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稳定土材料 - 豆丁网

2020-08-09 21:47 作者:365app 点击:

 

  一、概述1.定义:稳定土是在粉碎的或原来松散的土中,掺 入足量的石灰、水泥、工业废渣及其它材料后,经 拌合、压实及养生后,得到的具有较高后期强度, 整体性和水稳定性均较好的一种材料。 2.特点:耐磨性较差,不宜作路面面层,常用作路面的基 层和底基层。 稳定土材料具有较大的抗变形能力,称为半刚性基 层稳定土材料。 3.稳定土材料包括: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。 二、稳定土的组成 (一)稳定土的基本材料——土 土的矿物成分对稳定土性质具有重要影响,除有机质 或硫酸盐含量高的土以外,各类砂砾土、砂土、粉土和粘 土都可以用作无机结合稳定材料。一般规定土的液限不大 于40,塑性指数不大于20。 1、级配良好的土用无机结合料稳定时,可节约无机 结合料用量,可取得满意效果; 2、重粘土中粘土颗粒含量多,不易粉碎和拌和; 3、粉质粘土的稳定效果最佳; 我国规范按照土中单个颗粒的粒径大小和组成,将土分 根据土粒大小及土的塑性指数,又把地基土(岩)分为岩石、碎石土、砂土、粉土和粘性土。 ):粘性土由可塑状态转变成流动状态时的分界含水量。 ):土由半固态转到可塑状态的界限含水量。(二)稳定土的外掺材料 1.石灰 作用:石灰可使土粒胶结成为整体,密实性提高,水稳 性提高,强度提高。 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大。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干土重的8%~16%,对砂 性土为干土重的10%~18%。 2.水泥 各种类型的水泥都可以用于稳定土。同一种土,硅酸盐 水泥比铝酸盐水泥稳定效果好。在水泥矿物成分相同、硬化 条件相似的情况下,其强度随水泥比表面积和活性的增大而 提高。稳定土的强度还与水泥用量有关,但水泥用量不存在 最佳水泥用量,而存在一个经济用量。通常在保证土的性质 能起根本变化,且能保证稳定土达到所规定的强度和稳定性 的前提下,取尽可能低的水泥用量。 3.粉煤灰 石灰粉煤灰可用来稳定各种粒料和土,又称二灰土。 干和湿粉煤灰都可以应用。本身不具有或有很小的粘结 性,但它以细分散状态与水和消石灰混合,可以发生反应 形成具有粘结性的化合物。 作用:加入土中起填充作用,与石灰反应的产物也起 胶结作用。由此改善稳定土的水稳定性,提高强度与密实 4.含水量水分是稳定土的一个重要组成部分。所用水分应能满 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,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,最佳含水量用重型击实试验法确定。 压实度:工地上实际达到的干密度与室内标准击实试验所 得到的最大干密度的比值, 在工程上常把干密度作为评定土体紧密程度的标准,以 控制填土工程的施工质量。 压实度是路基路面施工质量检测的关键指标之一,表征 现场压实后的密度状况,压实度越高,密度越大,材料整 体性能越好。 最佳含水量:当含水率较低时,击实后的干密度随含水量 的增加而增大,而当干密度增大至某一值后,含水率继续 增加反而招致干密度的减小,干密度的这一最大值称为该 击数下的最大干密度,与它对应的含水量即为最佳含水量。 三、稳定土的性质 (一)强度 1.强度形成原理 1)离子交换作用 离子交换作用指稳定剂中高价阳离子在一定条件下替换 土中某些低价金属离子的作用(通过离子交换作用使土粒凝 2)碳酸化作用碳酸化作用指消解石灰或水泥水化产物氢氧化钙吸 附空气中的 气体,生成碳酸钙的过程。 CaCO 是坚硬的结晶体,它和其生成的复杂盐类把土粒胶结起来,从而大大提高了土的强度和整体性。 3)结晶作用 土中氢氧化钙浓度达到一定时,氢氧化钙即会由饱 和溶液转变成为过饱和溶液,形成晶体。(由此土的密 实度得以改善,强度提高,水稳性也因晶体氢氧化钙溶 解质比氢氧化钙小而改善)。 CO4)火山灰作用 在氢氧化钙激发下产生的化学反应,生成类似水泥的水化产物——水化硅酸钙和水化铝酸钙。火山灰作用的水 化产物和结晶氢氧化钙在团粒外围形成一层稳定的保护膜,具有 很强的粘结力,并阻止水分进入,使土的水稳定性提高。 5)硬凝反应 硬凝反应就是水泥水化反应生成胶结性很强的各种物质。 6)吸附作用 某些稳定剂加入土中后能吸附于土颗粒表面,使土颗粒表面 具有憎水性或使土颗粒表面黏结性增加。 SiO石灰土强度的形成原理:离子交换作用;结晶作用;碳酸化 作用及火山灰作用。 水泥稳定土强度的形成原理:离子交换作用;硬凝反应及碳 酸化作用。 2.影响土强度的因素 1)土质 2)稳定剂品种及其用量 用石灰作稳定剂时,须测定石灰中有效 的含量。用水泥作稳定剂时,硅酸盐水泥比铝酸盐水泥效果好,且不 宜采用快硬和早强水泥。 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 度一般存在最佳剂量,超过或低于此值石灰稳定土强度降低)。 3)含水量 一般在最佳含水量下压实的干密度较大的试件强度也高。 MgO CaO 4)密实度 密实度越大,材料有效受荷面积越大,强度越高。 5)施工时间长短 施工时间长短的影响主要针对水泥稳定土而言,水泥稳 定土开始加水拌和到完全压实的时间要尽可能短,一般不超 过6小时。若碾压时间或湿拌时间过长,水泥会部分结硬, 影响水泥稳定土的压实度。 6)养生条件 稳定土强度发展需适当的温度湿度。对于水泥稳定土在 开始养护的三天必须施以充足的洒水养护。 (二)稳定土材料的变形性能 1.缩裂特性 1)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。 2)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 改善土质;控制含水量及压实度;掺入一定量的粗粒料。 (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 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。 (一)设计标准:主要考虑强度和耐久性 我国《公路路面基层施工技术规范》规定:混合料进行 设计时,仅采用一个设计标准,即无侧限抗压强度。 组成设计的基本原则:结合料剂量合理,结合料剂量太 低不能成为半刚性材料,剂量太高则刚度太大,容易脆裂。 集料的级配以集料的数量达到靠拢而不紧密为原则,其空隙 让无机结合料填充,形成各自发挥优势的稳定结构。因此, 较为理想的基层材料应是石灰、粉煤灰、水泥综合稳定粒料 类半刚性材料。采用综合稳定时,水泥可提高早期强度,石 灰可使刚度不会太大,掺入一定粉煤灰可以降低收缩系数。 (二)材料组成设计步骤 1.原材料试验 原材料试验主要包括基础材料和稳定剂性质试验。 (1)土的筛分试验或压碎值试验,液限和塑性指数,相对密 度及击实试验; (2)石灰的钙、镁含量; (3)水泥的胶砂强度及凝结时间。 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(建议的剂量见规范); (2)按工地预定达到的压实度,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 3.试件的强度试验:试件在规定温度下保湿养生6d,浸水一天后,按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》进行无侧 限抗压强度试验。并计算试验结果的平均值和偏差系数。选 定最适宜于用水泥或石灰稳定的材料(包括土),规定施工中 所用的结合料剂量,为工地提供质量评定标准。 如试验结果的偏差系数大于表中规定的值,则应重作试 验,并找出原因,加以解决。如不能降低偏差系数,则应 增加试验数量。 注意: 工地实际采用水泥剂量应比室内试验确定的剂量多0.5%~1.0%。采用集中厂拌法施工时,可只增加0.5%;采用路拌法施 工时,宜增加1%。 水泥的最小剂量应符合规范的规定。 4.选定石灰或水泥剂量 此剂量试件室内试验结果的平均抗压强度应满足:

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