路面施工技术—稳定基层

路面施工技术—稳定基层

路面施工技术石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn稳定类基层施工技术石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn一.稳定土的定义及组成材料定义：在各种粉碎或原来松散的土、或矿质碎（砾）石、或工业废渣中，掺入一定数量的无机结合料（如石灰、水泥）及水，经拌和得到的混合料，经压实及养生后，具有一定的强度和稳定性，在广义上统称为无机结合料稳定类混合料，或无机结合料稳定土。★无机结合料稳定材料又称为“半刚性材料”石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn二.稳定土使用范围及分类使用范围：适用于路面的基层及底基层，不适用于路面的面层。稳定土分类：按所用结合料可分为以下几种：1）石灰稳定土；2）水泥稳定土；3）沥青稳定土；4）石灰稳定工业废渣；5）综合稳定土等石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn二.稳定土适用范围及分类☆按结合料类型分：水泥稳定材料（水泥稳定碎石等）石灰稳定材料（石灰土等）石灰工业废渣稳定材料（石灰粉煤灰碎石，简称二灰碎石）☆按土的颗粒组成分：稳定粗粒土（二灰稳定碎石等，常用做基层）稳定中粒土（水泥稳定砂砾等，常用做基层）稳定细粒土（二灰稳定土等，常用做底基层）分类：石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn无机结合料稳定混合料半刚性基层材料石灰水泥工业废渣砂砾土碎石土矿渣集料细粒土中粒土粗粒土石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn★路面基层材料的类型粒料类：级配型集料、填隙碎石结合料稳定类：有机结合料——沥青混和料无机结合料：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三、相关知识拓展石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn三、相关知识拓展无机结合料稳定材料在破碎的或原来松散的土（包括各种粗、中、细粒土）中，掺入足量的水泥、石灰或工业废渣材料和水，经拌和得到的混合料，在压实和养生后，抗压强度符合规定要求的混合料。半刚性材料用水泥、石灰等无机结合料处治的土或碎（砾）石及含有水硬性结合料的工业废渣铺筑的基层，前期具有柔性路面的性质，后期强度和刚度有大幅度的增长，但仍远小于水泥混凝土。☆强度来源☆强度特征石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn三、相关知识拓展沥青混合料、级配碎石无机结合料稳定材料水泥混凝土<1200MPa柔性1300－1700半刚性>25000刚性☆由于无机结合料稳定材料的刚度介于柔性和刚性之间，因此也被称为“半刚性材料”。“半刚性”的由来石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn四、结构定位及功能☆大多用做沥青路面或水泥路面的基层或底基层。面层沥青混凝土水泥混凝土基层无机结合料稳定材料底基层无机结合料稳定材料土基压实土改善土最适合这两个层次的工作！石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn四、结构定位及功能☆承受车辆荷载的作用，起主要承重层的作用；☆优化材料设计，尽量减小路面的反射裂缝；☆优化材料设计，增强抵抗水损害的能力。面层沥青混凝土水泥混凝土基层无机结合料稳定材料底基层无机结合料稳定材料土基压实土改善土石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn四、结构定位及主要功能路面裂缝基层开裂☆在荷载和温度的反复作用下，无机结合料基层上的裂缝逐渐向上反射，形成沥青路面的裂缝。☆无机结合料稳定材料基层为什么会开裂？☆为什么说反射裂缝不可避免？沥青路面主要病害之一：反射裂缝石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn四、结构定位及功能☆在沥青路面上产生反射裂缝后，水沿裂缝面逐渐渗入基层顶面，在高速车载的作用下，高压水流不断冲刷无机结合料稳定材料基层上的细小颗粒，逐渐泵吸到路面，形成唧泥。路面唧泥☆为什么无机结合料稳定材料基层沥青路面上的水损害比较严重？☆采取哪些措施可以尽量避免这种破坏的发生？沥青路面主要病害之二：水损害石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn石灰的技术指标(JTJ034-2000,表4.2.2)类别与指标项目钙质生石灰镁质生石灰钙质消石灰镁质消石灰IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII有效钙加氧化镁（%）858070807565656055605550未消解残渣（5mm圆孔筛的筛余）（%）71117101420含水量（%）444444细度0.71mm方孔筛筛余（%）0110110.125mm方孔筛累计筛余（%）13201320钙镁石灰的分类界限，MgO含量(%)5544石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn1、土质对于石灰稳定土和石灰粉煤灰稳定土，用塑性指数为10%~20%的粘性土较适宜，不适宜用塑性指数小于10%的低塑性土及重粘土。对于水泥稳定土，可用各种砂砾、粉土和粘土，但级配良好的粗、中颗粒的土比单纯粘性土较适宜。2、稳定剂品种及用量当采用石灰稳定剂时，必须测定石灰中有效氧化钙和氧化镁的含量，宜用技术等级为3级以上的石灰。用水泥稳定时，硅酸盐水泥比铝酸盐水泥效果好一些，不宜采用快硬或早强水泥。水泥稳定土的强度随水泥剂量增加而增加，石灰稳定土的强度则存在一个最佳石灰剂量值，超过或低于此值，石灰稳定土的强度则降低。五、影响稳定土强度的因素石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn3.含水量存在一个最佳含水量。4.密实度希望密实度越大越好。5.施工时间长短的影响主要针对水泥稳定土，要求其从开始加水到完全压实的时间尽可能短，一般不要超过6h。6.养生条件稳定土必须在适当的温度、湿度下养护，其强度才会不断提高。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn六、施工工艺及控制1.基本过程混合料拌和（拌和机）混合料运输（自卸卡车）混合料摊铺（摊铺机）混合料碾压（压路机）横缝、纵缝设置质量管理及验收养生及交通管制石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn2.混合料拌和（1）备料贮料场地硬化集料分别堆放细集料加盖雨棚（2）上料按比例控制各料斗上料速度控制进水速度（3）拌和及时进行拌和检查拌和均匀性、在线配合比拌和运输摊铺碾压接缝质量养生石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn3.混合料运输（1）备车大吨位自卸卡车（2）装车清洗车厢不允许自由跌落应前后移动装料，防止离析（3）运输尽快运输到现场覆盖篷布，尽量减少水分损失拌和运输摊铺碾压接缝质量养生石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn4.混合料摊铺（1）检查下承层表面，并洒水湿润摊铺机运转情况调整好传感器臂与控制线的关系（控制高程）（2）摊铺宜连续摊铺，禁止停机待料适宜速度：1m/min左右列队方式：两台梯队摊铺离析处理：及时消除粗集料“窝”检查：摊铺均匀性拌和运输摊铺碾压接缝质量养生石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn4.混合料碾压（1）碾压压路机紧跟摊铺机合适碾压长度：50m-80m合适碾压顺序：静压→轻振→重振→胶轮静压→静压合适碾压速度：（1.5-1.7）km/h→（1.8-2.2）km/h静压要充分，振压不起浪、不推移碾压时应重叠1/2轮宽，结束时应无明显轮迹压路机禁止刹车（2）检测灌砂法检测压实度拌和运输摊铺碾压接缝质量养生石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn画图5.横缝、纵缝设置（1）横缝设置中断施工超过2h，应设置横缝纵向用三米直尺定出横缝位置横缝断面：竖向平面横缝碾压：横向碾压，逐渐过渡到新铺层，然后进行正常的碾压（2）横缝检测纵向平整度拌和运输摊铺碾压接缝质量养生石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn5.横缝、纵缝设置（3）纵缝设置相邻车道摊铺时间相差1h以上设置（尽可能采用两台摊铺机梯队摊铺）摊铺时采用钢模或平整的枕木纵缝位置：相邻车道线上纵缝碾压：采用正常的纵向碾压方式（4）纵缝检测横向平整度拌和运输摊铺碾压接缝质量养生石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn6.质量检查与验收检查项目质量要求检查规定备注要求值或容许误差质量要求最低频率方法压实度（％）不小于98符合技术规范要求4处/200米/层每处每车道测一点，用灌砂法检查，采用重型击实标准平整度（mm）8平整、无起伏2处/200米用三米直尺连续量10尺，每尺取最大间隙纵横高程（mm）＋5，-10平整顺适1断面/20米每断面3~5点用水准仪测量厚度（mm）代表值-8均匀一致1处/200米/车道每处3点，路中及边缘任选挖坑丈量合格值-15宽度（mm）不小于设计边缘线整齐，顺适，无曲折1处/40米用皮尺丈量横坡度（％）±0.33个断面/100米用水准仪测量结合料剂量(％)±0.5每2000m26个以上样品EDTA滴定及总量校核拌和机拌和后取样级配符合规范范围每2000m21次水洗筛分拌和机拌和后取样强度（MPa）3-5或0.8-1.1符合设计要求2组／每天7天浸水抗压强度上、下午各一组含水量（％）±2最佳含水量随时烘干法外观要求表面平整密实，无浮石，弹簧现象；无明显压路机轮迹。拌和运输摊铺碾压接缝质量养生石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn7.养生及交通管制（1）养生碾压结束，应立即进行质量检查，并进行养生养生方法：应将麻布或透水无纺土工布湿润，然后人工覆盖在碾压完成的基层顶面。覆盖2小时后，再用洒水车洒水，或用塑料薄膜覆盖养生。洒水方式：洒水车的喷头要用喷雾式，不得用高压式喷管养生期：水泥稳定类7d，二灰稳定类28d（2）交通管制在养生期间应进行交通管制拌和运输摊铺碾压接缝质量养生石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn稳定土的常见病害及防治措施1、石灰稳定土成型时弹簧、起皮、拥包及防治石灰稳定土碾压成型时常会出现局部弹簧、松散并有大面积起皮现象，局部含水量过大易产生弹簧现象；拌和不均或局部粗细颗粒离析现象易导致松散现象；表面过干，平地机薄层找平易造成大面积起皮；压路机碾压方式不当易产生拥包。为防止上述病害出现，在施工过程中注意以下几点因素：1）土块要粉碎，最大尺寸不应大于15mm，且拌和要充分均匀。2）控制好原材料（土、石灰）及混合料含水量，拌和好的混合料含水量宜大于最佳含水量+1%左右，且要拌和均匀。3）碾压过程，石灰稳定土表面应始终保持湿润。4）严禁薄层贴补，摊铺时"宁高勿低"，平地机最后整平时"宁漏勿补"。5）碾压时，压路机应遵从"先轻后重"，"先边后中"，"先慢后快"原则连续不断地碾压至规定压实度。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn2、石灰稳定土成型初期隆起、开裂及防治生石灰中常含有过火石灰。在石灰稳定土成型后，过火颗粒才逐渐消解，体积膨胀，引起成型后的石灰土层隆起，为消除这种病害，通常将生石灰提前10~12天运进施工现场，并进行充分消解；对于镁质石灰，由于难消解，则需提前12~15天进行消解，且加水速度不已过快、过急，以便于镁质石灰能够充分得以消解。目前，我国不少厂家开始生产袋装生石灰粉（磨洗生石灰）。生石灰粉使用时可不需消解，但拌入土中后，宜闷料3~8小时成型效果最佳。因为生石灰粉在土中消解过程中会放出大量水化热，如碾压成型过早，会由于生成的水化热过多而使土体积膨胀，产生隆起现象；成型过晚，则石灰与土之间各种有利反应作用不能够充分得以利用，且难以压实。实际施工过程中，经常会发现石灰稳定土成型1~2天出现大量裂缝现象，高温季节尤为明显。这主要由两方面原因造成的结果：一方面是石灰稳定土自身含水量过大；另一方面是保湿养生不及时；水化反应后，石灰稳定土含水量减少，产生干缩裂缝。为了减轻或消除这种病害，石灰稳定土宜在接近最佳含水量时成型，成型后必须采取有效措施保湿养生，养生期一般为7天左右，养生期应封闭交通。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn3、石灰稳定土缩裂与防治石灰稳定土缩裂类型主要有以下三种：第一种为干缩，是由于蒸发和混合料内部发生水化作用，混合料水分不断减少导致毛细管作用，材料矿物晶体间水化作用和碳酸化收缩作用等引起材料产生体积收缩；第二种为温缩，由于不同矿物颗粒组成的固相、液相（水）和气相在降温过程中相互作用的结果，使半刚性材料产生体积收缩。第三种为反射裂缝，是由于路基因某一种因素产生的裂缝反射致石灰稳定土上层而造成裂缝。石灰稳定土缩裂不但会降低石灰土自身强度，破坏板体结构，且会映射到基层、面层，影响工程整体质量，从而大大降低公路工程整体使用年限。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn1）改善土质，石灰稳定土的缩裂性质与土的粘性有关，粘性越大，则缩裂越严重，最适宜用石灰稳定的土塑性指数为12~20。对于塑性指数大于20的土适量掺入砂性土以降低塑性指数或该用其它形式稳定结合料。2）尽量避免在不利季节施工，最好在第一次冰冻期来临一个半月前结束施工。3）控制含水量，碾压时控制含水量宜大于最佳含水量+1%，，能够较好地改善石灰稳定土干缩性质。4）掺入适量粗粒料，如碎石、石屑等，不但可以减少裂缝，而且可以提高石灰稳定土强度，改善碾压时拥包推济现象。5）施工前，对出现裂缝的路基进行返工处理，以便减少反射裂缝的出现。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn课后思考1.无机结合料稳定材料的抗压强度越大越好吗？如何理解无机结合料稳定材料的抗压强度标准？2.无机结合料稳定材料具有哪些性能？这些性能之间存在什么内在联系？3.无机结合料稳定材料的配合比设计步骤。4.无机结合料稳定材料的施工的关键步骤是什么？石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn1、缩裂特性干缩：随着无机结合料稳定土强度的不断形成，水分逐渐消耗以及蒸发，体积发生收缩，收缩变形受到约束时，逐渐产生裂缝，即为干缩裂缝。温缩：无机结合料稳定土具有热胀冷缩性质，随着气温的降低，稳定土会产生冷却收缩变形，收缩变形受到约束时，逐渐形成裂缝，即为温缩裂缝。2、裂缝防治措施（1）改善土质：稳定土用土越粘，则缩裂越严重。（2）控制含水量及压实度。（3）掺加粗粒料。稳定土材料的变形性能石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn（三）稳定土材料的疲劳特性石灰粉煤灰稳定材料的抗疲劳性能优于水泥砂砾，但水泥稳定土的强度因素对提高疲劳寿命也有利。（四）稳定土材料水稳定性和冰冻稳定性可用浸水强度试验和冻融循环试验来评价。影响稳定土材料水稳定性和冰冻稳定性的因素有：土类、稳定剂种类及剂量、密实度及龄期。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn相关知识拓展（收缩性能）1.两种主要收缩类型干缩：干燥收缩是无机结合料稳定材料因内部含水量变化而引起的体积收缩现象。温缩：由于温度的交替而引起的无机结合料稳定材料收缩的现象。关系：通常干缩是主要的收缩类型，干缩可达到温缩的4～10倍以上。材料名称干缩系数（×10－6）/%温缩系数（×10－6）/℃1/2最大失水量最大失水量－5℃－15℃石灰土二灰土水泥土石灰土粒料二灰粒料（悬浮式）二灰粒料（密实式）水泥粒料680～93019～104386～5452313.5～15.55.3～8420～48484～172304～384104～12210955～6541～8325.6～35.77.3～15.47.9～17.97.74.27.0～1263.5～78.729.5～50.631.2～36.416.7161210～16石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn2.收缩的测试（1）干缩的测试百分表测试应变片测试（2）温缩的测试应变片测试小梁试件支架百分表玻璃板☆在被测试件的适宜位置粘贴应变片，采用专用仪器测试应变片电阻的变化。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn3.收缩指标（1）干缩指标干缩应变：失水率：干缩系数：平均干缩系数：（2）温缩指标温缩应变：平均温缩系数：石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn4.干缩特性4.1干缩特性表现形式：常为横向裂缝，间距3～10m；常用材料的干缩应变：石灰土：（1200～1500）×10-6（失水量2.5%）将引起基层裂缝，导致“反射裂缝的产生”。水泥砂砾：（13～18）×10-6（50％最大失水量）密实式二灰砂砾：（25～37）×10-6（失水量2.5%）如果处理得当，将大大延缓裂缝的产生。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn4.干缩特性4.2干缩特性影响因素（1）结合料含量☆存在最佳水泥用量，一般为5％左右；二灰剂量一般为15～25％。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn4.干缩特性4.2干缩特性影响因素（2）细料含量☆随着粘粒含量的增加，干缩应变减少率减小，即干缩应变不断增加。在实际应用中应尽量减少粘粒含量。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn4.干缩特性4.2干缩特性影响因素（3）含水量☆对二灰砂砾的干缩来说，存在最不利含水量，在施工控制中应尽量避免。2~7%石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn4.干缩特性4.2干缩特性影响因素（4）养护龄期龄期平均干缩系数灰土砂砾二灰砂砾水泥砂砾1264.3099.077124.3249.2534.128110.3041.1329.49095.2635.7027.018090.0132.2034.5☆随着养护龄期的增加，二灰砂砾的干缩性逐渐减小，在施工中应尽量增加养护时间。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn4.干缩特性4.3干缩机理干燥收缩是无机结合料稳定材料因内部含水量变化而引起的体积收缩现象。干燥收缩的基本原理是由于水分蒸发而发生的“毛细管张力作用”、“吸附水及分子间力作用”、“矿物晶体或胶凝体的层间水作用”、“碳化脱水作用”而引起的整体宏观体积的变化。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn4.干缩特性4.3干缩机理（1）毛细管张力作用当水分蒸发时，毛细管水分下降，弯液面的曲率半径变小，致使毛细管压力增大，从而产生收缩。（2）吸附水及分子间力作用毛细水蒸发完结后，随着相对湿度的继续变小，无机结合料稳定材料中的吸附水开始蒸发，使颗粒表面水膜变薄，颗粒间距变小，分子力增大，导致其宏观体积进一步收缩。这一阶段的收缩量比毛细管作用的量大得多。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn4.干缩特性4.3干缩机理（3）矿物晶体或胶凝体的层间水作用随着相对湿度的继续变小，无机结合料稳定材料中的层间水开始蒸发，使晶格间距变小，导致其宏观体积进一步收缩。（4）碳化脱水作用碳化脱水作用是Ca(OH)2和CO2反应生成CaCO3中析出水而引起体积收缩。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn5.温缩特性5.1温缩特性表现形式：常为横向裂缝，间距3～15m；缝宽3～30mm（冬季），小于1mm（夏季）。常用材料的温缩应变：石灰土：（30～80）×10-6如处理不当将引起基层裂缝。水泥砂砾：（5～10）×10-6密实式二灰砂砾：（6～15）×10-6如果处理得当，将大大延缓裂缝的产生。pause5石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn5.温缩特性5.2两种温缩试验方法封闭状态下的温缩试验（1）在饱水状态下，温度收缩系数在高温区（T>10℃）变化不大；而在低温区，在其相应的冰点附近出现负收缩（膨胀）现象，除水泥砂砾出现在0℃附近外，其余材料均发生在-10℃附近；（2）含水量对温度收缩系数影响极大，饱水、风干状态最小；约在最佳含水量与半风干区间，温度收缩系数在温度T=0～10℃区间最大；当含水量低于风干含水量时，一般在T=0～-10℃温度区间有极小值，随后又有不同程度的回升。自由状态下的温缩试验石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn5.温缩特性5.3温缩特性影响因素☆水泥剂量在5％时，水泥砂砾的温缩系数较小；在常用掺量范围内，二灰含量对二灰砂砾的温缩系数影响不大。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn5.温缩特性5.4温缩机理（1）固相外观胀缩性就组成矿物的颗粒而言，原生矿物一般有较小的热胀缩性，其中粘土矿物的热胀缩性较大，粉煤灰的热胀缩性最小；而新生成胶结物（次生矿物）的热胀缩性较大。晶体势能曲线石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn5.温缩特性5.4温缩机理（2）水的影响无机结合料稳定材料内部广泛分布有空隙，包括大空隙、毛细孔和胶凝孔。重力水存在于大空隙中，毛细水存在于毛细孔和胶凝孔中；表面结合水存在于一切固体表面；层间水存在于晶胞和凝胶物层间；结构水和结晶水存在于矿物晶体结构内部。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn5.温缩特性5.4温缩机理（2）水的影响☆扩张作用：水有相当大的热胀缩系数（常温下达70*10-6/℃），比固相部分的热胀缩系数大4～7倍。☆毛细管张力：毛细管张力只有当含水量在一定范围内时才存在，当材料过干或过湿时，毛细管张力消失，因此，在干燥和饱和状态下，材料的温缩系数较小。☆冰冻作用：各空隙中的水在其冰点温度以下冻结时，体积增大9%，从而引起膨胀。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn6.小节（1）两种主要的收缩类型干缩是主要的收缩类型，干缩可达到温缩的4～10倍以上。（2）收缩性能的测试常采用百分表和应变片进行干缩和温缩的测试。（3）收缩指标干缩：干缩应变、失水率、干缩系数和平均干缩系数温缩：温缩应变和平均温缩系数石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn6.小节（4）干缩的主要影响因素结合料含量、细料含量、含水量和养护龄期（5）干缩机理“毛细管张力作用”、“吸附水及分子间力作用”、“矿物晶体或胶凝体的层间水作用”和“碳化脱水作用”（6）温缩机理固体外观胀缩性和水的作用石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn四、水稳定性1水稳定性研究的目的增强无机结合料稳定材料抵抗水损害的能力，减少唧泥现象。2水稳定性的分类抗冲刷性测试：冲刷试验指标：冲刷率（常为5min内的冲刷速率）抗冻性测试：冻融试验指标：耐冻系数石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn3.抗冲刷性3.1抗冲刷性的测试设备旋转刷振动台MTS试验装置高压冲洗法☆评价：均能反映无机结合料稳定材料抵抗水侵蚀的能力，但均无法完美模拟现场有压水冲刷的现象，且冲刷机理不一。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn3.抗冲刷性3.2水泥、二灰稳定材料抗冲刷性对比☆主要结论：二灰稳定材料28d以内的抗冲刷性远小于水泥稳定材料；90d以后两者的抗冲刷性能相差不大。在实际使用中应优先采用水泥稳定材料。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn4.抗冻性材料配合比抗压强度（MPa）冻融抗压强度（MPa）耐冻系数28d90d28d90d28d90d水泥砂砾3：972.623.821.782.330.680.615：953.484.251.922.550.550.60二灰碎石5：15：801.863.720.571.970.310.538：32：602.794.830.331.940.120.40注：1。耐冻系数＝冻融强度/抗压强度；2。试件尺寸Φ5×15cm，平行试验个数为9个。☆主要结论：水泥稳定材料的抗冻性要优于二灰稳定材料；材料的抗冻性与其抗压强度之间不存在绝对的对应关系。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn5.提高水稳定性的措施加强路面结构排水，采取“排防结合”的设计原则，减少降雨和地下水的不利影响；加强无机结合料稳定材料的配合比设计，尽量减少细集料用量；在可能的情况下，尽可能采用水泥稳定类材料，提高抗冲刷能力；及时进行路面的裂缝修补。pause5石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn五、疲劳性能1.疲劳试验方法试验路（AASHO试验路）真实路面实际荷载与气候足尺路面（ALF、HVS和环道试验等）足尺路面（full-scalepavement）模拟荷载室内试件疲劳试验通常意义上的疲劳试验，包括弯拉（曲）疲劳试验和劈裂疲劳试验等。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn五、疲劳性能2.室内试件疲劳试验方法弯拉（曲）疲劳试验弯拉（曲）疲劳试验中试件实际为单向应力状态（梁试件），试验较为烦琐。劈裂疲劳试验又称为间接拉伸试验，试件承受双向应力状态（圆柱体试件），操作简便。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn3.弯拉（曲）疲劳与劈裂疲劳的对比弯拉（曲）疲劳试验劈裂疲劳试验PPPPPPσ1σ1σ1σ1σ3σ3☆a——压条的宽度(mm)；α——半压条宽对应的圆心角；a2α石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn劈裂试验用压条试件尺寸（mm）宽度a（mm）弧面半径（mm）半压条宽对应的圆心角α（rad）系数50×506.35250.1270.012526100×10012.70500.1270.006263150×15018.75750.1250.004178石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn3.弯拉（曲）疲劳与劈裂疲劳的对比☆劈裂疲劳试验所得疲劳寿命远小于弯拉（曲）疲劳试验所得疲劳寿命。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn4.疲劳方程形式疲劳方程形式：单对数疲劳方程双对数疲劳方程☆重复荷载作用次数☆重复应力与极限强度之比石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn5.典型的疲劳试验结果典型的疲劳试验结果石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn5.典型的疲劳试验结果疲劳试验的特点：强度愈大、刚度愈小，其疲劳寿命就愈长；疲劳寿命变异性较大，不同的保证率得到的疲劳寿命不同（保证率愈大，疲劳寿命愈小）；半对数疲劳方程的斜率很小，表明应力水平的少量变化将导致无机结合料稳定材料的疲劳寿命产生较大的变化。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn六、综合性能1.性能分类力学性能收缩性能水稳定性疲劳性能☆四种性能之间是否存在内在联系？☆可否采用单一指标来表征其综合性能？石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn2.性能之间的联系（1）力学性能VS收缩性能（干缩）水泥剂量（％）水泥稳定碎石7d抗压强度（MPa）最大干缩应变（×10－6）最大平均干缩系数（×10－6）42.9328532.453.0624527.863.4411526.785.6120533.1☆力学性能（抗压强度）增加，收缩性能（干缩）存在最佳值。（非单调）石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn2.性能之间的联系（1）力学性能VS收缩性能（温缩）水泥剂量水泥砂砾温缩系数（×10－6）％0℃-5℃-10℃-15℃36.910.013.113.1412.515.015.616.358.18.810.010.0610.311.312.414.178.17.49.111.3☆力学性能（抗压强度）增加，收缩性能（温缩）存在最佳值。（非单调）石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn2.性能之间的联系（2）力学性能VS水稳定性☆力学性能（抗压强度）增加，水稳定性也越好。（单调）石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn2.性能之间的联系（3）力学性能VS疲劳性能☆力学性能（抗压强度）增加，疲劳性能也越好。（单调）石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn2.性能之间的联系（4）力学性能VS其他性能（汇总）基层材料类型力学性能（抗压强度）收缩性能水稳定性（抗冲刷性）疲劳性能干缩温缩水泥稳定材料↑↓－↑↑－↓－↑－↓↑↑二灰稳定材料↑/↑（基本）↑↑注：“↑”表示上升或增加；“↓”表示下降或减小；“↓－↑”表示先下降后上升；“↑－↓－↑－↓”表示呈波浪形；“/”表示两者无明显关系。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn3.综合性能指标(综合压缩模量)（1）综合压缩模量定义：石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn3.综合性能指标(综合压缩模量)（2）综合压缩模量参数建议值：参数潮湿系数Wmλd参数年均气温Tnλt备注<0.50.0～0.21.0～1.5<5℃0.75～1.004.5～6.0m+n≤10.5～1.00.2～0.41.5～2.55℃～10℃0.55～0.753.5～4.51.0～1.50.4～0.62.5～3.510℃～15℃0.40～0.552.5～3.51.5～2.00.6～0.82.5～1.515℃～20℃0.25～0.401.5～2.5>2.00.8～1.01.0～1.5>20℃0.15～0.251.0～1.5注：1.潮湿系数W=R/Z，其中R为年均降水量（mm），Z为年均蒸发量（mm）；2.当m+n>1时，以m取值为准，满足m+n≤1的条件。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn3.综合性能指标(综合压缩模量)（3）综合压缩模量运用（示例）：水泥稳定材料：＝14799MPa；二灰稳定材料：＝4227MPa。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn八、稳定类材料配合比组成设计（一）、设计标准：主要考虑强度和耐久性。（二）、材料组成设计步骤１、原材料试验２、拟定混合料配合比（１）选定不同的稳定料剂量，制备同一种土样的混合料试件若干个。（２）通过击实试验确定混合料的最佳含水量和最大干密度。（３）按最佳含水量和计算得的干密度制备试件，进行强度试验３、试件的强度试验４、选定石灰或水泥剂量。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn八、稳定类材料配合比组成设计1.配合比设计强度标准（公路路面基层施工技术规范JTJ034-2000）无机结合料稳定材料的7d饱水抗压强度的标准值（MPa）公路等级结合料类型二级和二级以下公路一级和高速公路石灰基层≥0.8－底基层0.5~0.7≥0.8水泥基层2.5~33~5底基层1.5~21.5~2.5石灰粉煤灰（1：2~1：4）基层0.6~0.80.8~1.1底基层≥0.5≥0.6石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn2.配合比设计步骤击实试验抗压试验取样筛分级配组成制备试件尺寸数量含水量干密度保湿保温时间养生强度标准下波动限选定剂量+0.5~1.0%实用剂量材料组成设计测抗压强度平均值R标准值S偏差系数C确定剂量石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn击实试验（1）取样筛分从料场选择有代表性的试样，进行筛分；（2）级配组成（配合比一）图解法试算法“优势粒径法”（所谓优势粒径是指某种集料中在某级筛孔上占有绝对优势的粒径，即分计筛余最大的粒径）石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn击实试验（3）制备不同结合料剂量的混合料试样（配合比二）按不同类型的混合料，预估其用水量；至少需要制备三种剂量的混合料试样；（4）确定各种混合料的最佳含水量和最大干密度进行击实试验，测定和计算干密度和含水量确定最佳含水量和最大干密度石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn抗压（强度）试验（1）制备无侧限抗压强度试件按上述最佳含水量和最大干密度制备抗压强度试件；平行试件的个数与偏差系数有关，一般为9～13个（2）试件养生在规定温度（北方20±2℃，南方25±2℃）下保湿养生6d（或27d），浸水1d。（3）抗压强度测试与计算将试件放在试验仪的升降台上（台上先放一偏球座），以1mm/min的速度加载，记录试件破坏时的最大压力P。按Rc＝P/A计算试件的抗压强度。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn确定剂量（1）选定合理的结合料剂量（2）实际使用剂量增加0.5～1.0%保证率系数设计值偏差系数pause6石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversityn课后小结：各种类型的稳定材料是路面基层常用材料，其强度及变形受诸多因素的影响，其中最重要的是土质、稳定剂品种及数量、含水量等。石家庄铁道大学交通运输学院SchoolofTrafficandTransportationSJZTiedaoUniversity