無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)檢測ppt課件

1、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料,公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程 （JTG E51-2009,鋪筑穩(wěn)定土,穩(wěn)定土原材料,碾壓成型,穩(wěn)定土,一、概述 、概念：在粉碎的或原來松散的土中（包括各種粗、中、細(xì)粒土）摻 入足量的石灰、水泥、工業(yè)廢渣、瀝青及其它材料后，經(jīng)拌和、壓實(shí)及養(yǎng)生后，得到的具有較高后期強(qiáng)度，整體性和水穩(wěn)性均較好的一種材料。 、特點(diǎn)：水穩(wěn)性較差，不宜作路面面層，常用作路面的基層和底基層 穩(wěn)定土材料具有較大的抗變形能力，稱為半剛性基層。 、穩(wěn)定土材料包括：石灰穩(wěn)定土、水泥穩(wěn)定土、瀝青穩(wěn)定土、石灰穩(wěn)定工業(yè)廢渣和綜合穩(wěn)定土,二、穩(wěn)定土的組成 （一）穩(wěn)定土的基本材料土 土的礦物成分對穩(wěn)定土性質(zhì)具有重要

2、影響，各類砂土、砂礫土、粉土和粘土均可用無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定。一般規(guī)定土的液限不大于40，塑性指數(shù)不大于20。 、級配良好的土用無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定時(shí)，可節(jié)約無機(jī)結(jié)合料用量，可取得滿意效果； 、重粘土中粘土顆粒含量多，不易粉碎和拌和； 、粉質(zhì)粘土的穩(wěn)定效果最佳； 、級配良好的砂、礫石、粘土穩(wěn)定效果最佳,二）穩(wěn)定土的外摻材料 、石灰 作用：石灰可使土粒膠結(jié)成為整體，密實(shí)性提高，水穩(wěn)性提高。 各種化學(xué)組成的石灰均可用于穩(wěn)定土，在劑量不大的情況下，鈣質(zhì)石灰比鎂質(zhì)石灰穩(wěn)定土的初期強(qiáng)度大。 、水泥 各種類型的水泥都可以用于穩(wěn)定土，硅酸鹽水泥比鋁酸鹽水泥穩(wěn)定效果好。在保證土的性質(zhì)能根本變化，且能保證穩(wěn)定土達(dá)到所規(guī)定的

3、強(qiáng)度和穩(wěn)定性的前提下，取盡可能低的水泥用量,粉煤灰 本身不具有或有很小的粘結(jié)性，但它以細(xì)分散狀態(tài)與水和消石灰或水泥混合，可以發(fā)生反應(yīng)形成具有粘結(jié)性的化合物。 作用：加入土中起填充作用，與石灰反應(yīng)的產(chǎn)物也起膠結(jié)作用。由此改善穩(wěn)定土的水穩(wěn)定性，提高強(qiáng)度與密實(shí)度,瀝青 由與集料或土表面距離遠(yuǎn)近分為：結(jié)構(gòu)瀝青與自由瀝青。 結(jié)構(gòu)瀝青有利于提高瀝青穩(wěn)定土的水穩(wěn)性和強(qiáng)度。 自由瀝青在壓實(shí)時(shí)起潤滑和填充作用,三、穩(wěn)定土的性質(zhì) （一）強(qiáng)度 、強(qiáng)度形成原理 ）離子交換作用 離子交換作用指穩(wěn)定劑中高價(jià)陽離子在一定條件下替換土中某些低價(jià)金屬離子的作用（通過離子交換作用使土粒凝聚而增強(qiáng)粘聚力，并使水穩(wěn)性提高,碳酸化作用

4、 碳酸化作用指消解石灰或水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣吸附空氣中的氣體，生成碳酸鈣的過程。 ）結(jié)晶作用 土中氫氧化鈣濃度達(dá)到一定時(shí)，氫氧化鈣即會由飽和溶液轉(zhuǎn)變成為過飽和溶液，形成晶體。（由此土的密實(shí)度得以改善，強(qiáng)度提高，水穩(wěn)性也因晶體氫氧化鈣溶解質(zhì)比氫氧化鈣小而改善,火山灰作用 由和在氫氧化鈣激發(fā)下產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，生成類似水 泥的水化產(chǎn)物水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣?；鹕交易饔玫乃a(chǎn)物和結(jié)晶氫氧化鈣在團(tuán)粒外圍形成一層穩(wěn)定的保護(hù)膜，具有很強(qiáng)的粘結(jié)力。同時(shí)保護(hù)膜的隔離作用阻止水分進(jìn)入，使水的穩(wěn)定性提高。 ）硬凝反應(yīng) 硬凝反應(yīng)使水泥水化反應(yīng)生成膠結(jié)性很強(qiáng)的各種物質(zhì)。 ）吸附作用 某些穩(wěn)定劑加入土中后能吸附于土顆粒

5、表面，使土顆粒表面具有憎水性,影響土強(qiáng)度的因素 ）土質(zhì) ）穩(wěn)定劑品種及其用量 用石灰作穩(wěn)定劑時(shí)，須測定石灰中有效和的含量。 用水泥作穩(wěn)定劑時(shí)，硅酸鹽水泥比鋁酸鹽水泥效果好且不宜采用快硬和早強(qiáng)水泥。 水泥穩(wěn)定土的強(qiáng)度隨水泥劑量增加而增加（石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度一般存在最佳劑量，超過或低于此值石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度降低）。 ）含水量 一般在最佳含水量下壓實(shí)的干密度較大的試件強(qiáng)度也提高。 ）密實(shí)度 密實(shí)度越大，材料有效受荷面積越大，強(qiáng)度越高,施工時(shí)間長短 施工時(shí)間長短的影響主要針對水泥穩(wěn)定土而言，水泥穩(wěn)定土開始加水拌和到完全壓實(shí)的時(shí)間要盡可能短，一般不超過小時(shí)。若碾壓時(shí)間或濕拌時(shí)間過長，水泥會部分結(jié)硬，影響水泥穩(wěn)

6、定土的壓實(shí)度。 ）養(yǎng)生條件 穩(wěn)定土強(qiáng)度發(fā)展需適當(dāng)?shù)臏囟葷穸取?（二）穩(wěn)定土材料的變形性能 、縮裂特性 ）干縮；）溫縮； 、裂縫防治措施 改善土質(zhì)，控制含水量及壓實(shí)度及摻加粗粒料,影響土強(qiáng)度的因素 ）土質(zhì) ）穩(wěn)定劑品種及其用量 用石灰作穩(wěn)定劑時(shí)，須測定石灰中有效和的含量。 用水泥作穩(wěn)定劑時(shí)，硅酸鹽水泥比鋁酸鹽水泥效果好且不宜采用快硬和早強(qiáng)水泥。 水泥穩(wěn)定土的強(qiáng)度隨水泥劑量增加而增加（石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度一般存在最佳劑量，超過或低于此值石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度降低）。 ）含水量 一般在最佳含水量下壓實(shí)的干密度較大的試件強(qiáng)度也提高。 ）密實(shí)度 密實(shí)度越大，材料有效受荷面積越大，強(qiáng)度越高,白灰,我們通常所說的白灰的

7、有效含量是指白灰中所含的氧化鈣（CaO）和氧化鎂（MgO）的含量，這兩種物質(zhì)對二灰碎石基層的強(qiáng)度起著決定性的作用，特別是與粉煤灰發(fā)生水化反應(yīng)后，其含量的多少所起的影響更為顯著，一定限度的增加石灰劑量自然可以提高二灰碎石的強(qiáng)度，但這樣不但增加了施工成本，而且對提高二灰碎石基層的抗裂性也是十分不利的，所以，應(yīng)盡量選取有效含量高的白灰，通常要求白灰必須達(dá)到三級灰以上的標(biāo)準(zhǔn)，這樣既能滿足二灰碎石基層氧化、水化成型的需要，保證基層強(qiáng)度，又能提高基層的穩(wěn)定效果，不影響其抗裂性能，對保證基層的質(zhì)量是十分有利的,石灰的消解是施工拌和中的一個重要環(huán)節(jié)，具體施工中要對其過程進(jìn)行有效地控制，生石灰的消解實(shí)際上是一個

8、CaO（MgO）的水化（H2O）放熱反映過程，要正確地控制加水量和加水速度，使消解后的消石灰即不能過干而“揚(yáng)塵”，也不能過濕而“粘結(jié)發(fā)軟”，表面看起來要松散，實(shí)測含水量不超過35%，以有利于二灰結(jié)石混合料的均勻拌和，實(shí)際施工中通常采用提前消解、打堆悶料、覆蓋、過篩的辦法來滿足施工需要（提前消解的時(shí)間一般在7-10天,T08412009 無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土的取樣方法,根據(jù)不同的試驗(yàn)?zāi)康?，采取不同的取樣對策?總體水平控制 施工均勻性評價(jià) 試驗(yàn)室試驗(yàn)分料 目標(biāo)（理論）配合比階段各種石料應(yīng)逐檔篩分，然后按設(shè)定級配進(jìn)行配料。 施工過程中混合料取樣 （1）施工現(xiàn)場取料，應(yīng)在攤鋪機(jī)后攤鋪寬度范圍內(nèi)左、中、右

9、三處取料，進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度成型及試驗(yàn)。 （2）攤鋪機(jī)后取料，且取料應(yīng)分別來源于34臺不同的料車，進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度成型及試驗(yàn),一、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的擊實(shí),1概述 無機(jī)結(jié)合料:它主要指水泥、石灰、粉煤灰和石灰或水泥粉煤灰。所用水泥穩(wěn)定材料、石灰穩(wěn)定材料、石灰粉煤灰穩(wěn)定材料等都屬于無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料。 無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料屬于半剛性材料,廣泛用于高等級公路路面基層、底基層，稱為半剛性基層、底基層,2、目的和適用范圍: (1)適用于在規(guī)定的試筒內(nèi)，對水泥穩(wěn)定材料（在水泥水化前）、石灰穩(wěn)定材料及石灰（或水泥）粉煤灰穩(wěn)定材料進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，以繪制穩(wěn)定材料的含水率-干密度關(guān)系曲線，從而確定其最佳含水率和最

10、大干密度。 （2）試驗(yàn)集料的公稱最大粒徑宜控制在37.5mm以內(nèi)（方孔篩）。 （3）試驗(yàn)方法類別,3、試驗(yàn)方法(水泥穩(wěn)定砂礫土）-丙法 將已過篩的試料用四分法逐次分小，直最后取約33kg試料。再用四分法將所取試料分成6份（至少要5份），每份質(zhì)量約5.5kg(風(fēng)干質(zhì)量）。預(yù)定56個不同含水率，依次相差0.5%1.5%。在估計(jì)最佳含水率左右可只差0.5%1%。（對于水泥穩(wěn)定類材料，在最佳含水率附近取0.5%，對于石灰、二灰穩(wěn)定類材料，可取1%）。 試樣加水拌和均勻后將其裝入密封容器或塑料口袋內(nèi)浸潤備用。擊實(shí)前1h內(nèi)將所需要的結(jié)合料水泥加至浸潤后的試料中并且拌和均勻（石灰穩(wěn)定材料和水泥石灰綜合穩(wěn)定材

11、料，可將石灰和土一起拌勻后進(jìn)行浸潤）,擊實(shí)過程類似于普通土擊實(shí)過程，擊實(shí)后含水率應(yīng)按無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料含水率的要求測定。2個試樣含水率的差值不得大于1%。所取樣品的數(shù)量應(yīng)不少于700g,如只取1個樣品測定含水率，則樣品的數(shù)量應(yīng)不少于1400g。（烘箱的溫度應(yīng)事先調(diào)整到110左右，使放入的試樣一開始就能在110的環(huán)境下進(jìn)行烘干）。當(dāng)試樣中大于規(guī)定最大粒徑的超尺寸顆粒的含量為5-30%時(shí)，應(yīng)對試驗(yàn)所得最大干密度和最佳含水率進(jìn)行校正,注意事項(xiàng) （1）含水率試驗(yàn)時(shí)，烘箱的溫度應(yīng)事先調(diào)整到110左右，使放入的試樣能一開始就能在110的環(huán)境下進(jìn)行烘干。（水泥與水拌和就要發(fā)生水化作用，在較高溫度下水化作用發(fā)

12、生得較快。而烘干法又不能除去已與水泥發(fā)生水化作用的水，這樣得出的含水率往往偏小。） （2）最大干密度按試驗(yàn)規(guī)程應(yīng)保留小數(shù)點(diǎn)后3位有效數(shù)字，含水率計(jì)算至0.1%。 （3）試料浸潤時(shí)間：粘性土12-24h，粉性土6-8h，砂性土、砂礫土、紅土砂礫、級配砂礫等4h左右，含土很少的未篩分碎石、砂礫和砂等2h,4）試料浸潤后才加水泥，并應(yīng)在1h內(nèi)完成擊實(shí)試驗(yàn)。(水泥遇水就要開始水化作用，從加水拌和到進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)間隔的時(shí)間愈長，水泥的水化作用和結(jié)硬程度就愈大。水化作用會影響水泥混合料所能達(dá)到的密實(shí)度，間隔時(shí)間愈長，影響愈大.)拌和后超過1h的試樣，應(yīng)予作廢。石灰可與試料一起拌勻后浸潤。 （5）應(yīng)做兩次平行

13、試驗(yàn)，兩次試驗(yàn)最大干密度的差不應(yīng)超過0.05g/cm3（穩(wěn)定細(xì)粒土）和0.08/cm3（穩(wěn)定中粒土和粗粒土），最佳含水率的差不應(yīng)超過0.5（最佳含水率小于10）和1.0（最佳含水率大于10,二、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),一）目的：本試驗(yàn)方法適用于測定無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料（包括穩(wěn)定細(xì)粒土、中粒土、粗粒土）試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。本試驗(yàn)方法包括：按照預(yù)定干密度用靜力壓實(shí)法制備試件以及用錘擊法制備試件。試件都是高 : 直徑 =1 : 1 的圓柱體。應(yīng)盡可能用靜力壓實(shí)法制備等干密度的試件。 室內(nèi)配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)和現(xiàn)場檢測兩者在試料準(zhǔn)備上是不同的，前者是根據(jù)設(shè)計(jì)配合比稱取試料并拌和，按要求制備試件；后者則在工地現(xiàn)場

14、取拌和的混合料，并按要求制備試件,穩(wěn)定土試件成型機(jī),無側(cè)限抗壓強(qiáng)度 試件,微機(jī)控制全自動壓力試驗(yàn)機(jī),二）儀器材料：方孔篩、（脫模器、反力框架、液壓千斤頂、夯捶、導(dǎo)管、）密封濕氣箱或濕氣池、水槽、200kN以上壓力機(jī)、天平、臺稱、量筒等,試模： 細(xì)粒土（最大粒徑不大于4.75mm ） 試模的直徑高 = 50mm 50mm ； 中粒土（最大粒徑不大于 26.5mm ） 試模的直徑高 = 100mm 100mm ； 粗粒土（最大粒徑不大于53mm ） 試模的直徑高 = 150mm 150mm,三）試驗(yàn)步驟： 1.備料：將原材料放入50烘箱烘干、碾碎，并測含水率。 2.擊實(shí)。按擊實(shí)確定無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材

15、料的最佳含水率和最大干密度。 3. 確定試件個數(shù)。為保證試件結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性，每組試件的數(shù)目要求： 小試件不少于6個， 中試件不少于9個， 大試件不少于13個,4. 悶料。將稱好的材料放在長方盤內(nèi)按其最佳含水率（粘性土較最佳含水量小3%）拌和密封備用。 浸潤時(shí)間：粘性土12-24h;粉性土6-8h;砂性土、砂粒土、紅土砂礫、級配砂礫4h;未篩分碎石、砂粒、砂2h。 5.拌和水泥。待制成試件前1h內(nèi)均勻加入水泥,6.成型試件。按預(yù)定的干密度用反力框架和液壓千斤頂制件。脫模，稱量試件重量m1，量取試件高度h1。 7.開始養(yǎng)生。養(yǎng)生條件：密封濕氣箱和恒溫室內(nèi)養(yǎng)生7d，溫度202。在最后一天時(shí)，再

16、次稱量試件重量m2、量取高度h2，并浸泡水中24h。 8.測抗壓強(qiáng)度。 將試件從水中取出，吸去表面水并稱重m3，量取試件高度h3。 將試件放到路面材料強(qiáng)度試驗(yàn)儀的升降臺上,以速率1mm/min加荷，記錄最大壓力P,9.計(jì)算公式： RC=P/A (A=D2/4) Rc-抗壓強(qiáng)度 P-最大壓力（ N ）； A-面積,D 試件的直徑（單位 mm ）。 對于小試件： Rc= P / A =0.00051 P (MPa) 對于中試件： Rc= P / A =0.000127 P (MPa) 對于大試件： Rc= P / A =0.000057 P (MPa,10.精確度及允許誤差： 抗壓強(qiáng)度保留一位小數(shù)

17、。 若干次平行試驗(yàn)Cv （偏差系數(shù)）要求滿足： 小試件不大于6% （10%） 中試件不大于10%(15%) 大試件不大于15%(20%) 11、結(jié)果處理： 求出若干個試驗(yàn)結(jié)果的最小值和最大值、平均值 、標(biāo)準(zhǔn)差 S 、偏差系數(shù) C v 和 95% 保證率的值 R c0.95 (R c0.95 = 1 1.645S),無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試件質(zhì)量計(jì)算,制備一個預(yù)定干密度的試件，需要的穩(wěn)定材料混合料數(shù)量 m 1 (g) 隨試模的尺寸而變。（大試件） m 1 = d V(1+ w ) V 試模的體積（2650.7 cm 3 ）； W 穩(wěn)定材料混合料的含水率（ % ）； d 穩(wěn)定材料試件的干密度（ g/cm

18、3,已知：干密度d =2.33 g/cm 3 w =6.4% 控制壓實(shí)度98% (1)外摻法 水泥：砂礫=5：100 m 1 = d V(1+ w ) 混合料質(zhì)量 =2.33*2650.7*1.064*0.98=6440.0（g) 集料：（6440.0/（1+0.064）/105） *100=5764.4（g) 水泥：5764.4/100*5=288.2（g)（水泥和集料關(guān)系） 水：6440.0-5764.4-288.2=387.4（g) 6440.0/ (1+0.064)*6.4%=387.4（g,2）內(nèi)摻法 水泥：砂礫=5：95 m 1 = d V(1+ w ) 混合料質(zhì)量 =2.33*2

19、650.7*1.064*0.98=6440.0（g) 集料：（6440.0/（1+0.064）*95% =5750.0（g) 水泥：（6440.0/（1+0.064）*5% =302.6（g) 水：6440.0-5750.0-302.6=387.4（g) 6440.0/（1+0.064）*6.4%=387.4（g,注意事項(xiàng),1、水泥（石灰）劑量均按干土（即干集料）質(zhì)量的百分率計(jì) 。 2、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料配合比設(shè)計(jì)在計(jì)算試件質(zhì)量時(shí)區(qū)分穩(wěn)定材料的內(nèi)摻和外摻,一）水泥劑量測定（EDTA滴定法） 適用范圍：本方法只適用于在工地快速測定水泥穩(wěn)定料或石灰穩(wěn)定料中水泥和石灰的劑量，并用以檢查拌和的均勻性。

20、工地水泥和石灰穩(wěn)定土含水量的少量變化（2%），實(shí)際上不影響測定結(jié)果。 主要儀器：滴定管（酸式）、搪瓷杯、量筒、天平等,三、水泥（石灰）劑量測定方法,方法步驟： 1.準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)曲線。 2.試樣的配制：取樣，樣品風(fēng)干后，用烘干法測其含水率。5種試樣（每種2個樣品，共10個樣品,3.舉例（以水泥穩(wěn)定中、粗粒土為例） 首先，制取試樣5種（共10個樣品），5種混合料的水泥劑量應(yīng)為：水泥劑量為0，最佳水泥劑量左右、最佳水泥劑量2%和+4%水泥混合料2份各1000g，分別放在10個聚乙烯桶內(nèi)，含水率為最佳含水率。 其次：將10個搪瓷杯中分別加入2000毫升10%氯化銨溶液，充分?jǐn)嚢?分鐘（每分鐘110-120次），放置沉淀10分鐘，這樣可得到澄清的懸濁液，將上部清液移到300毫升的燒杯內(nèi)，攪勻，加蓋待測,滴定：用移液管吸