第12章无机结合料稳定路面.docx

第十二章无机结合料稳定路面12-1 概述在粉碎的或原状松散的土中掺入一定量的无机结合料(包括水泥、石灰或工业废渣等)和水，经拌和得到的混合料在压实与养生后，其抗压强度符合规定要求的材料称为无机结合料稳定材料，以此修筑的路面称为无机结合料稳定路面。无机结合料稳定路面具有稳定性好、抗冻性能强、结构本身自成板体等特点，但其耐磨性差，因此广泛用于修筑路面结构的基层和底基层。粉碎的或原状松散的土按照土中单个颗粒(指碎石、砾石、砂和土颗粒)的粒径的大小和组成，将土分成细粒土、中粒土和粗粒土。不同的土与无机结合料拌和得到不同的稳定材料。例如石灰土、水泥土、水泥砂砾、石灰粉煤灰碎石等。无机结合料稳定材料种类较多，其物理、力学性质各有特点，使用时应根据结构要求、掺加剂和原材料的供应情况及施工条件进行综合技术、经济比较后选定。由于无机结合料稳定材料的刚度介于柔性路面材料和刚性路面材料之间，常称此为半刚性材料，以此修筑的基层或底基层亦称为半刚性基层（底基层）。12-2 无机结合料稳定材料的力学特性无机结合料稳定材料的力学特性包括应力-应变关系、疲劳特性、收缩（温缩和干缩）特性。1无机结合料稳定材料的应力-应变特性。 无机结合料稳定路面的重要特点之一是强度和模量随龄期的增长而不断增长，逐渐具有一定的刚性性质。一般规定水泥稳定类材料设计龄期为三个月，石灰或石灰粉煤灰（简称二灰）稳定类材料设计龄期为六个月。半刚性材料应力-应变特性试验方法有顶面法、粘贴法、夹具法和承载板法等。试件有圆柱体试件和梁式(分大、中、小梁)试件。试验内容有抗压强度、抗压回弹模量、劈裂强度和劈裂模量、抗弯拉强度和抗弯拉模量等。由于材料的变异性和试验过程的不稳定性，同一种材料不同的试验方法。同一种试验方法不同的材料及同一种试验方法不同龄期试验结果存在差异性。通过各种试验方法的综合比较，认为抗压试验和劈裂试验较符合实际。表12-1给出表12-1 水泥稳定碎石的力学特性指标与龄期的关系力学参数（MPa)28天90天180天28天180天90天180天R4.495.576.330.710.88Ep2093309738720.540.80ssp0.4130.6340.8130.510.78Esp53392612870.410.72了水泥稳定碎石抗压强度(R)、抗压回弹模量(Ep)劈裂强度(sp)和劈裂模量(Esp)与龄期之间的关系。表12-2则为石灰粉煤灰稳定碎石的测试结果。表12-2 石灰粉煤灰稳定碎石的力学特性指标与龄期关系力学参数（MPa)28天90天180天28天180天90天180天R3.105.758.360.370.69Ep1086199328590.380.70ssp0.2190.5360.9130.410.59Esp35996017200.370.56无机结合料稳定材料的应力-应变特性与原材料的性质、结合料的性质和剂量及密实度、含水量、龄期、温度等有关。2无机结合料稳定材料的疲劳特性 材料的抗压强度是材料组成设计的主要依据，由于无机结合料稳定材料的抗拉强度远小于其抗压强度，材料的抗拉强度是路面结构设计的控制指标。 抗拉强度试验方法有直接抗拉试验、间接抗拉试验和弯拉试验。常用的疲劳试验有弯拉疲劳试验和劈裂疲劳试验。无机结合料稳定材料的疲劳寿命主要取决于重复应力与极限应力之比，原则上当小于50%，无机结合料稳定材料可经受无限次重复加荷次数而无疲劳破裂，但是，由于材料的变异性，实际试验时其疲劳寿命要小得多。疲劳性能通常用与达到破坏时反复作用次数(Nf)所绘成的散点图来表示。试验证明，与Nf之间关系通常用双对数疲劳方程(lgNf=a+blgf/s)及单对数疲劳方程(lgNf=a+bf/s)来表示比较合理。在一定的应力条件下，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，其疲劳寿命就愈长。由于材料的不均匀性，无机结合料稳定材料的疲劳方程还与材料试验的变异性有关。不同的存活率(到达疲劳寿命时出现破坏的概率)将得出不同的疲劳方程。图12-1 二灰砂砾(小梁)应力强度比疲劳寿命曲线图12-2 水泥砂砾(小梁)应力强度比疲劳寿命曲线3无机结合料稳定材料的干缩特性无机结合料稳定材料经拌和压实后，由于水分挥发和混合料内部的水化作用，混合料的水分会不断减少。由此发生的毛细管作用、吸附作用、分子间力的作用、材料矿物晶体或凝胶体间层间水的作用和碳化收缩作用等会引起无机结合料稳定材料体积收缩。描述材料干缩特性的指标主要有干缩应变、干缩系数、干缩量、失水量、失水率和平均干缩系数。干缩应变(d)是水分损失引起的试件单位长度的收缩量(10-6)；干缩系数是某失水量时，试件单位失水率的干缩应变(10-6)平均干缩系数d是某失水量时，试件的干缩应变与试件的失水率之比( 10-6)失水量是试件失去水分的重量(g)失水率是试件单位重量的失水量(%)干缩量是水分损失时试件的收缩量(10-3mm) （12-1）式中：为含水量损失W时，试件的整体收缩量，为试件的长度。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0.5mm的细颗粒的含量、试件含水量和龄期等有关。例如二灰(石灰+粉煤灰)碎石=1585(重量比)与二灰(石灰+粉煤灰)碎石=2080时，7天龄期的最大干缩应变分别为27310-6、23310-6，而平均干缩系数分别为6510-6、5510-6。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半刚性材料的温度收缩特性半刚性材料是由固相(组成其空间骨架的原材料的颗粒和其间的胶结物)、液相(存在于固相表面与空隙中的水和水溶液)和气相(存在于空隙中的气体)组成。所以，半刚性材料的外观胀缩性是三相的不同的温度收缩性的综合效应的结果。一般气相大部分与大气贯通，在综合效应中影响较小，可以忽略，原材料中砂粒以上颗粒的温度收缩系数较小，粉粒以下的颗粒温度收缩性较大。半刚性材料温度收缩的大小与结合料类型和剂量、被稳定材料的类别、粒料含量、龄期等有关。试验结果表明：石灰土砂砾(16.710-6)悬浮式石灰粉煤灰粒料(15.310-6)密实式石灰粉煤灰粒料(11.410-6)和水泥砂砾(57水泥剂量为101510-6)。半刚性基层一般在高温季节修建，成型初期基层内部含水量大，且尚未被沥青面层封闭，基层内部的水分必然要蒸发，从而发生由表及里的干燥收缩，同时，环境温度也存在昼夜温度差，因此，修建初期的半刚性基层同时受到干燥收缩和温度收缩的综合作用，必须注意养生保护，但此时以干燥收缩为主。经过一定龄期的养生，半刚性基层上铺筑沥青面层后，基层内相对湿度略有增大，使材料的含水量由回升趋于平衡，这时半刚性基层的变形以温度收缩为主。12-3 石灰稳定类基层（底基层）在粉碎的土和原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中、掺入适量的石灰和水，按照一定技术要求，经拌和，在最佳含水量下摊铺、压实及养生，其抗压强度符合规定要求的路面基层称为石灰稳定类基层。用石灰稳定细粒土得到的混合料简称石灰土，所做成的基层称石灰土基层（底基层）。石灰剂量是石灰质量占全部土颗粒的干质量的百分率，即石灰剂量石灰质量干土质量。石灰稳定类材料适用于各级公路路面的底基层，可用作二级和二级以下公路的基层，但石灰土不应用作高等级公路的基层。1石灰稳定土强度形成原理在土中掺入适量的石灰，并在最佳含水量下拌匀压实，使石灰与土发生一系列的物理、化学作用，从而使土的性质发生根本的变化。一般分四个方面，第一是离子交换作用，第二是结晶硬化作用，第三是火山灰作用，第四是碳酸化作用。1)离子交换作用土的微小颗粒具有一定的胶体性质，它们一般都带有负电荷，表面吸附着一定数量的钠、氢、钾等低价阳离子(Na+、H+、K+)。石灰是一种强电解质，在土加入石灰和水后，石灰在溶液中电离出来的钙离子(Ca2+)就与土中的钠、氢、钾离子产生离子交换作用。原来的钠(钾)土变成钙土，土颗粒表面所吸附的离子由一价变成了二价，减少了土颗粒表面吸附水膜的厚度，使土粒相互之间更为接近，分子引力随着增加，许多单个土粒聚成小团粒，组成一个稳定结构。2)结晶作用 在石灰土中只有一部分熟石灰Ca(OH)2进行离子交换作用，绝大部分饱和的Ca(OH)2自行结晶。熟石灰与水作用生成熟石灰结晶网格。其化学反应式为：Ca(OH)2nH2Ca(OH)2nH23)火山灰作用熟石灰的游离Ca2+与土中的活性氧化硅SiO2和氧化铝Al2O3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，其反应式为：xCa(OH)2SiO2nH2OxCaOSiO2（n+1)H2OxCa(OH)2Al2O3nH2OxCaOAl2O3（n+1)H2O上述所形成的熟石灰结晶网格和含水的硅酸钙和铝酸钙结晶都是胶凝物质，它具有水硬性并能在固体和水两相环境下发生硬化。这些胶凝物质在土微粒团 外围形成一层稳定保护膜，填充颗粒空隙，使颗粒间产生结合料，减少了颗粒间的空隙与透水性，同时提高密实度，这是石灰土获得强度和水稳定性的基本原因，但这种作用比较缓慢。4)碳酸化作用在土中的Ca(OH)2与空气中的二氧化碳作用，其化学反应式为：Ca(OH)2CO2CaCO3H2OCaCO3是坚硬的结晶体，它和其他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。由于石灰与土发生了一系列的相互作用，从而使土的性质发生根本的改变。在初期，主要表现为土的结团、塑性降低、最佳含水量增加和最大密实度减少等。后期主要表现为结晶结构的形成，从而提高其板体性、强度和稳定性。2影响强度的因素1)土质各种成因的土都可以用石灰来稳定，但生产实践说明，粘性土较好，其稳定的效果显著，强度也高。当采用高液限粘土时施工不易粉碎；采用粉性土的石灰土早期强度较低，但后期强度也可满足行车要求；采用低液限土质时易拌和，但难以碾压成型，稳定的效果不显著。采用的土质，既要考虑其强度，还要考虑到施工时易于粉碎便于碾压成型。一般采用塑性指数1218(100g平衡锥测液限，搓条法测塑限)的粘性土为好。塑性指数偏大的粘性土，要加强粉碎，粉碎后，土中1525mm的土块不宜超过5%。经验证明塑性指数小于12的土不宜用石灰稳定。对于硫酸盐类含量超过0.8%或腐殖质含量超过10%的土，对强度有显著影响，不宜直接采用。2)灰质表12-3 石灰的技术标准 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（%）71117101420含水量（%）444444细度0.71mm筛余0110110.125mm累计筛余13201320钙镁石灰的分类，Mgo(%)55445mm圆孔筛的筛余；方孔筛。石灰应是消石灰粉或生石灰粉，对高速公路或一级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，并要尽量缩短石灰的存放时间。在同等石灰剂量下，质量好的石灰，稳定效果好。如采用质量差的石灰，为了满足石灰土的技术要求，就得适当增加石灰剂量。3)石灰剂量石灰剂量对石灰土强度影响显著，石灰剂量较低(小于34)时，石灰主要起稳定作用，土的塑性、膨胀、吸水量减小，使土的密实度、强度得到改善。随着剂量的增加，强度和稳定性均提高，但剂量超过一定范围时，强度反而降低。生产实践中常用的最佳剂量范围，对于粘性土及粉性土为814；对砂性土则为916。剂量的确定应根据结构层技术要求进行混合料组成设计。4)含水量水是石灰土的重要组成部分。它促使石灰土发生物理化学变化，形成强度；便于土的粉碎、拌和与压实，并且有利于养生。不同土质的石灰土有不同的最佳含水量。需通过标准击实试验确定，并用以控制施工中的实际加水量，所用水应是干净可供饮用的水。5)密实度石灰土的强度随密实度的增加而增长。实践证明，石灰土的密实度每增减1%，强度约增减4%左右。而密实的石灰土，其抗冻性、水稳定性也好，缩裂现象也少。6)石灰土的龄期石灰土强度具有随龄期增长的特点。一般石灰土初期强度低，前期(12个月)增长速率较后期为快。石灰土强度与龄期关系可表示为：Rt=Ritb （12-2）式中：Ri一个月龄期抗压强度Rtt个月龄期抗压强度系数，约为0.10.5。7)养生条件养生条件主要指温度与湿度。养生条件不同，其强度也有差异。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，因此，要求施工期的最低温度应在5以上，并在第一次重冰冻(-35)到来之前1个月1个半月完成。多年的施工经验证明，热季施工的灰土强度高，质量可以保证，一般在使用中很少损坏。养生的湿度条件对石灰土的强度也有很大影响。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。3石灰土基层的应用石灰稳定土不但具有较高的抗压强度，而且也具有一定的抗弯强度，且强度随龄期逐渐增加。因此，石灰稳定土一般可以用于各类路面的基层或底基层。但石灰稳定土因其水稳定性较差不应做高速公路或一级公路的基层，必要时可以用作底基层。在冰冻地区的潮湿路段以及其他地区的过分潮湿路段，也不宜采用石灰土做基层。4石灰稳定土基层缩裂防治石灰稳定土基层防治缩裂的措施有：1)控制压实含水量：石灰稳定土因含水量过多产生的干缩裂缝显著，因而压实时含水量一定不要大于最佳含水量，其含水量应略小于最佳含水量。2)严格控制压实标准，实践证明，压实度小时产生的干缩要比压实度大时严重，因此，应尽可能达到最大压实度。3)温缩的最不利季节是材料处于最佳含水量附近，而且温度在0-10时。因此施工要在当地气温进入0前一个月结束，以防在不利季节产生严重温缩。4)干缩的最不利情况是石灰稳定土成型初期，因此，要重视初期养护。保证石灰土表面处于潮湿状况，禁防干晒。5)石灰稳定土施工结束后要及早铺筑面层，使石灰土基层含水量不发生大变化，可减轻干缩裂隙。6)在石灰稳定土中掺加集料(砂砾、碎石等)，使其集料含量为6070%，使混合料满足最佳组成要求，不但提高强度和稳定性，而且具有较好的抗裂性。7)基层的缩裂会反射到面层，为了防止基层裂缝的反射，国内外常采取以下措施：(1)设置联结层。设置沥青碎石或沥青贯入式联结层，是防止反射裂缝的有效措施。(2)铺筑碎石隔离过渡层。在石灰土与沥青面层间铺筑厚1020cm的碎石层或玻璃纤维网格，可减轻反射裂缝出现。5石灰土混合料设计石灰稳定土是由土、石灰和水组成的。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佳含水量。1)石灰土的强度标准 石灰土的强度标准根据相应的公路等级和在路面结构中的层位而定。在规定温度保湿养生6d、浸水1d后无侧限抗压强度标准如表12-4。 表12-4 石灰稳定细粒土的强度(MPa)和压实度标准使用层次高速和一级二级以下强度压实度强度压实度 %基层0.8中、粗粒土97细粒土 93底基层0.8中、粗粒土96细粒土 950.50.7中、粗粒土95细粒土 93注：在低塑性土(塑性指数小于7)地区，石灰稳定砂砾土和碎石土的7天浸水抗压强度应大于05MPa。低限用于塑性指数小于7的粘性土，高限用于塑性指数大于7的粘性土。2)混合料的设计步骤(1)制备同一种土样，不同石灰剂量的石灰土混合料。根据不同的层位，可参照下列石灰剂量进行配制：做基层用：砂砾土和碎石土：5%，6%，7%，8%，9%。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%，13%。做底基层用：塑性指数小于12的粘性土：8%，10%，11%，12%，14%。塑性指数大于12的粘性土：5%，7%，8%，9%，11%。(2)确定混合料的最佳含水量和最大干压实密度(用重型击实标准试验)，至少做三个不同石灰剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量。(3)按最佳含水量与工地预期达到的压实密度制备试件，进行强度试验时，做平行试验的试件数量应符合规定。4)试件在规定温度(北方冰冻地区为202，南方非冰冻地区为252)下保湿养生6d，浸水1d，进行无侧限抗压强度试验。根据表12-4的强度标准，选定合适的石灰剂量，室内试验结果的平均抗压强度应符合公式（12-3）的要求： （12-3）式中：R设计抗压强度C试验结果的偏差系数(小数计)Za标准正态分布表中随保证率(或置信度)而变的系数。重交通道路应取保证率95%，此时Z=1.645。其他道路可取保证率为90%，即Z=1.282。 工地实际采取的石灰剂量应较实验室内试验确定的剂量多0.51.0。6石灰土底基层的施工1）备料111石灰 (1)石灰应符合表12-3 的规定。 (2)生石灰应在使用前710天进行充分消解成熟石灰粉，并过10mm筛，熟石灰粉应尽快使用，不宜存放过久。(3)进场的生石灰块应妥善保管，加棚盖或覆土储存，应尽量缩短生石灰的存放时间。112 土(1)石灰土混合料的用土应按照JTJ051的规定试验，其塑性指数Ip应为1218(100g平衡锥法)。Ip过高时粉碎困难。(2)粉碎土中1025mm团块的含量不得超过总重的5%。(3)土中硫酸盐含量应0.8%，腐蚀质含量应不超过10%。2）混合料配比 (1)应按指定的配比，在石灰土层施工前1015天进行现场试配。按照JTJ057的规定进行试验，养生湿度为95，温度为252，养生6天，第7天饱水，试件尺寸：5cm5cm(高直径)的圆柱体。(2)考虑到石灰在施工过程中的损耗，允许实际用灰量可比设计值高出0.51%，现场石灰含量试验按JTJ057第7章方法进行。(3)确定混合料的松铺系数(混合料的干压实密度与松铺干密度之比值)。3）路拌法施工要求 (1)摊铺a、摊铺土料前，应先在土基上洒水湿润，但不应过分潮湿而造成泥泞。b、用平地机或其它合适的机具将土料均匀地摊铺在预定的宽度上，表面应力求平整，并有规定的路拱。c、摊铺过程中，应将土中超尺寸颗粒及其他杂物清除干净。d、检验松铺土料层的厚度，不符合要求时，应进行减料或补料。e、除了洒水车外，严禁其它车辆在土料层上通行。f、如粘土过干，应事先洒水闷料，使它的含水量略小于最佳值(一般至少闷料一夜)。g、石灰应摊铺均匀，石灰摊铺完后，应量测石灰土的松铺厚度。并校核石灰用量是否合适。(2)拌和与洒水a、石灰土拌和应采用拌和机(宝马机或功效与之相当的其它型号拌和机)。b、拌和机应先将拌和深度调整好，由两侧向中心拌和，每次拌和应重叠1020cm，防止漏拌。先干拌一遍，然后视混合料的含水情况，碾压时按最佳含水量的要求，考虑拌和后碾压前的蒸发，适当洒水(一般可比最佳含水量大1%左右)，再进行补充拌和，以达到混合料颜色一致，没有灰条、灰团和花面为止。c、在路基上铺拌时应随时检查拌和深度，严禁在底部留有“素土”夹层，也应防止过多破坏土基表面，以免影响混合料的石灰剂量及底部压实。d、洒水要求用喷管式洒水车，并及时检查含水量。洒水车起洒处和另一端“调头”处都应超出拌和段2m以上。洒水车不应在进行拌和的以及当天计划拌和的路段上“调头”和停留，以防局部水量过大。e、在两工作段的搭接部分，应在前一段拌和后留58m不进行碾压，待后一段施工时，将前段留下未压部分一起再进行拌和。f、拌和机械及其它机械不宜在已压成的石灰土层上“调头”，如必须在上进行“调头”时，应采取措施保护“调头”部分，使石灰土表层不受破坏。4）场拌(或集中场拌)法施工要求(1)拌和a、石灰稳定土应在中心站用强制式拌和机，双转轴桨叶式拌和机等稳定土石拌设备进行集中拌和。b、在正式拌制稳定土混合料之前 ，应先调试所用的石拌设备，使混合料的配比和含水量都达到规定要求。c、稳定土混合料正式拌制时，应将土块粉碎，必要时，筛除原土中15mm的土块；配料要准确，各料(石灰、土、加水量)可按重量配比，也可按体积配比；拌和要均匀；加水量要略大于最佳含水量的1%左右，使混合料运至现场摊铺后碾压时的含水量能接近最佳含水量。d、成品料露天堆放时，应减少临空面(建议堆成圆锥体)，并注意防雨水冲刷。对屡遭日光暴晒或受雨淋的料堆表面层材料应在使用前清除。e、上路摊铺前，应检测混合料中有效CaO+MgO含量，如达不到要求时，应在运料前加料(消石灰)重拌。成品料运达现场摊铺前应覆盖，以防水分蒸发。(2)摊铺a、可用稳定土摊铺机、沥青混凝土摊铺机或水泥混凝土摊机摊铺混合料；如没有上述摊铺机，也可用摊铺箱摊铺。如石灰土层分层摊铺时，应先将下层顶面拉毛，再摊铺下层混合料。b、拌和机与摊铺机的生产能力应互相协调。如拌合机的生产能力较低时，在用摊铺箱摊铺混合料时，应尽量采用最低速度摊铺，减少摊铺机停机待料的情况。c、石灰土混合料摊铺时的松铺系数应视摊铺机机械类型而异，必要时，通过试铺碾压求得。d、场拌混合料的摊铺段，应安排当天摊铺当天压实。5）整型a、路拌混合料拌和均匀后或场拌混合料运到现场经摊铺达预定的松厚之时，即应进行初整型，在直线段，平地机由两侧向路中进行刮平；在平曲线超高段，平地机由内侧向外刮平。b、初整型的灰土可用履带拖拉机或轮胎压路机稳压12遍，再用平地机进行整型，并用上述压实机械再碾压一遍。c、对局部低洼处，应用齿耙将其表层5cm以上耙松，并用新拌的灰土混合料找补平整，再用平地机整型一次。d、在整型过程中，禁止任何车辆通行。6）碾压a、混合料表面整型后应立即开始压实，混合料的压实含水量应在最佳含水量的1%范围内，如因整型工序导致表面水分不足，应适当洒水。压实度要达到表12-4的要求。b、用1215吨三轮压路机碾压时，每层压实厚度不应超过15cm；用1820吨三轮压路机或相应功能的滚动压路碾压时，每层压实厚度不应超过20cm。压实厚度超过上述规定时，应分层铺筑，每层的最小压实厚度为10cm。c、直线段由两侧路肩向路中心碾压，超高段由内侧肩向外侧路肩碾压，碾压时后轮应重叠12的轮宽，后轮必须超过两段的接缝处。后轮(压实轮)压完路面全宽时，即为一遍。一般需碾压68遍。压路机碾压速度，头两遍采用1档(1.51.7km/h)为宜，以后用2档(2.02.5km/h)。路面两侧应多压23遍。d、严禁压路机在已完成的或正在碾压的路上“调头”和急刹车，以保证灰土表面不受破坏。如确有必要时，应采取措施(如覆盖10cm厚的砂或砂砾)保护“调头”部分的灰土表面。e、碾压过程中，石灰土的表面应始终保持湿润，如表面水分蒸发太快，应及时补充洒水，以防表面开裂。f、石灰土碾压中如出现“弹簧”、松散、起皮等现象，应及时翻开晾晒或换新混合料重新拌和碾压。g、在碾压结束之前，用平地机再终平一次，使其纵向顺适、路拱和超高符合设计要求。终平时必须将局部高出部分刮除，并扫出路外。h、一个作业段完成之后，应按JTJ057第3章方法检查灰土的压实度。频率：开始阶段，每一作业段检查6次，然后用碾压遍数与检查相结合每1000m为6-10次。如果在铺一层或工程验收之前被检验的石灰土材料没达到所需的压实度，则必须返工。i、不管路拌或场拌，其拌压时间不得多于2天。7）养生(1)刚压实成型的石灰土底基层，在铺筑基层之前，至少在保持潮湿状态下养生7天。养生方法可视具体情况采用洒水、覆盖砂等。养生期间石灰土表层不应忽干忽湿，每次洒水后应用两轮压路机将表层压实。(2)在养生期间未采用覆盖措施的石灰土底基层上，除洒水车外，应封闭交通；在采用覆盖措施的石灰土底基层上，不能封闭交通时，应当限制车速不得超过30km/h。7碎(砾)石灰土底基层用石灰稳定碎(砾)石土，简称碎(砾)石灰土。将拌和均匀的碎(砾)石灰土经摊铺、整型、碾压、养生后成型的底基层，称碎(砾)石灰土底基层。混合料的最佳组成应是碎(砾)石掺入量占混合料总重的6070，而且要求碎(砾)石要有一定级配(级配标准可参照级配碎(砾)石基层)。按重型击实试验确定材料的最佳含水量和最大干密度。所制成的试件在规定温度下，经6d保湿养生，一天浸水的无侧限抗压强度应满足规范规定的强度标准要求。碎(砾)石灰土基层的施工方法和程序，可参照石灰土施工方法进行。但应把碎(砾)石摊铺在路槽内，然后把先拌均的石灰土均匀地铺在碎(砾)石层上再与碎(砾)石拌均匀(控制含水量为最佳含水量)，经整型、碾压、养生而成型。在具备拌和机械的条件下，也宜用中心站集中拌和法施工。12-4 水泥稳定类基层1概述在粉碎的或原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中，掺入适当水泥和水，按照技术要求，经拌和摊铺，在最佳含水量时压实及养护成型，其抗压强度符合规定要求，以此修建的路面基层称水泥稳定类基层。当用水泥稳定细粒土(砂性土、粉性土或粘性土)时，简称水泥土。水泥是水硬性结合料，绝大多数的土类(高塑性粘土和有机质较多的土除外)都可以用水泥来稳定，改善其物理力学性质，适应各种不同的气候条件与水文地质条件。水泥稳定类基层具有良好的整体性、足够的力学强度、抗水性和耐冻性。其初期强度较高，且随龄期增长而增长，所以应用范围很广。近年来，在我国一些路面工程中，水泥稳定土可用于路面结构的基层和底基层，在保证路面使用品质上取得了满意的效果。但水泥土禁止作为高速公路或一级公路路面的基层，只能用做底基层。在高等级公路的水泥混凝土路面板下，水泥土也不应做基层。2强度形成原理 在利用水泥来稳定土的过程中，水泥、土和水之间发生了多种非常复杂的作用，从而使土的性能发生了明显的变化。这些作用可以分为：化学作用：如水泥颗粒的水化、硬化作用，有机物的聚合作用，以及水泥水化产物越粘土矿物之间的化学作用等等。物理化学作用：如粘土颗粒与水泥及水泥水化产物之间的吸附作用，微粒的凝聚作用，水及水化产物的扩散、渗透作用，水化产物的溶解、结晶作用等等。物理作用：如土块的机械粉碎作用，混合料的拌和、压实作用等等。现就其中的一些主要作用过程讲述如下：1）水泥的水化作用 在水泥稳定土中，首先发生的是水泥自身的水化反应，从而产生出具有胶结能力的水化产物，这是水泥稳定土强度的主要来源。水泥的水化过程前面已经详细的讲述过了，其反应简式如下所示，这里不再赘述。 硅酸三钙： 硅酸二钙： 铝酸三钙： 铁铝酸四钙： 水泥水化生成的水化产物，在土的孔隙中相互交织搭接，将土颗粒包复连接起来，使土逐渐丧失了原有的塑性等性质，并且随着水化产物的增加，混合料也逐渐坚固起来。但水泥稳定土中水泥的水化与水泥混凝土中水泥的水化之间还有所不同。这是因为：（1）土具有非常高的比表面积和亲水性；（2）水泥稳定土中的水泥含量较少；（3）土对水泥的水化产物具有强烈的吸附性；（4）在一些土中常存在酸性介质环境。由于这些特点，在水泥稳定土中，水泥的水化硬化条件较混凝土中差得多；特别是由于粘土矿物对水化产物中的Ca(OH)2具有极强的吸附和吸收作用，使溶液中的碱度降低，从而影响了水泥水化产物的稳定性；水化硅酸钙中的C/S会逐渐降低析出Ca(OH)2，从而使水化产物的结构和性能发生变化，进而影响到混合料的性能。因此在选用水泥时，在其它条件相同时，应优先选用硅酸盐水泥，必要时还应对水泥稳定土进行“补钙”，以提高混合料中的碱度。2）离子交换作用 土中的粘土颗粒由于颗粒细小、比表面积大，因而具有较高的活性，当粘土颗粒与水接触时，粘土颗粒表面通常带有一定量的负电荷，在粘土颗粒周围形成一个电场，这层带负电荷的离子就称为电位离子；带负电的粘土颗粒表面，进而吸引周围溶液中的正离子，如K+、Na+等，而在颗粒表面形成了一个双电层结构，这些与电位离子电荷相反的离子就称为反离子。在双电层中电位离子形成了内层，反离子形成外层。靠近颗粒的反离子与颗粒表面结合较紧密，当粘土颗粒运动时，结合较紧密的反离子将随颗粒一起运动，而其它反离子将不产生运动；由此在运动与不运动的反离子之间便出现了一个滑移面。 由于在粘土颗粒表面存在着电场，因此也存在着电位，颗粒表面电位离子形成的电位称为热力学电位（），滑动面上的电位称为电动电位（）；由于反离子的存在，离开颗粒表面越远电位越低，经过一定的距离电位将降低为零，此距离称为双电层厚度。由于各个粘土颗粒表面都具有相同的双电层结构，因此粘土颗粒之间往往间隔着一定的距离。 在硅酸盐水泥中，硅酸三钙和硅酸二钙占主要部分，其水化后所生成的氢氧化钙所占的比例也较高，可达水化产物的25，大量的氢氧化钙溶于水以后，在土中形成了一个富含Ca2+的碱性溶液环境。当溶液中富含Ga2+时，因为Ca2+的电价高于K+、Na+等离子，因此与电位离子的吸引力较强，从而取代了K+、Na+，成为反离子，同时Ca2+也双电层电位的降低速度加快，如图所示。因而使电动电位减小、双电层的厚度降低，使粘土颗粒之间的距离减小，相互靠拢，导致土的凝聚，从而改变土的塑性，使土具有一定的强度和稳定度。这种作用就称为离子交换作用。3）化学激发作用 钙离子的存在不仅影响到了粘土颗粒表面双电层的结构，而且在这种碱性溶液环境下，土本身的化学性质也将发生变化。 土的矿物组成基本上都属于硅铝酸盐，其中含有大量的硅氧四面体和铝氧八面体。在通常情况下，这些矿物具有比较高的稳定性，但当粘土颗粒周围介质的PH值增加到一定程度时，粘土矿物中的部分SiO2和Al2O3的活性将被激发出来，与溶液中的Ca2+进行反应，生成新的矿物，这些矿物主要是硅酸钙和铝酸钙系列，如、等，这些矿物的组成和结构与水泥的水化产物都有很多类似之处，并且同样具有胶凝能力。生成的这些胶结物质包裹着粘土颗粒表面，与水泥的水化产物一起，将粘土颗粒凝结成一个整体。因此，氢氧化钙对粘土矿物的激发作用，将进一步提高水泥稳定土的强度和水稳定性。4）碳酸化作用 水泥水化生成的Ca(OH)2，除了可与粘土矿物发生化学反应外，还可以进一步与空气中的CO2发生碳化反应并生成碳酸钙晶体。其反应如下： 碳酸钙生成过程中产生体积膨胀，也可以对土的基体起到填充和加固作用；只是这种作用相对来讲比较弱，并且反应过程缓慢。3影响强度的因素1)土质土的类别和性质是影响水泥稳定土强度的重要因素，各类砂砾土、砂土、粉土和粘土均可用水泥稳定，但稳定效果不同。试验和生产实践证明，用水泥稳定级配良好的碎(砾)石和砂砾，效果最好，不但强度高，而且水泥用量少；其次是砂性土；再次之是粉性土和粘性土。重粘土难于粉碎和拌和，不宜单独用水泥来稳定，因此，一般要求土的塑性指数不大于17。2)水泥的成分和剂量各种类型的水泥都可以用于稳定土。但试验研究证明，水泥的矿物成分和分散度对其稳定效果有明显影响。对于同一种土，通常情况下硅酸盐水泥的稳定效果好，而铝酸盐水泥较差。在水泥硬化条件相似，矿物成分相同时，随着水泥分散度的增加，其活性程度和硬化能力也有所增大，从而水泥土的强度也大大提高。水泥土的强度随水泥剂量的增加而增长，但过多的水泥用量，虽获得强度的增加，在经济上却不一定合理，在效果上也不一定显著，且容易开裂。试验和研究证明，水泥剂量为48较为合理。3)含水量含水量对水泥稳定土强度影响很大，当含水量不足时，水泥不能在混合料中完全水化和水解，发挥不了水泥对土的稳定作用，影响强度形成。同时，含水量小，达不到最佳含水量也影响水泥稳定土的压实度。因此，使含水量达到最佳含水量的同时，也要满足水泥完全水化和水解作用的需要为好。水泥正常水化所需的水量约为水泥重的20%，对于砂性土，完全水化达到最高强度的含水量较最佳密度的含水量为小；而对于粘性土则相反。4)施工工艺过程水泥、土和水拌和得均匀，且在最佳含水量下充分压实，使之干密度最大，其强度和稳定性就高。水泥土从开始加水拌和到完成压实的延迟时间要尽可能最短，一般要在6h以内。若时间过长，则水泥凝结，在碾压时，不但达不到压实度要求，而且也会破坏已结硬水泥的胶凝作用，反而使水泥稳定土强度下降。在水泥终凝时间达不到规定要求时，可以使用一定剂量的缓凝剂，但缓凝剂的品种和具体数量应根据试验确定。水泥稳定土需湿法养生，以满足水泥水化形成强度的需要。养生温度愈高，强度增长的愈快。因此，要保证水泥稳定土养生的温度和湿度条件。4材料要求及混合料组成设计1)材料要求(1)土：凡能被粉碎的土都可用水泥稳定。宜做水泥稳定类基层的材料有：石渣、石屑、砂砾、碎石土、砾石土等。碎石或砾石的压碎值对于高速公路和一级公路应不大于30%，对二级和二级以下公路应不大于35%。对于二级公路以下的一般公路：当用水泥稳定土做底基层时，颗粒最大粒径不应超过40mm(指圆孔筛)，对于高速公路和一级公路，颗粒最大粒径不应超过31.5mm(指方孔筛)。土的颗粒组成应符合表12-5规定，同时土的均匀系数(土的均匀系数为通过量60%的筛孔尺寸与通过量10%的筛孔尺寸的比值)应大于5，细粒土的塑性指数不应超过17。实际工作中，宜选用均匀系数大于10，塑性指数小于12的土。表12-5 水泥稳定土的颗粒组成筛孔尺寸(mm)4031.5199.54.752.360.60.075液限塑限通过百分率%（基层）10088-9957-7729-4917-358-220-7289通过百分率%（底基层）10093-9874-8949-6929-5218-388-220-7289 (