路面基层(底基层)的质量控制及检测.pdf

照面基层（底基层）的质量控制及检测路面裂缝的病害发展通过大量的试验研究，高等级公路路面的裂缝病害与基层 材料的性能及基层的质量有直接的关系。因此，进一步改 善基层使用材料的基础性能使其能够达到高等级路面发展 的使用条件。半刚性基层修建初期，半刚性材料同时 受到干燥收缩和温度收缩的综合作用。经过一定龄期的养生，半刚性材料 的变形以温度收缩为主。无机结合料稳定材料的收缩引起路面裂缝唧泥及冒白浆路面基层常见形式路面基层的材料多为无机结合料稳定材料石灰土 二灰土 二灰碎石水泥稳定土水泥（粉煤灰）稳定碎石 水泥稳定沙砾石灰稳定类基层/底基层石灰稳定类基层/底基层石灰土冻石灰稳定类基层/底基层石灰稳定材料的强度影响因素(1)土质：_各种成因土都可用石灰稳定，但塑性指数低于10以下的低塑性土(这与 水泥稳定土刚好相反)不适宜稳定，更适宜于稳定粘性土，尤其是塑性指数 在1220的粘性土。原因：粘性颗粒的活性强、比表面积大、表面能大，掺入石灰稳定材料 后，形成的四种作用比较活跃，因此石灰土强度随土塑性指数的增加而增大。粘土虽然粘土颗粒含量高，但是不易粉碎和拌和，稳定效果反而不好。石灰稳定类基层/底基层（2）灰质：石灰应采用消石灰粉或生石灰粉，对高速公路或一级公路宜用磨细的 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。别与指标钙质生石灰镁质生石灰钙质消InIIIIIIIIIIII有效钙加氧化镁（%）二8580708075656560未消解残渣w（%）71117101420含水量（）44细度0.71mm筛余010.125mm累计筛余w1320钙镁石灰的分类，MgO（%）59730.8/96sso.r2钿粒土95占95低限用于塑性指数小于10的土，高限用于整性指数大于10的土。三、四级公路，压实机具有困难时压实度可降低在规定温度（北方冰冻地区为20土2,南方非冰冻地区为252）下保湿 养生6d（湿度为95%）浸水Id,进行无侧限抗压强度试验。试件的尺寸为:5cm X 5cm（高X直径）的圆柱体。要求试验测定的强度符合：为AN工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0.5%1.0%。石灰稳定类基层/底基层（4）含水量:最佳含水量及略小于最佳含水量时最易压实达到较高的压实度。石灰稳定类材料的最佳含水量需要通过标准击实试验进行确定，经验公 式为：石灰土的最佳含水量=素土的最佳含水量+拌和过程中的蒸发量（约在1.5%左右）+石灰反应所需的水（0.2X石灰剂量）。（5）密实度:石灰稳定土的强度随密实度的增加而增长。实践证明，石灰稳定土的密 实度每增减1%,强度约增减4%左右。而密实的石灰稳定土，其抗冻性、水稳定性好，缩裂现象也少。石灰稳定类基层/底基层（6）龄期：石灰稳定土的强度随龄期增长，一般初期强度较低,；前期（12个月）的 增长速率较后期快。其强度与龄期的关系可表示为：Ri个月龄期的抗压强度；Rt个月龄期的抗压强度；I P系数，约0.10.5。（7）养生条件（温度与湿度）：温度高，物理化学反应快，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5c以上，并在第一次 重冰冻（-3-5）到来之前1个月1个半月完成。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。石灰稳定类基层/底基层石灰稳定类材料的缩裂防治(1)严格控制压实含水量：石灰稳定土含水量过多产生的干缩 裂缝显著，压实时含水量应略小于最佳含水量。(2)严格控制压实标准：压实度小时产生的干缩比用实度大时 严重，应尽可能达到最大压实度。(3)严格养生条件：干缩发生在成型初期，要重视初|期的保湿 养护，保证石灰稳定土表面处于潮湿状况。(4)禁防干晒：石灰稳定土施工结束后可及早铺筑面层，使石,灰稳定土基层含水量不发生大的变化，从而减轻干缩裂缝。工业废渣稳定类基层/底基工业废渣材料道路工程中应用的工业废渣主要是指工业生产过程中所产生 的具有一定水硬性特点的无机工业废料，如：粉煤灰（的ash）、煤渣、钢渣、高炉渣、铜矿渣及各种下脚料。工业废渣一般可在有水的条件下石灰等碱性材料共同作用 产生火山灰反应，稳定各种粒径不同的土。A工程应用中一般采用石灰稳定工业废渣或与工业废渣共同稳定土，其中最常用的工业废渣为粉煤灰，形成石灰粉煤灰稳L定路面基层，简称为二灰稳定类基层。工业废渣稳定类基层/底基层灰稳定路面基层石灰粉煤灰（简称二灰）基层是用石灰和粉煤灰按一定配比，加水拌和、摊铺、碾压及养生而形成的基层。在二灰中掺入一 定量的土，经加水拌和、摊铺、碾压及养生成型的基层，称二 灰稳定土基层。其抗压强度也应符合规定要求。二灰稳定土的配比：石灰与粉煤灰的比，常用1：21：4；石灰粉煤灰与细粒 土的比为30：70-50：10；石灰粉煤灰与粒料的比常采用20：8015：85。为了防止裂缝，采用石灰与粉煤灰的比为1：31：4,集料含量为8085%左右为最佳，既可抗干缩又可抗温缩。二灰稳定土的特点：收缩性能好；早期强度低，餐期强度比较高（施工时，应 尽量安排在温暖高温季节，以利于形成早期强度而成型）；易造成施工污染。工业废渣稳定类基层/底基层二灰稳定路面基层的材料要求（1）灰质质量应符合ni级以上质量指标。（2）粉煤灰成分粉煤灰的活性成分（二氧化硅+三氧化二铝）含量大于70%,烧失量小于20%（控制其中有机质含量）宜过大。S的含量（3）粒料o有害物质如硫酸钙等含量不石灰工业废渣混合料中粒料重量宜占80%以上，并有良好的级配；高速公路和一级公路集料的压碎值应中30%,二级公路和二级以下公路 集料的压碎值应生35%。颗粒最大粒径高速公路稚|国UM不大于 5mm（方孔筛），二级公路和二级以下公路不大于40nlm（圆孔筛）。工业废渣稳定类基层/底基层二灰稳定路面基层的材料要求使用合格粉煤灰和高硫酸钙含量粉煤灰的二灰碎石强度对比一高SO3粉煤灰 一合格粉煤灰强度与龄期的关系曲线示意图工业废渣稳定类基层/底基工业废渣稳定类基层/底基层二灰稳定路面基层的材料要求豪619。架密实型石灰粉嬉灰稔定类集料级配通过下列方筛孔(mm)的质量百分率(%)层位31.526.519.09.504.752.361.180.60.072基层10095-10048-6824-3411-216-16212060-31*6.1.10-1悬浮密实型石灰粉煤灰机定碎石的集料皴配层位通过下列方缔孔(mm)的质量百分率(%)37.531.519.09.504.752.361.180.60.075基层10088-9855-7530-5016%10-254 180-5底基层10010079-9251-7230-5016-3610-254-180-5工业废渣稳定类基层/底基层二灰稳定路面基层的材料要求 6.1.10-2悬浮密实型石灰/煤灰稳定砂砾的集科辗配层位通过下列方箭孔(mm)的质量百分率(%)37.531.519.09.504.752.361.180.60.075科层10085-%55-7539-5927-4717-3510-250-10底层10)85 10065-8950-7235-5525-4517-3510-270-15工业废渣稳定类基层/底基层二灰稳定类材料的混合料组成设计根据强度标准，通过试验选取合适的二灰和集料，确定最佳的配合比和 混合料的最佳含水量。制备相同集料、不同二灰剂量的混合料确定最佳含水量和最大干压实密度 1Z。按最佳含水量与最大干压实密度制备试件无侧限抗压强度试验，选定合适的配合比剂量无侧限抗压强度试验：在规定温度（北方冰冻地区为20土2,南方非冰冻地区为252）下保 Ng养生6d（湿度为95%）,浸水Id,进行无侧限抗压强度试验。试件尺寸 为:150mmX 150mm的圆柱体。工业废渣稳定类基层/底基层一二灰及水泥粉煤灰稳定类材料的强度要求*6.1.8石灰粉定类材料的压实度及7d无儡限抗压强度层位检定类到特重、亶、中交通轻交通压实度（%）抗压强度（MP.）压实度（）抗压强度（M）基层集料9830.8*0.6细苞土96底基层集料97*0.6二960.5细粒土496395表6,113水泥粉煤灰稳定类材料的压实度及7d无例限抗压强度层位类别特重、重、中交通轻交通压实度（）抗压强度（MPa）压实度（）抗压强度（MPa）基层集料力981.5-3.5N971.2-1.5底基层集料。970彳06工业废渣稳定类基层/底基水泥稳定类基层/底基层 水泥稳定类材料的定义A在粉碎或原状松散土中，掺入适量水泥和水，按技术要求进行 拌和、摊铺，在最佳含水量时进行压实和养护成型，其抗压强 度符合要求，该类基层称为水泥稳定类基层。卡水泥可用来稳定绝大多数的土类（高塑性粘土和有机质较多的土除外），改善其物理力学性质。百米泥稳定类一般可用于路面结构的基层和底基层，但水泥土禁 作为高速公路或一级公路路面的基层，只能用做底基层。水泥稳定类基层/底基层水泥稳定类材料的强度形成，水泥稳定过程中，水泥、土和水之间发生了多种非常复杂的作用：b化学作用：水泥颗粒的水化、硬化作用；有机物的聚合作用；水 泥水化产物与粘土矿物之间的化学作用等。b物理一化学作用：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。.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。硅酸三钙:2C3S+6H20C382H3+3CH.I硅酸二钙：2C3S+4H2(f C382H3+CH铝酸三钙：C3A+6H2(C3AH6铁铝酸四钙：C4AF+7H2O-C4AFH7K水泥的水化作用水泥稳定类基层/底基层水泥稳定类材料的强度形成离子交换作用：化学激发作用：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Si。2和AI2O3的活性将被激发出来，与溶液中的C/+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，这些矿物具有胶凝能力。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2水泥稳定类基层/底基层影响水泥稳定土强度的因素（1）土质各类砂砾土、砂土、粉土和粘土均可用水泥稳定。用水泥稳定级配良好 的碎（砾）石和砂砾的效果最好，强度高、水泥用量少；其次是砂性土；再 次之是粉性土和粘性W。一般要求土的塑性指数不大于17。（2）水泥的用分和剂量通常情况下，硅酸盐水泥的稳定效果好，而铝酸盐水泥较差；水泥分 散度增加，其活性程度和硬化能力也有所增大。水泥土的强度随水泥剂量的增加而增长，水泥用量过多，经济上不合,且容易开裂。试验和研究证明，水泥剂量为35%较为合理。水泥稳定类基层/底基层（3）含水量水泥正常水化所需水量约为水泥重的20%。对砂性土，完全水化达最高 强度的含水量较最佳密度含水量小；而粘性土则相反。（4）施工工艺及养生从开始加水拌和到碾压完成一般控制在6小时之内，最好在3小时之内。水显法养生，保证水泥充分水化形成强度；养生温度愈高，强度增 6.1.5水泥稳定类材料的压实度及7d无儡限抗压强度层位稳定类型峰重交通重、中交通轻交通压实度（%）抗压强度（MPa）压实度（/）抗压强度（MPQ乐实度（%）抗压强度（MPa）基层集料3.5-4.53-4枚2.5-3.5细粒土4戈底基层集料=972.5 1。9732.0二9615细粒土彳96,为=95基层材料的试验弯拉强度试验示意图无侧限抗压强度试验示意图间接拉伸（劈裂）试验示意图基层材料的试验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。无机结合料稳定材料的特性无机结合料稳定材料的疲劳特性同时由于劈裂试验 更能反映材料在路 面结构中的受力状 态，因此实际常采 用劈裂疲劳试验。劈裂试验示意图