来源一方面是二灰 之间进一步反应的结果，另一方面是 原有凝胶物的转化，因此仍是一些具 有一定结晶度的火山灰反应的水化产 物。此时二灰材料中又产生了第三种 结构——凝胶晶体缩合结构。由于依 附于凝胶物质的纤维和棒状晶体能够 相对远程的相互交织、缔结，构成了 网架结构的结晶体，因而在进一步强 化材料相互连接性的同时，又提高了 凝胶结构的密实性。
石灰稳定土强度变化规律的分析
豆 丁 推 荐 ↓精 品 文 档石灰稳定土强度变化规律的分析朱浩稳, 杨晓强, 钱 炯(兰州理工大学土木工程学院, 兰州 730050) 【摘 要】 笔者对二八灰土、三七灰土、粉煤灰土和水泥灰土进行了室内强度试验,分析了养护龄期,含水量及浸水次数对灰土强度特性的影响。
从灰土的微观机理入手对土体强度的两个指标c,φ进行了分析。
试验结果表明:灰土、粉煤灰土和水泥灰土的养护龄期必须满足90d才能达到其应有强度,90d后也会有一定增长,但增长量较小,其中水泥灰土在10d龄期就有较大的强度;过大或过小的含水量都使灰土、粉煤灰土和水泥灰土的c值下降,以此不同的是φ值随含水量的增加而下降;浸水对灰土、粉煤灰土和水泥灰土的c,φ值影响明显,水泥灰土的水稳定性最好,其次是粉煤灰土。
【关键词】 强度变化;三轴试验;浸水试验;水稳定性【中图分类号】 T U432 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001-6864(2009)09-0087-04STU DY ON THE STRENGTH OF LIME2SOI L,COA L LIME2SOI L AN D CEMENTLIME2SOI L B Y TRIAXIA L TESTZH U Hao2wen, Y ANG X iao2qiang, QI AN Jiong(C ollege of Civil Engineering,Lanzhou University of T echnology,Lanzhou730050,China) Abstract:Based on the triaxial test the author analysis the lime2s oil,the coal lime2s oil and the cement lime2s oil strength changes with curing period,water content and immersing water times,and given explanation of tw o indicators c andφin micro2mechanism.The test results showed that the lime2s oil,coal lime2s oil and cement lime2s oil curing period must be m ore than90days,because the strengths appears a rapidly increase within90days curing period.Only after90days the strengths growth becomes slow and approach finally steady v olumes.Besides the cement lime2s oil strength change will have a great strength in10days;the c v ol2 umes will decreased if the water content of lime2s oil、the coal lime2s oil and the cement lime2s oil to be too large or too small.Theφvalues will decline if the water content increases as difference;finally the immersing water times will im pact c,φv olumes significantly,water stability of the cement lime2s oil is best and the coal lime2 s oil following it.K ey w ords:strength change;triaxial test;immersion test;water stability1 概述灰土是指将消石灰粉或生石灰粉掺人各种粉碎或原来松散的土中,经拌合、压实及养护后得到的混合料[1]-[5]。
土木工程-水泥(石灰)稳定土试验与检测
德修身、技立业
石灰稳定土强度的影响因素
含 水 量 与 干 密 度 的 关 系
• 含水量过大，影响密度和强
度，增大石灰土的干缩性， 易导致结构层的干缩裂缝， 还会在压实时形成“弹簧” 现象。
在适宜的含水量下压实，可以取得最佳的压实效果 最大干密度→最佳含水量:压实功↑最佳含水量↓最大密实度↑ 细料含量↑最佳含水量↑最大密实度↓ 石灰剂量↑最佳含水量↑最大密实度↓
德修身、技立业
石灰稳定土强度的影响因素
养护条件与龄期 石灰土的强度是在一系列的物理化学反应过 程中形成的，需要一定的温度和湿度；温度 较高，反应较快，强度较高；适当的湿度为 火山灰反应提供结晶水，但湿度过大会影响 石灰中氢氧化钙的结晶硬化，从面影响强度 的形成。 火山灰反应慢，龄期增加，强度增长。
德修身、技立业
无机结合料的配合比设计
击实试验示例（石灰结合塑像指数≤12的细粒土做高速公路基层）
石灰剂量 (％) 5 （7） 8 （9） 最佳含水量0 (％) 18.7 （19.4） 20.1 （20.9） 最大干密度 max ( g/cm3) 1.71 （1.68 ） 1.65 （ 1.62 ） 计算干密度 i ( g/cm3) 1.64 1.61 1.58 1.56
11
21.8
1.58
1.52
注：括号中数据为内插值
试件计算干密度＝最大干密度（γmax）×压实度（现场干密度/最大干密
度）
德修身、技立业
无机结合料的配合比设计
3、按最佳含水量和计算得的干密度制备强度试 件。
强度试件的制备数量
＜10%~15%
偏差系数
试件数量
＜10%
15%~20%
土类
细粒土 中粒土 粗粒土
六章无机结合料稳定类混合料
主要取决于水泥水化硬化、离子交换和火 山灰反应过程。
水泥水化产物水化硅酸钙等系列水化物， 在土粒的孔隙中形成骨架；水化产物氢氧 化钙中的钙离子与土中的钠、钾离子进行 吸附交换，降低粘性土的亲水性和塑性， 使分散土粒形成较大的土团―链条结构， 形成稳定的结构。
⑵组成材料对强度的影响
③改善级配可以明显增加水泥稳定集料的强度。
⑶环境因素对强度的影响
养生温度和延迟时间
养生温度：直接影响水泥的水化进程， 因而对水泥稳定土的强度有明显的影 响。。
延迟时间：是指水泥稳定土施工过程中，从 加水拌和开始至碾压结束缩经历的时间。
延迟时间越长，强度和密度的损失越大。
延迟时间对水泥稳定土强度的影响主要取决 于水泥品种和土质。终凝时间短的水泥延迟 损失大；延迟2h时，水泥稳定原状砂砾或粗 石灰石配制的损失20％，而水泥稳定粘土或 砾质砂配制的损失60％，水泥稳定中砂的强 度基本没有损失。
二灰土的强度形成机理与石灰稳定土基本相同。
主要依靠集料的骨架作用和二灰的水硬性胶结和填充 作用。粉煤灰提供较多的活性物质，因此二灰类混合 料强度和稳定性较高。
与石灰稳定土相比，二灰稳定土强度形成更多的倚 赖于火山灰反应生成的水化物。
粉煤灰是一种缓凝材料，故早期强度较低，有较高的 后期强度。
如果要提高二灰稳定土的早期强度，可以掺 加少量水泥或某些早强剂
3、二灰稳定土的适用性
粉煤灰颗粒呈空心球体，密度小而比表面积 大，掺加粉煤灰后，稳定土的最佳含水量增 大，最大干密度减小，但其强度、刚度及稳 定性均有不同程度的提高，尤其是抗冻性有 较显著的改善，温缩系数减小，对提高路面 抗裂有重要的意义。
二灰土的温缩依然存在，具有相当程度的干 缩变形，会产生干缩裂缝，因此禁止用于高 等级路面的基层。密实型二灰集料则可以用 作高等级公路基层。
石灰稳定土的强度形成原理
石灰稳定土的强度形成原理
石灰稳定土是一种以石灰为主要稳定剂，在土壤中形成的一种材料。
它具有良好的力学性能和耐久性，广泛用于道路和建筑工程中。
石灰稳定土的强度形成原理可以归纳为以下几个方面：
1. 石灰的化学反应作用
石灰与土壤中的粘土矿物发生化学反应，产生氢氧化钙，形成与土壤颗粒之间的互相胶结，提高土体的强度和抗剪切性能。
2. 石灰的物理渗透作用
石灰具有吸水膨胀和干燥收缩的性质，可以促进土壤颗粒之间的物理结合。
当石灰与土壤混合后，加水摔打等作用可以使石灰渗透到土壤中，与土壤颗粒之间形成纤维状结构，从而增加了土体的密实度和强度。
3. 石灰的力学影响作用
由于石灰质地坚硬， canzuo 破碎后形成的颗粒可以填补土壤颗粒之
间的空隙，形成了一个多孔介质，可以提高土体的排水性能。
同时，石灰也可以增加土体的刚度和弹性模量，提高土体的稳定性和抗震性能。
总结起来，石灰稳定土的强度形成原理是通过石灰的化学反应作用、物理渗透作用和力学影响作用，在土体中形成坚固的互相胶结和多孔结构。
这些过程能够有效地增加土体的密实度和强度，提高土体的稳定性和耐久性。
石灰稳定土具有无毒、环保、可重复使用等优点，是现代化建筑工程中非常重要的一种材料。
5无机结合料稳定类混合料土木工程材料
5.1 石灰稳定土
• 2、石灰稳定土的收缩特征及影响因素 • 因含水量变化而引起的干缩和因温度降低
而引起的温缩。 • （1）干缩特性及影响因素 • 结合料的类型和剂量，被稳定（或处置）
土的类别（细粒土、中粒土或粗粒土）， 粒料的含量，小于0.5mm的细粒土含量， 塑性指数，小于0.002mm的粘粒含量和矿 物成分，制作试件的含水量和龄期。 • 干缩系数的大小 • 对于稳定粒料类：石灰稳定类>水泥稳定类 >石灰粉煤灰稳定类
• 凡是采用无机结合料（又称水硬性结合料） 稳定的各种土，当其强度符合有关技术规 范的基本要求时，都统称无机结合料稳定 土混合料，包括石灰稳定土、水泥稳定土、 石灰工业废渣稳定土和综合稳定土。
• 在土中掺入石灰材料后，石灰与土之间发 生强烈的作用，从而使土的性质发生根本 的改变。
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5.1 石灰稳定土
要起稳定作用，土的塑性、膨胀、吸水量 减少，使土的密实度、强度得到改善。 • 对于粘性土及粉性土为8%~14% • 对砂性土则为9%~16% • ④含水量 • 不同土质的石灰土有不同的最佳含水量， 需能过标准击实试验确定。
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5.1 石灰稳定土
• ⑤密实度 • 实践证明：石灰土的密实度每增减1%，强
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5.1 石灰稳定土
• 【设计步骤】 • 1、原材料检验与选定 • （1）石灰材料：该路段沿线盛产钙质石灰，
经试验检测各项技术指标均满足现行有关 技术指标要求，（CaO+MgO）含量平均值 74.8%，未消化残渣含量平均值为9.6%。 • （2）土料：该路土场的土质为轻亚粘土， 该土的试验检测结果列在表5.3中，土料的 各项技术指标符合现行技术规范要求。
石灰稳定粒料
石灰稳定粒料1. 石灰稳定粒料的定义和特点石灰稳定粒料是一种由石灰和骨料组成的复合材料，通过石灰的化学反应和物理力学作用，使骨料与石灰形成一种稳定的结合。
石灰稳定粒料具有以下特点：•高强度：经过石灰处理后，骨料与石灰形成了牢固的结合，使得粒料具有较高的强度和耐久性。
•良好的抗水性：石灰具有较好的抗水性能，可以有效防止水分渗透到骨料中，从而减少了粒料因水分引起的膨胀和变形。
•抗冻融性能好：石灰稳定粒料在冻融循环条件下具有较好的抗冻融性能，不易受到冻融循环引起的损伤。
•良好的耐久性：经过石灰处理后，粒料表面形成了一层致密坚硬的硬化层，提高了材料的耐久性和抗老化性能。
•环保性：石灰是一种天然的无污染材料，使用石灰稳定粒料可以降低对环境的影响。
2. 石灰稳定粒料的应用领域石灰稳定粒料广泛应用于道路工程、铁路工程、机场跑道等基础工程中。
具体应用领域包括：2.1 道路工程石灰稳定粒料可以用作道路基层和路面层材料，通过混合石灰和骨料，形成稳定的基层结构，提高道路的承载能力和耐久性。
石灰稳定粒料还可以改善道路表面的平整度和抗滑性能，提高行车的安全性。
2.2 铁路工程在铁路工程中，石灰稳定粒料可用于铁路基础层、铁路道床和铁轨垫石等部位。
通过使用石灰稳定粒料，可以增加铁路基础层的强度和稳定性，提高铁轨的支撑能力。
石灰稳定粒料还可以减少因水分引起的膨胀和沉降，延长铁路的使用寿命。
2.3 机场工程在机场工程中，石灰稳定粒料可以用作飞行区道面的材料。
通过使用石灰稳定粒料，可以提高飞行区道面的承载能力和耐久性，减少因飞机起降引起的振动和位移。
石灰稳定粒料还可以提供较好的排水性能，减少积水对飞行安全的影响。
3. 石灰稳定粒料的制备方法石灰稳定粒料的制备方法主要包括以下几个步骤：3.1 骨料选择选择适当的骨料是制备石灰稳定粒料的第一步。
一般选择颗粒形状均匀、硬度适中、抗压强度高且不易分解的骨料作为原材料。
3.2 石灰处理将选好的骨料与适量的石灰进行混合，并加入适量的水进行湿拌。
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石灰稳定类材料包括：石灰土、石灰砂砾土、石灰碎石土等。
其强度形成主要指石灰与细粒土的相互作用。
强度形成原理：
（1）土中掺入适量的石灰，并在最佳含水量下压实后，既发生了一系列的物理力学作用，也发生了一系列的化学与物理化学作用。
在这一系列作用发生的同时，形成了石灰土基层的强度。
（2）由于石灰与土之间发生了一系列相互作用，从而使土的性质发生根本的改变。
与原素土相比，在初期，主要表现在土的结团、塑性降低、最佳含水量增大和最大密度的减小等。
后期变化主要表现在结晶结构的形成，从而提高土的强度与稳定性。
（3）石灰加入土中发生的物理与化学反应主要有离子交换、Ca(OH)2的结晶、碳酸化和火山灰反应。
其结果使粘土胶粒絮凝，生成晶体Ca(OH)2、CaCO3（碳酸钙）和含水硅、铝酸钙等胶结物，这些胶结物逐渐由胶凝状态向晶体状态转化，致使石灰土的刚度不断增大，强度与水稳定性不断提高。
名词解释：
（1）离子交换反应：是指石灰加入土中，在水的参与下易离解成Ca2＋和(OH)－离子，C a2＋可与粘土胶体颗粒反离子层上的K＋、Na＋离子发生离子交换，其结果使得胶体吸附层减薄，从而使粘土胶体颗粒发生聚结，土的湿坍性得到改善。
离子交换是石灰土初期强度形成的主要原因。
Ca(OH)2的结晶反应是石灰吸收水分形成含水晶体，所生成的晶体相互结合，并与土粒结合起来形成共晶体，把土粒结成整体，从而使石灰土的水稳性得到提高。
（2）碳酸化反应：是指Ca(OH)2与空气中的CO2反应生成CaCO3的过程，试验表明，碳酸化反应只是在有水的条件下才能进行。
当用干燥碳酸气作用于完全干燥的石灰粉末时，这反应几乎完全停止进行。
因为碳酸化时，石灰和碳酸气的作用需要水。
CaCO3是坚硬的结晶体，具有较高的强度和水稳性，它对土的胶结作用使土得到了加固。
由于CO2可能由混合料的孔隙渗入，也可能由土本身产生，当石灰土的表层碳酸化后，则形成一层硬壳，而阻碍CO2进一步渗入，因而Ca(OH)2的碳化是一个相当长的反应过程，也是形成石灰土后期强度的主要原因之一。
火山灰反应是指土中的活性硅铝矿物在石灰的碱性激发下解离，在水的参与下与Ca(OH)2反应生成含水的硅酸钙和铝酸钙的过程，所生成新的化合物与水泥水解后的产物相类同，是一种水稳性良好的结合料。
（3）火山灰反应：是在不断吸收水分的情况下逐渐发生的，因而具有水硬性质。
碳酸化与火山灰反应对提高石灰土的强度与稳定性起着决定性作用。