无机结合料稳定材料及路面
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的一次性极限应力的比值，试验证明，用双对数方程或单对数 方程表示较合理，为：
lgNf ablg f /s 或
双对数
lgNf abf /s
单对数
室内小梁弯拉疲劳试验设备照片 （三分点加载）
UTM试验机
图中所示为小梁弯拉疲劳试验，半刚性材料可以进行小梁弯拉 疲劳试验，但是一般认为其变异性较大。
同时由于劈裂试验 更能反映材料在路 面结构中的受力状 态，因此实际常采 用劈裂疲劳试验。
➢2）温缩试验
试件：100mm×100mm×400mm梁式试件，标准养护条件 养护28天； 温度范围：+55℃～-25℃，每 10℃为一个温度区段 时间设定：降温时间10min（即1℃/min），恒温120min；
WGD
数 据 采 集 系 统
高 低 温 交 变 环 境
箱
◆5、无机结合料稳定材料的收缩特性
设计指标：由于半刚性基层材料的抗拉强度远小于其抗压强
度，因此抗拉强度（劈裂强度）是路面结构设计的主要指标，抗 压强度是材料组成设计的主要指标。
◆3、无机结合料稳定材料的疲劳特性
➢ 所谓疲劳是指在荷载反复作用下，材料的极限强度会随着作用
次数的增加而降低的现象；一般有劈裂疲劳和小梁疲劳试验。
➢ 我国无机结合料稳定材料的疲劳一般采用劈裂疲劳； ➢ 无机结合料的疲劳寿命一般取决于重复应力与重复荷载作用前
二灰稳定碎石的摊铺、碾压与养护
水稳碎石的摊铺与碾压
◆2、无机结合料稳定材料的种类
1）原材料 ①土（广义）：细粒土、粗粒土、巨粒土 ②无机结合料：水泥、石灰、工业废渣等 2）无机结合料稳定材料种类：
细粒土：二灰土、水泥土、石灰土、水泥石灰土、三灰土 粗粒土：二灰碎石土、二灰稳定碎石（二灰碎石）、水泥碎石土、
二灰砂砾（小梁）应力强度比疲劳寿命曲线
水泥砂砾（小梁）应力与强度比疲劳寿命曲线
◆4、无机结合料稳定材料的干缩和温缩
➢无机结合料稳定材料拌和压实后，由于水分挥发及其
内部的水化作用引起干燥收缩，以及混合料受降温影 响引起的温度收缩等。由此引起其体积收缩变化，表 现出结构的收缩应力及开裂破坏。
➢一般衡量材料的体积变化相对较难，因此，实际中往
无机结合料稳定材料及路面
主要内容
第一节 概述 第二节 无机结合料稳定材料的特性 第三节 石灰稳定类基层/底基层 第四节 水泥稳定类基层/底基层 第五节 工业废渣稳定类基层/底基层 第六节 水泥稳定类基层工程应用实例（自学）
第一节 概述
◆1、无机结合料稳定材料及其特点
➢ 无机结合料稳定材料定义
在粉碎的或原状松散的土中掺入一定量的水泥、或石灰、 或工业废渣等无机结合料及水，拌和得到混合料经压实和养 生后，其抗压强度符合规定要求的材料。
✓②温度收缩
1）收缩原理：
由固相、液相和气相组成。半刚性材料的外观胀缩性是三相的不同温度 收缩性的综合效应表现。
弯拉强度试验示意图
◆2、无机结合料稳定材料的设计龄期 设计龄期：不同无机结合料稳定材料的强度和模量随龄期增
长的速度不同，因此，在路面结构设计时的参数设计龄期，对于
水泥稳定类材料的劈裂及模量的龄期为90天，对于石灰或者二灰 稳定类的龄期为180天，水泥粉煤灰稳定类为120天，材料组成设 计7天的抗压强度。
✓ ①干燥收缩 湿度在材料使用过程中总有变化，但一般更多考
虑的是材料在成型之初的湿度降低影响。
1）收缩机理(原因)
毛细管作用 吸附作用 分子间力作用 矿物晶体或凝胶体层间水作用 碳化收缩作用
2）干缩影响因素：
无机结合料稳定材料的干缩特性(最大干缩应变和平均干缩系数)的大小 与结合料的类型、剂量、被稳定材料的类别、粒料含量、小于0.6mm细颗 粒含量、试件含水量和龄期等有关。
往采取一维单向变化测定来反映材料的收缩性能，通 过收缩应变及收缩系数来表征材料的收缩性能大小。
➢ 1）干缩试验
试件：100mm×100mm×400mm梁式试件，标准养护条件下 养护7天； 条件：温度为25℃，湿度50％左右； 检测：第1天为6小时一次，第2～5天为12小时一次，之后24小时一次，
直到含水量基本不变为止；
水泥稳定碎石、二灰砂、水泥砂
无土：二灰、二渣、水泥矿渣等
第二节 无机结合料稳定材料的特性
◆1、无机结合料稳定材料的应力—应变特性
1）强度和模量随龄期增长而变化，不同种类材料的强 度变化规律也不同； 2）有较好的板体性，具有一定的抗拉性能； 3）用抗压强度与抗压回弹模量、劈裂强度与劈裂回弹 模量、抗弯拉强度与抗弯拉弹性模量、干缩与温缩等 来衡量材料的性能； 4）应力—应变特性与原材料和结合料的性质与用量、 混合料的含水量及密实度以及龄期、温度等有关。
✓ 无机结合料稳定材料的强度与时间和温度有关。所以要按不同龄期（7d、28d、
90d、180天等）和不同的温度(淮河以北地区 20℃、淮河以南地区 25 ℃ )来测定
试件的强度，抗压和劈裂测定用圆柱体试件。
抗压强度（MPa）
9
8
7
6
5
4
3
2
水泥 二灰
1 龄期（d）
0
0
50
100
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ150
200
无侧限抗压强度试验示意图 间接拉伸（劈裂）试验示意图
3）几种材料的干缩比较
对稳定粒料类，三类半刚性材料的干缩特性的大小次序为：石灰稳定类 >水泥稳定类>石灰粉煤灰稳定类
对于稳定细粒土，三类半刚性材料的收缩性的大小排列为：石灰土>水 泥土和水泥石灰土>石灰粉煤灰土
4）干缩的发生与预防
① 选择稳定剂种类与用量； ② 控制材料成型时的含水量及成型时机； ③ 保湿养生。
由于无机结合料稳定材料的刚度处于柔性材料(如沥青混合 料)和刚性材料(如水泥混凝土)之间，所以也称为半刚性材料， 由其铺筑的结构层称为半刚性层。
➢ 无机结合料稳定材料的特点
板体性好，具有一定的抗拉强度；稳定性好，抗冻性强； 强度和刚度随着龄期而增长；经济性好；干缩温缩大，耐磨 性差，抗疲劳性也稍差。
劈裂试验示意图
1）通过不同应力比(应变水平)疲劳试验可测绘出疲劳曲线； 2）在一定的应力（应变水平）水平条件下，材料的疲劳寿 命取决于材料的强度和刚度，强度愈大刚度愈小，疲劳寿命 就愈长；跟试验温度的变化关系不大 。 3）f/s <50%时，原则上可至无穷加荷次数，但材料本身变 异性大，实际试验中因材料不均匀性，疲劳寿命要小得多。
lgNf ablg f /s 或
双对数
lgNf abf /s
单对数
室内小梁弯拉疲劳试验设备照片 （三分点加载）
UTM试验机
图中所示为小梁弯拉疲劳试验，半刚性材料可以进行小梁弯拉 疲劳试验，但是一般认为其变异性较大。
同时由于劈裂试验 更能反映材料在路 面结构中的受力状 态，因此实际常采 用劈裂疲劳试验。
➢2）温缩试验
试件：100mm×100mm×400mm梁式试件，标准养护条件 养护28天； 温度范围：+55℃～-25℃，每 10℃为一个温度区段 时间设定：降温时间10min（即1℃/min），恒温120min；
WGD
数 据 采 集 系 统
高 低 温 交 变 环 境
箱
◆5、无机结合料稳定材料的收缩特性
设计指标：由于半刚性基层材料的抗拉强度远小于其抗压强
度，因此抗拉强度（劈裂强度）是路面结构设计的主要指标，抗 压强度是材料组成设计的主要指标。
◆3、无机结合料稳定材料的疲劳特性
➢ 所谓疲劳是指在荷载反复作用下，材料的极限强度会随着作用
次数的增加而降低的现象；一般有劈裂疲劳和小梁疲劳试验。
➢ 我国无机结合料稳定材料的疲劳一般采用劈裂疲劳； ➢ 无机结合料的疲劳寿命一般取决于重复应力与重复荷载作用前
二灰稳定碎石的摊铺、碾压与养护
水稳碎石的摊铺与碾压
◆2、无机结合料稳定材料的种类
1）原材料 ①土（广义）：细粒土、粗粒土、巨粒土 ②无机结合料：水泥、石灰、工业废渣等 2）无机结合料稳定材料种类：
细粒土：二灰土、水泥土、石灰土、水泥石灰土、三灰土 粗粒土：二灰碎石土、二灰稳定碎石（二灰碎石）、水泥碎石土、
二灰砂砾（小梁）应力强度比疲劳寿命曲线
水泥砂砾（小梁）应力与强度比疲劳寿命曲线
◆4、无机结合料稳定材料的干缩和温缩
➢无机结合料稳定材料拌和压实后，由于水分挥发及其
内部的水化作用引起干燥收缩，以及混合料受降温影 响引起的温度收缩等。由此引起其体积收缩变化，表 现出结构的收缩应力及开裂破坏。
➢一般衡量材料的体积变化相对较难，因此，实际中往
无机结合料稳定材料及路面
主要内容
第一节 概述 第二节 无机结合料稳定材料的特性 第三节 石灰稳定类基层/底基层 第四节 水泥稳定类基层/底基层 第五节 工业废渣稳定类基层/底基层 第六节 水泥稳定类基层工程应用实例（自学）
第一节 概述
◆1、无机结合料稳定材料及其特点
➢ 无机结合料稳定材料定义
在粉碎的或原状松散的土中掺入一定量的水泥、或石灰、 或工业废渣等无机结合料及水，拌和得到混合料经压实和养 生后，其抗压强度符合规定要求的材料。
✓②温度收缩
1）收缩原理：
由固相、液相和气相组成。半刚性材料的外观胀缩性是三相的不同温度 收缩性的综合效应表现。
弯拉强度试验示意图
◆2、无机结合料稳定材料的设计龄期 设计龄期：不同无机结合料稳定材料的强度和模量随龄期增
长的速度不同，因此，在路面结构设计时的参数设计龄期，对于
水泥稳定类材料的劈裂及模量的龄期为90天，对于石灰或者二灰 稳定类的龄期为180天，水泥粉煤灰稳定类为120天，材料组成设 计7天的抗压强度。
✓ ①干燥收缩 湿度在材料使用过程中总有变化，但一般更多考
虑的是材料在成型之初的湿度降低影响。
1）收缩机理(原因)
毛细管作用 吸附作用 分子间力作用 矿物晶体或凝胶体层间水作用 碳化收缩作用
2）干缩影响因素：
无机结合料稳定材料的干缩特性(最大干缩应变和平均干缩系数)的大小 与结合料的类型、剂量、被稳定材料的类别、粒料含量、小于0.6mm细颗 粒含量、试件含水量和龄期等有关。
往采取一维单向变化测定来反映材料的收缩性能，通 过收缩应变及收缩系数来表征材料的收缩性能大小。
➢ 1）干缩试验
试件：100mm×100mm×400mm梁式试件，标准养护条件下 养护7天； 条件：温度为25℃，湿度50％左右； 检测：第1天为6小时一次，第2～5天为12小时一次，之后24小时一次，
直到含水量基本不变为止；
水泥稳定碎石、二灰砂、水泥砂
无土：二灰、二渣、水泥矿渣等
第二节 无机结合料稳定材料的特性
◆1、无机结合料稳定材料的应力—应变特性
1）强度和模量随龄期增长而变化，不同种类材料的强 度变化规律也不同； 2）有较好的板体性，具有一定的抗拉性能； 3）用抗压强度与抗压回弹模量、劈裂强度与劈裂回弹 模量、抗弯拉强度与抗弯拉弹性模量、干缩与温缩等 来衡量材料的性能； 4）应力—应变特性与原材料和结合料的性质与用量、 混合料的含水量及密实度以及龄期、温度等有关。
✓ 无机结合料稳定材料的强度与时间和温度有关。所以要按不同龄期（7d、28d、
90d、180天等）和不同的温度(淮河以北地区 20℃、淮河以南地区 25 ℃ )来测定
试件的强度，抗压和劈裂测定用圆柱体试件。
抗压强度（MPa）
9
8
7
6
5
4
3
2
水泥 二灰
1 龄期（d）
0
0
50
100
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ150
200
无侧限抗压强度试验示意图 间接拉伸（劈裂）试验示意图
3）几种材料的干缩比较
对稳定粒料类，三类半刚性材料的干缩特性的大小次序为：石灰稳定类 >水泥稳定类>石灰粉煤灰稳定类
对于稳定细粒土，三类半刚性材料的收缩性的大小排列为：石灰土>水 泥土和水泥石灰土>石灰粉煤灰土
4）干缩的发生与预防
① 选择稳定剂种类与用量； ② 控制材料成型时的含水量及成型时机； ③ 保湿养生。
由于无机结合料稳定材料的刚度处于柔性材料(如沥青混合 料)和刚性材料(如水泥混凝土)之间，所以也称为半刚性材料， 由其铺筑的结构层称为半刚性层。
➢ 无机结合料稳定材料的特点
板体性好，具有一定的抗拉强度；稳定性好，抗冻性强； 强度和刚度随着龄期而增长；经济性好；干缩温缩大，耐磨 性差，抗疲劳性也稍差。
劈裂试验示意图
1）通过不同应力比(应变水平)疲劳试验可测绘出疲劳曲线； 2）在一定的应力（应变水平）水平条件下，材料的疲劳寿 命取决于材料的强度和刚度，强度愈大刚度愈小，疲劳寿命 就愈长；跟试验温度的变化关系不大 。 3）f/s <50%时，原则上可至无穷加荷次数，但材料本身变 异性大，实际试验中因材料不均匀性，疲劳寿命要小得多。