1、第六章 无机结合料稳定类材料,主讲人：延西利 教授长安大学 公路学院http:/202.117.64.98/ec/C24/index.asp,关于无机结合料稳定类材料授课,我们应该重点掌握：1）是什么？种类？用途？2）力学特性、技术性能？注 意：无机结合料无机结合料稳定类材料，即：混合料；科学、技术、生产（相互区别、相互关联）；科学（可以用图表、符号及公式表达的学科）。,2,3,主要内容,概 述,6.1,水泥稳定类混合料 (水稳混合料),6.2,石灰稳定类混合料 (石灰土混合料),6.3,石灰粉煤灰稳定类混合料 (二灰混合料),6.4,4,6.1 概 述,1）土木工程：道路材料 道路工程 公路
2、工程 土木工程民用工程（Civil Engineering） 土木工程 军事工程（Military Engineering）土木工程含：公路、铁路、房建、港航、水利土木工程四大范畴：材料、结构、工艺、维修。,1. 材料的学科属性,5,5,6.1 概 述,2）土工材料(Geomaterials)：用于土木工程的主体材料，如土、石、砖、碎砾石、水稳混合料、二灰混合料、BM、CC等非金属材料。其物理结构有三大类： 颗粒性材料 水硬性胶结材料 均质性材料显然，无机结合料混合料 土工材料 物理结构?,1. 材料的学科属性,6,6.1 概 述,3）基本力学性质：颗粒性 与 粘弹性。路面材料大多具有这样的二
3、重性。,1. 材料的学科属性,7,1）材料通识：如何认识、介绍、考察一个材料产源 制作工艺 产品特征 使用性能。2）基本定义：在土或碎(砾)石中加入无机结合料，以改善其路用性能。注：无机结合料水泥、石灰、粉煤灰。有机结合料？3）主要种类：目前的使用率依次为水稳混合料、二灰混合料、石灰土混合料。,6.1 概 述,2. 关于无机结合料混合料,8,4）通常用途：主要用于路面的(底)基层。5）基本特性：半刚性明显、板体性好、耐磨性差、颗粒性、粘弹性,6.1 概 述,2. 关于无机结合料混合料,9,6）材料要求： 石灰的CaO+MgO含量， 水泥的类别和标号， 粉煤灰的SiO2+Al2O3+Fe2O37
4、0%和烧失量20%.7）基本试验：击实试验、无侧限抗压试验。要点：试件制作、养生、加载速度、设备标定。8）应用问题：剂量，养生，工艺，裂缝etc.,6.1 概 述,2. 关于无机结合料混合料,6.2 水泥稳定类混合料 (水稳混合料),10,天然湖沥青,岩沥青,组成：由不同性质和标号的水泥与集料(或细粒土)，按比例配合而成。种类：水泥土、水稳砂砾、水稳碎石水泥稳定的材料范围很广。说明：水泥有硅酸盐、铝酸盐、矿渣、火山灰质等类别，一般用普通硅酸盐32.5级；主要用于路面(底)基层；工程上，以水稳碎(砾)石为主。,1. 材料组成,11,天然湖沥青,岩沥青,6.2 水泥稳定类混合料 (水稳混合料),2
5、. 力学特性,1）强度构成特性：c-值。2）强度形成过程：是c-值此消彼长的过程水化硬凝反应，离子交换作用，碳酸化作用。3）影响因素：原材料（水泥、集料）的品质、剂量、水、温度、压实、龄期etc.4）应力应变特性：半刚性特性（E）；颗粒性特性（K，3）水硬性胶结特性（龄期、水）；粘弹性特性（t，T）,12,6.2 水泥稳定类混合料 (水稳混合料),2. 力学特性,相对半刚性特性 压实度与强度和模量,13,6.2 水泥稳定类混合料 (水稳混合料),2. 力学特性,抗压强度与土质、龄期、养生温度,干缩系数与水泥剂量,14,6.2 水泥稳定类混合料 (水稳混合料),3. 路用性能,为半刚性材料；具有
6、良好的整体性（板体性）；足够的力学强度（压、弯拉）及刚度；良好的水稳性和耐冻性；耐磨性一般较差（不作面层）；易缩裂（作基层时的致命弱点，水稳碎石较好）；水泥用量，混合料强度显著，裂缝（数量、宽度）；不存在最佳水泥剂量，但有经济用量；存在最佳含水量。,15,6.2 水泥稳定类混合料 (水稳混合料),4. 组成设计,内容：通过试验选择合适的水泥、集料（或土）、级配、合适水泥剂量、最佳混合料含水量。试验： 重型击实试验； 无侧限抗压试验(如1515cm，7d，50mm/min)。步骤：(1)拟定配合比(至少3个水泥用量)，制备水稳混合料；(2)击实试验确定（dmax、opt）；(3)确定无侧限抗压强
7、度（工地预定压实度）；(4)根据试验结果，选择合适的配合比。,16,6.2 水泥稳定类混合料 (水稳混合料),举例：公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)的规定.水泥稳定类材料用集料的技术要求水泥剂量推荐值：(a=水泥质量集料质量）公路路面基层施工技术规范推荐范围316%；工程多用水稳碎石，3.84.2%(基层)、3.64.0%(底基层)；土越细、塑限越大，剂量越大。,17,6.2 水泥稳定类混合料 (水稳混合料),举例：公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)的规定.水泥稳定类材料的压实度(%)及7d无侧限抗压强度(MPa),18,6.3 石灰稳定类混合料 (石灰土混合料)
8、,1. 材料组成,组成：由不同性质和等级的石灰与集料(或细粒土)，按比例配合而成。种类：石灰土、石灰砂砾土、石灰碎石土说明：1)石灰性质(按MgO含量)有钙质石灰、镁质石灰，等级优等品、一等品、合格品；2)一般用于低等级公路的路面(底)基层；3)工程上以石灰土为主，但目前使用极少。,19,6.3 石灰稳定类混合料 (石灰土混合料),1）强度构成特性：c-值。2）强度形成过程：是c-值此消彼长的过程离子交换作用，碳酸化作用，结晶作用，火山灰作用。3）影响因素：石灰的品质与剂量、土与集料的种类、养生条件和龄期、压实程度etc.4）应力应变特性：半刚性特性（E）；颗粒性特性（K，3）水硬性胶结特性（
9、龄期、水）；粘弹性特性（t，T）,2. 力学特性,20,6.3 石灰稳定类混合料 (石灰土混合料),2. 力学特性,抗压强度与土质、石灰剂量,干缩系数与砂砾含量,21,6.3 石灰稳定类混合料 (石灰土混合料),3. 路用性能,基本性能半刚性、整体性(板体性)、力学强度、开裂等 类似于水稳混合料；不存在最佳石灰剂量，但有经济用量；存在最佳含水量。但存在这样一些致命弱点：耐磨性很差(不利开放施工车辆，更不可作面层)；极易开裂，在面层产生较强的反射裂缝；遇水表面软化，抗水冲刷能力差。,22,6.3 石灰稳定类混合料 (石灰土混合料),4. 组成设计,内容：通过试验选择合适的石灰、集料(或土)、级配
10、、合适石灰剂量、最佳混合料含水量。试验： 重型击实试验， 无侧限抗压试验(如1010cm，7d，50mm/min)。步骤：(1)拟定配合比(至少3个石灰用量)，制备石灰土混合料；(2)击实试验确定(dmax、opt)；(3)确定无侧限抗压强度(工地预定压实度)；(4)根据试验结果，选择合适的配合比。,23,6.3 石灰稳定类混合料 (石灰土混合料),举例：公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)的规定.石灰稳定类材料用集料的技术要求石灰剂量推荐值：（a=石灰质量干土质量）公路路面基层施工技术规范:砂砾土和碎石土37，粘性土516%；土越细、塑限越大，剂量越大。,24,举例：公路沥青路面
11、设计规范(JTG D50-2006)的规定.石灰稳定类材料的压实度(%)及7d无侧限抗压强度(MPa),6.3 石灰稳定类混合料 (石灰土混合料),25,6.4 石灰粉煤灰稳定类混合料 (二灰混合料),1. 材料组成,组成：石灰粉煤灰集料(或细粒土)按比例混合二灰混合料。种类：二灰土、二灰砂砾、二灰碎石粉煤灰：成份：SiO2+Al2O3+Fe2O3（成份70%，烧失量20%）；来源：火力发电厂、其它矿渣；供应：曾经变废为宝，目前经济市场。,26,6.4 石灰粉煤灰稳定类混合料 (二灰混合料),1）强度构成特性：c-值。2）强度形成过程：是c-值此消彼长的长时间过程初期类似于石灰土混合料，后期类
12、似于水稳混合料。3）影响因素：石灰和粉煤灰的活性成份与剂量、土与集料的种类、养生温度和龄期、压实程度etc.4）应力应变特性：半刚性特性（E）；颗粒性特性（K，3）水硬性胶结特性（龄期、水）；粘弹性特性（t，T）,2. 力学特性,27,6.4 石灰粉煤灰稳定类混合料 (二灰混合料),2. 力学特性,举例1：二灰碎石的养生温度与7d抗压强度,举例2：二灰混合料的最大干缩应变及与石灰土的对比,28,6.4 石灰粉煤灰稳定类混合料 (二灰混合料),3. 路用性能,基本性能半刚性、整体性(板体性)、力学强度、开裂等 均相类似无机结合料混合料；不存在明显的最佳二灰剂量，但有经济用量；存在最佳含水量。注：
13、配合比有举例参考值。但存在这样一些差异：强度形成慢，养生周期长，开放交通晚；耐磨性介于前述二者之间；不易开裂，防裂效果较好粉煤灰可作防裂外掺剂；作路面(底)基层时，多用二灰碎石，几乎无二灰土。,29,6.4 石灰粉煤灰稳定类混合料 (二灰混合料),4. 组成设计,内容：通过试验选择合适的石灰、粉煤灰、集料(或土)、级配、合适二灰剂量、最佳混合料含水量。试验： 重型击实试验， 无侧限抗压试验(如1515cm，7d，50mm/min)。步骤：(1)依据参考值，拟定配合比，制备二灰混合料；(2)击实试验确定(dmax、opt)；(3)确定无侧限抗压强度(工地预定压实度)；(4)根据试验结果，选择合适
14、的配合比。,30,6.4 石灰粉煤灰稳定类混合料 (二灰混合料),举例：石灰粉煤灰稳定类材料用集料的技术要求石灰粉煤灰混合料的配合比参考值,31,6.4 石灰粉煤灰稳定类混合料 (二灰混合料),举例：公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)的规定.石灰粉煤灰稳定类材料的压实度(%)及7d无侧限抗压强度(MPa),32,思考题,试说明无机稳定类混合料的种类及其材料组成。试在-坐标系中，相对于刚性和柔性材料，描述无机稳定类混合料的半刚性特征。简述水泥稳定碎(砾)石的强度形成过程和强度构成特性，及二者的关联。试说明石灰粉煤灰混合料的路用技术性能。以水泥稳定碎(砾)石为例，试设计试验分析方案，以确定无机稳定类混合料的配合比。,敬请关注后续章节！祝同学们学习愉快！,
