[训练]5无机结合料稳定类混合料-土木工程材料.ppt

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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。
中、细粒土)中,掺入足量的石灰和水, 经拌和、压实及养生后得到的混合料,当 其抗压强度符合规定的要求时,称为石灰 稳定土。 • 石灰土、石灰砂砾土、石灰碎石土 • 石灰剂量以石灰质量占全部粗细粒土颗粒 (即砾石、砂粒、粉粒和粘粒)的干质量 的百分率表示,即石灰剂量=石灰质量/干土 质量。
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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
• 在初期表现为土的结团、塑性降低、最佳 含水量增大和最大密实度减少等;后期主 要表现为结晶结构的形成,从而板体性、 强度及稳定性提高。
石灰可以作为胶结材料, 也可以作为活化剂或激发

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5.1 石灰稳定土
• 一、石灰稳定土的技术性质 • 1、石灰稳定土的强度特征 • 在粉碎的或原来松散的土(包括各种粗、
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5.1 石灰稳定土
• 3、石灰稳定土的工程特点 • (1)优点 • ①稳定土具有较高的抗 压强度和一定的抗拉强度。 • ②多数土都可以用石灰进行稳定。 • ③石灰稳定土便于施工。 • ④缺乏优质粒料的地区,采用石灰稳定土做路面
的基层(高速和一级公路除外)和底基层。 • ⑤设计正确、施工质量好的石灰稳定土基层和底
关刚性材料差。
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5.1 石灰稳定土
• 二、石灰稳定类混合料组成材料的质量要 求
• 1、土的要求 • 塑性指数15~20的粘性土以及含有一定数量
粘性土的中粒土和粗粒土均适宜于用石灰 稳定。 • 用石灰稳定不含粘性土或无塑性指数的级 配砂砾,级配碎石和未筛分碎石时,应添 加15%左右的粘性土。
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5.1 石灰稳定土
• 塑性指数偏大的粘性土,可采用两次拌和 法施工。
• 适宜做石灰稳定土基层的材料有:级配碎 石、未筛分碎石、砂砾、碎石土、砂砾土、 煤矸石和各种粒状矿渣等。
作底基层时,颗粒最大粒径不 应超过53mm;作基层时,不应 超过37.5mm
一般公路底基层,集料压碎值不大 于40%;高速和一级公路底基层、 二级以下公路基层不大于35%;二 级公路的基层不大于30%

V-试件的体积,cm3;
• •
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γd,m-混合料最大干密度,g/cm3; Kc-现场要求的压实度,以小数计。
5.1 石灰稳定土
• 将上述各有关数值代入上式计算得出每个试件需 用不同石灰土混合料的干质量列表5.5。
• 由于每个试件都是在混合料的最佳含水量下制作 的,因此每个试件所用湿混合料的质量应按下式 计算:
基层使用效果好。
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5.1 石灰稳定土
• (2)缺点 • ①石灰稳定土的强度有一定限制。 • ②塑性指数小的土,即使用12%以上的石灰进行
稳定,达不到较高强度。 • ③石灰稳定土的收缩系数大。 • ④石灰土基层的表层较另两类土基层表层更容易
浸水而软化,在裂缝处冲刷唧浆严重。 • ⑤石灰稳定土早期强度低。 • ⑥石灰稳定土的水稳定性和温度稳定性较其两类
第5章 无机结合料 稳定类混合料
南华大学杨建明教授
• 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
• 2、对石灰的要求 • 石灰应是消石灰粉或生石灰粉,对高速公
路宜用磨细生石灰粉。 • 石灰质量应符合Ⅲ级以上的技术指标。具。
体见表5.1所示。 • 3、对水的要求 • 饮用水源即可。
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5.1 石灰稳定土
• 三、石灰稳定土混合料组成设计
• 混合料的组成设计包括:根据强度标准,通过试 验选取合适的土,确定必需的或最佳的石灰剂量 和混合料的最大干密度和最佳含水量。
• (3)按工地预定达到的压实度,分别计算 不同石灰剂量的试件应有的干密度。
• (4)按最佳含水量和计算的干密度制备试 件。
• (5)试件在规定温度下保湿养生6d,浸水 1d后,进行无侧限抗压强度试验。
• 规定的温度为:冰冻地区20℃±2℃,非冰 冻地区25℃±2℃。
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量。现假设测得风干土的含水量(w0)3%, 消石灰的含水量(wL)为2%。 • 每种混合料至少需做6个相同的试件。为简 单起见,称五份各重1236g的素土(每份干 土质量1200g),分别放在5个长方盘内, 并在盘边贴一标签,各写明8%,10%, 12%,14%,16%。
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5.1 石灰稳定土
• ②灰质 • 石灰细度越大,在相同剂量下与土粒的作
用越充分,反应进行得越快,稳定效果越 好。石灰质量越好,即单位质量中有效钙 加氧化镁的含量越多,在相同剂量下,稳 定效果越好。 • 直接使用生石灰效果更好。
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5.1 石灰稳定土
• ③石灰剂量 • 石灰剂量较低(小于3%~4%)时,石灰主
度约增减4%左右。
• ⑥养生条件与龄期 • 养生条件主要温度与湿度。 • 当温度高时,物理化学反应、硬化、强度增长快,
反之强度增长慢,在负温条件下甚至不增长。 • 要求施工温度应在5℃以上,并在第一次重冰冻
(-3℃~5℃)到来前1个月到1个半月完成。 • 实践证明:在一定潮湿条件下养生强度的形成比
在一般空气中养生要好。 • 石灰稳定土强度随龄期增长慢,28d,只能达到
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
5.1 石灰稳定土
• 4、测试7d无侧限饱水抗压强度
• (1)计算每个试件的石灰土用量
• 采用Φ50mm×50mm的试件,每个试件的体积为 98cm3。施工中对石灰土底基层的压实度要求为 95%。每个试件需要用不同的石灰土混合料的干 质量应用公式计算:
Qd V d,m Kc
• 式中:Qd-试件干质量,g;
30%左右的强度。
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• (3)强度指标 • 抗压强度,试件标准养生后,浸水1d,然
后测试其无侧限抗压强度值。 • 直径5cm(dmax≤10mm)、10cm
(dmax≤25mm)、15cm(dmax≤40mm)的 圆柱形试件 • 抗拉强度采用劈裂试验评定。
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5.1 石灰稳定土
• 2、确定石灰剂量的掺配范围 • 参照当地经验,石灰土的石灰剂量按8%,
10%,12%,14%,16%五种比例配制。 • 3、确定最佳含水量和最大干密度 • 用重型击实试验法确定各种不同剂量的石
灰土混合料最佳含水量和最大干密度的结 果列于表5.4中。
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• (6)计算试验结果的平均值和偏差系数。 • (7)不同交通类别道路上,石灰稳定土的
7d浸水抗压强度(MPa)应符合表5.2的规 定。 • (8)根据表2.2的强度标准,选定合适的石 灰剂量。 • (9)工地采用的石灰剂量应比室内试验确 定的剂量多0.5%~1.0%。
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5.1 石灰稳定土
Qw Qd (1 w0 )
• 式中:Qw-试件的湿质量,g;

Qd-试件的干质量,g;

w0-混合料的最佳含水量,%。
• 根据表5.4中每种石灰土混合料的最佳含水量和
表5.5中每种混合料的干重,用上式计算得每个
试件需用湿混合料的数量也列表5.5.
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5.1 石灰稳定土
• (2)准备混合料 • 首先需要测定风干土和消石灰的原始含水
• 根据不同的石灰剂量,计算每盘土中应加的干石 和含水石灰的质量。
QL.d Qs.d CL
QL.w QL.d (1 wL )
• 式中:QL.d-干石灰的质量,g;

QL.w-含水石灰的质量,g;

Qs.d-干土的质量,g;

CL-石灰的剂量,以小数计;

wL-石灰的含水量,以小数计。
• 计算不同石灰剂量时应加的含水石灰的质量列在
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5.1 石灰稳定土
• (2)影响石灰土强度的因素 • ①土质 • 粘土矿物化学活性强,比表面积大,当掺
入石灰等活性材料后,所形成的离子交换 作用、碳酸化作用、结晶作用和火山灰反 应都比较活跃,稳定效果好。所以土的强 并随土中粘粒含量和塑性指数的增大而增 大。实践证明:塑性指数15~20的粘土,易 于粉碎和拌和,便于碾压成型,施工和使 用效果较好。
表5.6。
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5.1 石灰稳定土
• 对于稳定细粒土:石灰土>水泥土>石灰粉 煤灰土。
• 对于同一半刚性材料:稳定细粒土>稳定粒 料土>稳定粒料
• (2)温度收缩特性及影响因素 • 主要因素:含水量、集料或土的含量、土
的矿物成分、环境温度、龄期。 • 各种土的温缩特性为:石灰砂砾>悬浮式石
灰粉煤灰粒料>密实式石灰粉煤灰粒料和水 泥砂砾。
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• (1)强度形成原理 • ①离子交换作用 • 土颗粒吸附钠、氢、钾阳离子(Na+、H+、K+)。
• 石灰中的钙离子(Ca+)。产生离子交换作用。 • ②结晶硬化作用
Ca(OH )2 nH2O Ca(OH )2.H2O
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5.1 石灰稳定土
• ③火山灰作用 • 熟石灰的游离Ca2+与土中活性氧化硅SiO2
灰稳定土,请按现行部颁技术规范的要求设计石 灰稳定土混合料配合比。
• 【设计资料】 • (1)该路面度基层设计为30cm石灰稳定土,要
求7d无侧限饱水抗 压强度为0.8MPa。 • (2)该路沿线土质为轻亚粘土,石灰材料采用Ⅲ
级以上钙质消化石灰,有效钙加氧化镁含量测得 结果为74.8%,未消化残渣含量测得结果为9.6%。 • (3)该路石灰土混合料生产采用集中厂拌法,分 二层铺筑,要求施工压实度为95.0%。
• (1)制备同一种土样、不同石灰剂量的石灰混合 料。
• ①做基层用 • 砂砾土和碎石土:3%,4%,5%,6%,7%Βιβλιοθήκη Baidu • 塑性指数小于12的粘性土:10%,12%,13%,
14%,16%。 • 塑性指数大于12的粘性土:5%,7%,9%,11%, 10:210:034 %。
5.1 石灰稳定土
• (2)确定混合料的最佳含水量和最大干 (压实)密度。
• (10)石灰稳定不含粘性土的级配碎石、 未筛分碎石和级配砂砾用于高级沥青路面 的基层时,碎石和砂砾的颗粒组成应符合 JTJ034-2000级配碎石或未筛分碎石或级配 砾石的级配范围,并应添加粘性土。
• 这类材料的组成可表示(质量比)石灰: 土:碎石(或砂砾)
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5.1 石灰稳定土
• 四、石灰稳定土混合料配合比设计示例 • 【例题5-1】某地区二级公路路面底基层设计为石
和氧化铝AI2O3作用生成含水的硅酸钙和铝 酸钙的化学反应就是火山灰作用
xCa(OH)2 SiO2 nH2O xCaO SiO2 (n 1)H2O xCa(OH)2 Al2O3 nH2O xCaO Al2O3 (n 1)H2O
• ④碳酸化作用
Ca(OH )2 CO2 CaCO3 H2O
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