无机结合料稳定材料及路面.ppt

主要内容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。

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。水稳碎石的摊铺与碾压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、
水泥稳定碎石、二灰砂、水泥砂
无土：二灰、二渣、水泥矿渣等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。间接拉伸（劈裂）试验示意图设计龄期：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。
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。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：

或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。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。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
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；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；
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。

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。
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