無機結合料課件

一、土的來源和組成

土的來源天然巖石→分化、剝離、搬運、沉積→土

土的組成母巖、自然演化過程→土的組成氣、固、液三相組成、粒度組成、化學組成、礦物組成第六章無機結合料穩(wěn)定類混合料6.1有關土的基本知識1、粒度劃分細粒土、中粒土、粗粒土2、礦物組成

（1）原生礦物性能特點：顆粒粗大，物理、化學性質穩(wěn)定，抗水性和抗風化能力較強，親水性弱或較弱。（2）次生礦物分為：“可溶性次生礦物”、“不可溶性次生礦物

“可溶性次生礦物”——又稱溶鹽礦物——可結晶析出在土顆粒表面，在土中起暫時性膠結作用“不可溶性次生礦物”

游離氧化物：多呈凝膠狀，顆粒極為細小，性質穩(wěn)定，親水性弱，膠結能力強可在粒間起穩(wěn)定的膠結作用

粘土礦物：

高嶺石、伊利石、蒙脫石高嶺石→伊利石→蒙脫石，吸水性↑，膨脹性和壓縮性↑

(3)有機質分解不完全的植物殘體——泥炭

分解完全的動、植物殘骸——腐殖質工程上俗稱的軟土(包括淤泥、淤泥質土)、泥炭土富含有機質有機質導致土塑性增強，壓縮性增高，滲透性減小，強度降低抗剪強度的影響因素外在因素：↑，抗剪強度↑內在因素：

C↑、Φ↑，抗剪強度↑土的種類、結構、礦物組成、含水量等

土體的變形變形的本質荷載作用下，土的孔隙體積的變化影響因素土顆粒間聯(lián)結越弱，土的孔隙含量越高，壓力作用下，土中水分和空氣越易排出，土的變形就越大。三、有關土的幾個重要概念液限、塑限和塑性指數(shù)液限WL：粘性土流動狀態(tài)與可塑狀態(tài)的界限含水量，可塑狀態(tài)的上限含水量。塑限WP：粘性土可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)的界限含水量，可塑狀態(tài)的下限含水量。塑性指數(shù)IP：液限與塑限的差值

土粒越細，IP↑

壓實操作的有關指標1）壓實的目的減小孔隙，增加密度，提高結構強度和承載能力

2）壓實效果的影響因素壓實能量、土的種類、土的結構、土的含水量

3）最佳含水量與最大干密度（粘性土）

一定的壓實功下，能使土最容易壓實，并能達到最大密實度時的含水量稱為土的最優(yōu)含水量WOP，

對應的干密度為最大干密度ρmax?！獰o粘性土無最佳含水量4）壓實度

——現(xiàn)場施工時，應達到壓實度的要求道路的層次結構及性能

道路層次結構

6.3無機結合料穩(wěn)定材料及技術性質一、石灰類穩(wěn)定材料（石灰土）

概念石灰穩(wěn)定各類礦質混合料的簡稱。石灰土：用石灰穩(wěn)定細粒土得到的混合料石灰穩(wěn)定集料：石灰砂礫土和石灰碎石土

強度形成機理

1、機械壓實作用

2、離子交換反應

Ca2+與Na+、H+交換→土顆粒結合水膜變薄→固結、團粒

——1、2是石灰土初期強度的主要來源

強度影響因素

1、石灰劑量和質量相同齡期下，一定范圍內，劑量↑，強度↑存在最佳劑量，超過最佳劑量，28d強度趨于穩(wěn)定石灰越細，活性越高，穩(wěn)定效果越好土的分散度越高，石灰最佳劑量越大生石灰效果優(yōu)于熟石灰

2、土或集料的品種

土中粘土礦物含量高，穩(wěn)定效果好

——塑性指數(shù)15～20的粘土，宜采用石灰穩(wěn)定無粘性或無塑性指數(shù)的集料，單純用石灰穩(wěn)定的效果遠不如用石灰土穩(wěn)定的效果

3、含水量最佳含水量下，石灰穩(wěn)定土達到最大密實度。石灰摻人，使土的最佳含水量增加、最大密實度降低4、養(yǎng)生條件和齡期養(yǎng)生溫度高，有利石灰土的強度形成

適當?shù)臐穸葹榛鹕交曳磻峁┝吮匾慕Y晶水，濕度過大影響新生物凝膠的結晶硬化，影響石灰土強度的形成。180d后，石灰穩(wěn)定土的強度才趨于穩(wěn)定

強度指標

直徑為5cm（≯10mm），10cm（≯25mm）或15mm（≯40mm）圓柱型試件，高徑比1：1。在標準條件下養(yǎng)生后，試驗前一天浸水Id，然后測試無側限抗壓強度值。

（1）干縮機理失水時，“毛細管張力作用”、“吸附水及分子間力作用”、“礦物晶體或凝膠體的層間水作用”的變化失水次序：自由水→毛細水→吸附水→層間水（2）影響因素相對濕度：相對濕度↓→干縮↑石灰劑量：塑性指數(shù)相同，劑量↑→干縮↓土的礦物組成：粘土礦物↓、原生礦物↑→干縮↓

——石灰穩(wěn)定集料干縮小于石灰穩(wěn)定土穩(wěn)定土強度：穩(wěn)定土強度↑→抵抗作用強→干縮↓

收縮特征及其影響因素收縮包括：溫度脹縮、干燥收縮→路面開裂

耐久性

1、石灰土干縮系數(shù)大，易產生嚴重收縮裂縫

2、潮濕路段的石灰土易產生凍融破壞

3、石灰土強度較低，發(fā)展慢，水穩(wěn)定性較差

——禁止用作高等級路面的基層，只宜作為高等級路面的底基層，或一般交通量道路的基層和底基層

二、石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定材料（穩(wěn)定土）

概念石灰與工業(yè)廢渣為結合料，穩(wěn)定各類礦質混合料的簡稱石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定土：石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定的細粒土石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定集料：石灰工業(yè)廢渣砂礫土和石灰碎石土采用粉煤灰時，分別稱為二灰土、二灰集料

耐久性強度、剛度、水穩(wěn)定性、抗凍性：二灰穩(wěn)定類大于石灰穩(wěn)定類溫度、干燥收縮：二灰穩(wěn)定類小于石灰穩(wěn)定類二灰穩(wěn)定集料性能優(yōu)于二灰土

——二灰土禁止用作高級瀝青路面的基層

——二灰穩(wěn)定集料可適用于各級公路的基層和底基層收縮特征及其影響因素影響因素：粒料含量、石灰劑量、粉煤灰含量、粘粒含量特征：石灰土>石灰砂礫>石灰粉煤灰土>二灰砂礫

——粉煤灰有約束收縮作用

懸浮式二灰粒料明顯大于密實式二灰粒料

——集料有約束收縮作用三、水泥穩(wěn)定材料（穩(wěn)定土）

概念水泥穩(wěn)定各類礦質混合料的簡稱。水泥土：用水泥穩(wěn)定細粒土得到的混合料水泥穩(wěn)定集料：水泥砂礫土和水泥碎石土

強度形成機理

（1）機械壓實作用（2）離子交換反應（3）粘土礦物的火山灰反應（4）填充密實作用

（5）水泥水化產物的膠結作用

——水泥穩(wěn)定材料強度的主要來源強度影響因素

水泥劑量、石灰劑量、土質、含水量、養(yǎng)生溫度和齡期、延遲時間

小結：無機結合料穩(wěn)定材料性能分析的基本要點

強度石灰結合料：粉質粘土>砂質礫石土>砂質粘土>均勻砂

——石灰只能與粘土礦物發(fā)生火山灰反應，離子交換固結作用，使C↑——石灰穩(wěn)定粗粒土（無粘性）時，加入一定量粘土更為有效水泥結合料：砂質礫石土>粉質粘土>砂質粘土>均勻砂

——水泥的自身水化、或與粘土礦物的火山灰反應，均可使C↑二灰結合料：與水泥類似同等條件下，提高C的作用，取決于結合料的膠結性能：水泥穩(wěn)定>二灰穩(wěn)定>石灰穩(wěn)定但塑性指數(shù)高的粘性土，水泥水化受影響，宜采用石灰

收縮變形基本規(guī)律：（1）細孔含量高、含水量大的土，收縮大（2）土顆粒越粗，含量越高，約束收縮作用越大

——細粒土>中粒土>粗粒土（3）粉煤灰有約束收縮作用（4）結合料干燥收縮性能有差別

——石灰>二灰>水泥

水穩(wěn)定性基本規(guī)律：（1）土體本身水穩(wěn)定性好，穩(wěn)定后水穩(wěn)定性好。

——粗粒土>中粒土>細粒土（2）無粘性土>粘性土（3）結合料水化生成水硬性膠凝材料越多，水穩(wěn)定性越好

——水泥>二灰>石灰結合料相同，水穩(wěn)定性次序為：粗粒土>中粒土>細粒土，即穩(wěn)定集料大于穩(wěn)定土土體相同，水泥穩(wěn)定材料>二灰穩(wěn)定材料>石灰穩(wěn)