土木工程-水泥(石灰)穩(wěn)定土試驗(yàn)與檢測(cè)

水泥（石灰）穩(wěn)定土試驗(yàn)與檢測(cè)

任務(wù)目標(biāo)：

了解水泥（石灰）穩(wěn)定土的特點(diǎn)及應(yīng)用；能進(jìn)行水泥（石灰）穩(wěn)定土的適配；能進(jìn)行水泥（石灰）穩(wěn)定土的性能指標(biāo)檢測(cè).一石灰穩(wěn)定土的組成材料及技術(shù)特點(diǎn)

二水泥（石灰）穩(wěn)定土的性能檢測(cè)三主要內(nèi)容水泥（石灰）穩(wěn)定土的配合比設(shè)計(jì)四水泥穩(wěn)定土的組成材料及技術(shù)特點(diǎn)

在各種粉碎或原來松散的土、或礦質(zhì)碎（礫）石、或工業(yè)廢渣中，摻入一定數(shù)量的無機(jī)結(jié)合料（如石灰、水泥）及水，經(jīng)拌和得到的混合料，經(jīng)壓實(shí)及養(yǎng)生后，具有一定的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，在廣義上統(tǒng)稱為無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類混合料，或無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土。定義：

德修身、技立業(yè)石灰水泥工業(yè)廢渣無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定混合料半剛性基層材料砂礫土碎石土礦渣集料細(xì)粒土中粒土粗粒土類別及應(yīng)用：

類別及應(yīng)用：

面層基層粒料類級(jí)配型集料填隙碎石結(jié)合料穩(wěn)定類有機(jī)結(jié)合料—瀝青無機(jī)結(jié)合料石灰穩(wěn)定類水泥穩(wěn)定類水泥石灰穩(wěn)定類石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定類石灰穩(wěn)定土石灰土石灰集料懸浮式密實(shí)式石灰穩(wěn)定土

德修身、技立業(yè)石灰穩(wěn)定土石灰土：用石灰穩(wěn)定細(xì)粒土石灰穩(wěn)定集料：用石灰穩(wěn)定中粒土和粗粒土石灰砂礫土—天然砂礫土、級(jí)配砂礫（無土）石灰碎石土—天然碎石土、級(jí)配碎石（包括未篩分碎石）結(jié)構(gòu)類型：

骨架密實(shí)式：粒料≈80%

懸浮式：粒料≤50%1）石灰的化學(xué)品質(zhì)

⑴f-CaO＋f-MgO含量——判定石灰質(zhì)量⑵CO2含量2）石灰的技術(shù)要求⑴未消化殘?jiān)竣萍?xì)度——活性⑶游離水含量3)石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

⑴建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JC）：優(yōu)等品，一等品和合格品⑵道路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JTJ034－93）：3個(gè)等級(jí)原材料要求-石灰：

德修身、技立業(yè)各種化學(xué)組成的石灰均可用于穩(wěn)定土，石灰的最佳劑量，對(duì)粘性土和粉性土為干土重的8%～16%，對(duì)砂性土為干土重的10～18%。

原材料要求-石灰：

德修身、技立業(yè)★組成穩(wěn)定土的基本材料是土，一般規(guī)定土的液限不大于40%，塑性指數(shù)不大于20%，且級(jí)配良好。

★不適宜用塑性指數(shù)小10%的低塑性土及重粘土。原材料要求-土：

德修身、技立業(yè)顆粒級(jí)配的描述工程上常用不均勻系數(shù)Cu描述顆粒級(jí)配的不均勻程度

d10、d60小于某粒徑的土粒含量為10%和60%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑Cu愈大，表示土粒愈不均勻。工程上把Cu＜5的土視為級(jí)配不良的土；Cu＞10的土視為級(jí)配良好的土

對(duì)于礫類土或砂類土，同時(shí)滿足Cu≥5和Cc=1～3時(shí)，定名為良好級(jí)配砂或良好級(jí)配礫

粘性土的稠度和塑性

固態(tài)或半固態(tài)塑限ωP可塑狀態(tài)液限ωL流動(dòng)狀態(tài)0ω塑性指數(shù)1)強(qiáng)度形成機(jī)理——石灰與細(xì)粒土離子交換反應(yīng)石灰自身硬化火山灰反應(yīng)機(jī)械壓實(shí)石灰土的技術(shù)性質(zhì)-強(qiáng)度：

德修身、技立業(yè)初期：離子交換、壓實(shí)作用中、后期:石灰自身硬化作用、火山灰反應(yīng)石灰的細(xì)度在相同劑量下，石灰細(xì)度越大，與土粒的作用越充分，反應(yīng)進(jìn)行得越快，穩(wěn)定效果越好。直接使用生石灰粉可利用其在消解時(shí)放出的熱量，促進(jìn)石灰與土之間物理化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，有利于與土中的粘性礦物發(fā)生離子交換及火山灰反應(yīng)，加速石灰土的硬化。石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度的影響因素德修身、技立業(yè)★石灰——質(zhì)量（活性：f-CaO含量、細(xì)度）劑量★土——粘土礦物成分（Al2O3、SiO2）比表面積—塑性指數(shù)IP

★含水率——石灰消解、火山灰反應(yīng)最佳含水量：壓實(shí)★養(yǎng)生條件——溫度、濕度★齡期——時(shí)間石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度的影響因素德修身、技立業(yè)德修身、技立業(yè)土質(zhì)對(duì)石灰穩(wěn)定土抗壓強(qiáng)度的影響石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度的影響因素在適宜的含水量下壓實(shí)，可以取得最佳的壓實(shí)效果最大干密度→最佳含水量:壓實(shí)功↑最佳含水量↓最大密實(shí)度↑

細(xì)料含量↑最佳含水量↑最大密實(shí)度↓

石灰劑量↑最佳含水量↑最大密實(shí)度↓

含水量與干密度的關(guān)系石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度的影響因素含水量過大，影響密度和強(qiáng)度，增大石灰土的干縮性，易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層的干縮裂縫，還會(huì)在壓實(shí)時(shí)形成“彈簧”現(xiàn)象。德修身、技立業(yè)養(yǎng)護(hù)條件與齡期石灰土的強(qiáng)度是在一系列的物理化學(xué)反應(yīng)過程中形成的，需要一定的溫度和濕度；溫度較高，反應(yīng)較快，強(qiáng)度較高；適當(dāng)?shù)臐穸葹榛鹕交曳磻?yīng)提供結(jié)晶水，但濕度過大會(huì)影響石灰中氫氧化鈣的結(jié)晶硬化，從面影響強(qiáng)度的形成?；鹕交曳磻?yīng)慢，齡期增加，強(qiáng)度增長(zhǎng)。石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度的影響因素德修身、技立業(yè)

⑴抗壓強(qiáng)度——無側(cè)限抗壓強(qiáng)度配合比設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量控制⑵劈裂抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)計(jì)算與驗(yàn)算⑶抗折強(qiáng)度強(qiáng)度影響指標(biāo)德修身、技立業(yè)溫縮：因溫度變化而造成的收縮——新生凝膠礦物——熱脹冷縮程度大干縮：因含水量變化而造成的收縮——新生凝膠礦物——干縮的主要因素

收縮程度：石灰土＞懸浮式粒料＞密實(shí)式粒料

改善措施：選擇材料、控制含水量、施工壓實(shí)、養(yǎng)生條件石灰土的技術(shù)性質(zhì)-收縮性：德修身、技立業(yè)⑴收縮裂縫⑵水穩(wěn)定性：軟化、沖刷⑶抗凍性

石灰土和懸浮式石灰粒料禁止用作高等級(jí)路面的基層只宜作為高等級(jí)路面的底基層，或一般交通量道路的基層石灰土的技術(shù)性質(zhì)-耐久性：

德修身、技立業(yè)水泥結(jié)合穩(wěn)定土分類水泥土——水泥穩(wěn)定砂性土、粉性土和粘性土水泥砂——水泥穩(wěn)定砂水泥穩(wěn)定碎石、水泥穩(wěn)定砂礫——水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石、未篩分碎石、砂礫等德修身、技立業(yè)水泥普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，終凝時(shí)間較長(zhǎng)土與集料適宜材料：級(jí)配碎石、未篩分碎石、砂礫、碎石土、砂礫土、煤矸石和各種粒狀礦渣不宜材料：塑性指數(shù)較大的細(xì)粒土

有機(jī)質(zhì)含量超過2％或硫酸鹽含量超過0.25％的土料的顆粒組成：級(jí)配

集料最大粒徑和壓碎值要求：與二灰穩(wěn)定土相同水泥結(jié)合穩(wěn)定土的組成材料具有較其它穩(wěn)定土高的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性與水泥混凝土的比較材料組成：水泥用量較低、允許混合料中含土施工方法：機(jī)械攤鋪、碾壓技術(shù)特性：強(qiáng)度小、耐久性差、抗裂性低水泥結(jié)合穩(wěn)定土的特點(diǎn)一、強(qiáng)度的形成與影響因素⑴強(qiáng)度形成水泥硬化火山灰反應(yīng)離子交換

會(huì)影響水泥的水化，使強(qiáng)度增長(zhǎng)速度緩慢

機(jī)械壓實(shí)水泥結(jié)合穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)二、強(qiáng)度的主要影響因素（1）組成材料水泥劑量：相同材料時(shí)→水泥劑量↑強(qiáng)度↑土質(zhì)下圖集料級(jí)配

改善級(jí)配可以明顯增加水泥穩(wěn)定集料的強(qiáng)度（2）養(yǎng)生溫度下圖（3）延遲時(shí)間：從加水拌和開始到碾壓終了的時(shí)間水泥結(jié)合穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)圖：土質(zhì)、養(yǎng)生溫度與強(qiáng)度的關(guān)系相同養(yǎng)生溫度：Ip↑強(qiáng)度↓相同齡期時(shí)：養(yǎng)生溫度↑強(qiáng)度↑

水泥結(jié)合穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)延遲時(shí)間與水泥砂礫強(qiáng)度和干密度

延遲時(shí)間越長(zhǎng)，穩(wěn)定土強(qiáng)度和密度的損失越大。在土質(zhì)不變時(shí)，用終凝時(shí)間短的水泥時(shí)，延遲時(shí)間對(duì)混合料強(qiáng)度損失的影響大。在水泥不變的情況下，延遲時(shí)間為2h時(shí)，用中等粘土或礫質(zhì)砂等制得的水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度可損失60％；用原狀砂礫或粗石灰石等）制得的混合料的強(qiáng)度損失只有20％左右，甚至沒有損失。水泥結(jié)合穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)⑴溫度收縮：粘性土含量↑，溫度收縮系數(shù)↑⑵干縮系數(shù)粒料含量↑，干縮系數(shù)↓粘土礦物↑，干縮系數(shù)↑

水泥劑量下圖

含水量：含水量增加的影響＞水泥用量增加的影響粒料土的塑性指數(shù)越大，含水量的影響越大⑶三種穩(wěn)定土收縮系數(shù)的排序溫縮系數(shù)：石灰土＞石灰土砂礫＞石灰粉煤灰＞水泥砂礫＞二灰砂礫干縮系數(shù)：石灰土＞石灰土砂礫＞二灰＞二灰砂礫＞水泥砂礫三、收縮特性及影響因素水泥結(jié)合穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)水泥劑量與干縮系數(shù)的關(guān)系水泥結(jié)合穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)德修身、技立業(yè)水泥（石灰）穩(wěn)定土的配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)法：（一）、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：主要考慮強(qiáng)度和耐久性，以強(qiáng)度為主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)強(qiáng)度指標(biāo)和使用性能要求，確定穩(wěn)定土中組成材料的比例；根據(jù)擊實(shí)試驗(yàn)確定穩(wěn)定土的最大干密度和最佳含水量，作為工地現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行質(zhì)量控制的參考數(shù)據(jù)。無機(jī)結(jié)合料的配合比設(shè)計(jì)德修身、技立業(yè)取樣篩分級(jí)配組成制備試件尺寸數(shù)量含水量干密度保濕保溫時(shí)間養(yǎng)生強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)下波動(dòng)限選定劑量+0.5~1.0%實(shí)用劑量材料組成設(shè)計(jì)測(cè)抗壓強(qiáng)度平均值R標(biāo)準(zhǔn)值S偏差系數(shù)C擊實(shí)試驗(yàn)抗壓試驗(yàn)確定劑量無機(jī)結(jié)合料的配合比設(shè)計(jì)德修身、技立業(yè)1、選定水泥或石灰劑量大致范圍根據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》JTJ034—2000）建議劑量如下表。制備同一種土樣的混合料試件若干無機(jī)結(jié)合料的配合比設(shè)計(jì)層位土類水泥劑量基層中粒土和粗料土3%，4%，5%，6%，7%塑性指數(shù)小于12的細(xì)粒土5%，7%，8%，9%，11%其他細(xì)粒土8%，10%，12%，14%，16%底基層中粒土和粗料土3%，4%，5%，6%，7%塑性指數(shù)小于12的細(xì)粒土4%，5%，6%，7%，9%其他細(xì)粒土6%，8%，9%，10%，12%德修身、技立業(yè)無機(jī)結(jié)合料的配合比設(shè)計(jì)層位土類石灰劑量基層砂礫土和碎石土3%，4%，5%，6%，7%塑性指數(shù)小于12的粘性土10%，12%，13%，14%，16%塑性指數(shù)大于12的粘性土5%，7%，9%，11%，13%底基層塑性指數(shù)小于12的粘性土8%，10%，11%，12%，14%塑性指數(shù)大于12的粘性土5%，7%，8%，9%，11%德修身、技立業(yè)2、確定不同結(jié)合劑量穩(wěn)定料的最佳含水量和最大干（壓實(shí)）密度、并計(jì)算出計(jì)算干密度

方法：擊實(shí)試驗(yàn)

原理：根據(jù)參考被結(jié)合土的最佳含水量確定各結(jié)合劑量結(jié)合料擊實(shí)試驗(yàn)的試配水水范圍，水量以2%左右遞增，進(jìn)行若干組擊實(shí)試驗(yàn)，從而確定出各結(jié)合劑量穩(wěn)定料的最大干密度及最佳含水率。無機(jī)結(jié)合料的配合比設(shè)計(jì)德修身、技立業(yè)注：括號(hào)中數(shù)據(jù)為內(nèi)插值

試件計(jì)算干密度＝最大干密度（γmax）×壓實(shí)度（現(xiàn)場(chǎng)干密度/最大干密度）石灰劑量(％)最佳含水量0(％)

最大干密度max(

g/cm3)計(jì)算干密度i

(

g/cm3)518.71.711.64（7）（19.4）（1.68

）1.61820.11.651.58（9）（20.9）（

1.62

）1.561121.81.581.52擊實(shí)試驗(yàn)示例（石灰結(jié)合塑像指數(shù)≤12的細(xì)粒土做高速公路基層）無機(jī)結(jié)合料的配合比設(shè)計(jì)德修身、技立業(yè)3、按最佳含水量和計(jì)算得的干密度制備強(qiáng)度試件。無機(jī)結(jié)合料的配合比設(shè)計(jì)＜10%＜10%~15%15%~20%細(xì)粒土69中粒土6913粗粒土913強(qiáng)度試件的制備數(shù)量偏差系數(shù)土類試件數(shù)量德修身、技立業(yè)試件尺寸：

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；無機(jī)結(jié)合料的配合比設(shè)計(jì)德修身、技立業(yè)4、試件在規(guī)定溫度下保溫養(yǎng)生6d，浸水24h后，按《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ057）進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。無機(jī)結(jié)合料的配合比設(shè)計(jì)德修身、技立業(yè)5、計(jì)算試驗(yàn)結(jié)果的平均值和偏差系數(shù)。無機(jī)結(jié)合料的配合比設(shè)計(jì)RC=P/A(A=π×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(duì)于小試件：Rc=P/A=0.00051P(MPa)對(duì)于中試件：Rc=P/A=0.000127P(MPa)對(duì)于大試件：Rc=P/A=0.000057P(MPa)德修身、技立業(yè)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度示例無機(jī)結(jié)合料的配合比設(shè)計(jì)石灰劑量試件編號(hào)5%7%8%9%11%10.6160.6420.7580.6980.59020.5880.6520.7280.7080.57230.6320.6900.7530.6690.56640.6260.6720.7820.6560.61850.5900.6640.7470.6930.60760.5680.6240.7690.6320.584平均值0.6030.6570.7560.6760.589德修身、技立業(yè)6、根據(jù)下表的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，選定合適的水泥或石灰劑量。此劑量試件室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果的平均抗壓強(qiáng)度應(yīng)符合下面公式的要求：無機(jī)結(jié)合料的配合比設(shè)計(jì)式中：Rd——設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度（表：無機(jī)結(jié)合穩(wěn)定土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)）Cv——試驗(yàn)結(jié)果的