第六章無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類混合料

6.無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類混合料

無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類混合料（無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土）：

在各種粉碎或原來松散的土、碎（礫）石、或工業(yè)廢渣中，摻入適當(dāng)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。按無機(jī)結(jié)合料品種分類：

石灰穩(wěn)定類、水泥穩(wěn)定類、水泥石灰穩(wěn)定類及石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定類用于拌制無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定混合料的土按照土中單粒顆粒（指碎石、礫石和砂粒料，不指土塊或土團(tuán)）的粒徑大小和顆粒組成，分為下列三種：細(xì)粒土顆粒的最大粒徑小于10mm，且其中小于2mm的顆粒含量不少于90%；中粒土顆粒的最大粒徑小于30mm，且其中小于20mm的顆粒含量不少于85%；粗粒土顆粒的最大粒徑小于50mm，且其中小于40mm的顆粒含量不少于85%。無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定性經(jīng)壓實(shí)成型并經(jīng)養(yǎng)護(hù)后，可形成板體結(jié)構(gòu)，當(dāng)其7d的抗壓強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求(表6-1)時(shí)，可以作為道路路面結(jié)構(gòu)中的基層或底(墊)基層，稱為結(jié)合料穩(wěn)定類基(墊)層，在道路工程中，這類材料有被稱之為半剛性基層材料。6.1石灰穩(wěn)定土

石灰穩(wěn)定土（石灰穩(wěn)定各類礦質(zhì)混合料）包括石灰土和石灰穩(wěn)定集料。石灰土：用石灰穩(wěn)定細(xì)粒土得到的混合料。石灰穩(wěn)定集料包括：用石灰穩(wěn)定中粒土和粗粒土得到的混合料，分別簡(jiǎn)稱石灰砂礫土和石灰碎石土（視原材料為天然砂礫土和天然碎石土）用石灰土穩(wěn)定級(jí)配砂礫（無土）和級(jí)配碎石（包括未篩分碎石）得到的混合料，也分別簡(jiǎn)稱石灰砂礫土和石灰碎石土。6.1.1石灰

生產(chǎn)石灰的主要原料是以碳酸鈣為主要成分的天然巖石，如石灰石、白云石、白堊、貝殼等。石灰原料經(jīng)過900~1300℃的高溫煅燒，碳酸鈣分解釋放出二氧化碳CO2，得到以氧化鈣為主的生石灰。根據(jù)石灰成品加工方法的不同，可將建筑石灰分為：塊狀生石灰：由原料煅燒而成的原產(chǎn)品，主要成分是CaO;生石灰粉：有塊狀生石灰磨細(xì)而得到的細(xì)粉，其主要成分亦為CaO;消石灰粉：將塊狀生石灰用適量的水消化而得的粉末，亦稱熟石灰，其主要成分為Ca(OH)2。

由于石灰原料中常含有碳酸鎂成分，經(jīng)煅燒生成的生石灰中，或多或少含有氧化鎂成分。建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，根據(jù)石灰中氧化鎂含量按表6-2將石灰分為鈣質(zhì)石灰和鎂質(zhì)石灰兩類。6.1.1.1石灰的生產(chǎn)、消化與硬化

1）石灰的消化

塊狀生石灰與水相遇，即迅速水化、崩解成高度分散的Ca(OH)2的細(xì)粒，并放出大量的熱，這個(gè)過程稱之為石灰的“消化”，又稱水化或熟化。

經(jīng)“消化”后的石灰成為“消石灰”。石灰的消化過程有兩個(gè)特點(diǎn)：第一是水化反應(yīng)進(jìn)行速度快，放熱量大，每消化1kg生石灰，可放出約1160；第二是消化時(shí)體積急劇膨脹，成分較純、煅燒適宜的塊狀生石灰，經(jīng)消化成生石灰粉后，體積可增大1~2.5倍。欠火石灰：石灰在燒制過程中，往往由于石灰石原料的尺寸過大或窯中溫度不均等原因，使得石灰中含有為燒透的內(nèi)核。欠火石灰經(jīng)消解后，未消化殘?jiān)枯^高，在使用時(shí)缺乏粘接力。過火石灰：若煅燒溫度過高或時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)使表面出現(xiàn)裂縫或玻璃狀的外殼，塊狀密度大，消化緩慢。過火石灰用于建筑結(jié)構(gòu)中仍能繼續(xù)消化，以致引起體積膨脹，產(chǎn)生裂縫等破壞現(xiàn)象，危害極大。為了降低“過火石灰”危害，石灰消解后，應(yīng)將其“陳伏”15d以上。

將塊狀生石灰研磨成粉狀，得到的磨細(xì)生石灰在適宜的水灰比和消化溫度下，可以控制其體積膨脹。生石灰研磨越細(xì)，消化時(shí)體積膨脹愈小，從而達(dá)到直接使用生石灰的目的。

此外，生石灰在加工磨細(xì)過程中，“欠火石灰”和“過火石灰”被磨成細(xì)粉，既可以提高“欠火石灰”的利用率，也克服了“過火石灰”對(duì)體積安定性的危害。6.1.1.2石灰的品質(zhì)要求

1）石灰的化學(xué)品質(zhì)⑴f-CaO和f-MgO的含量是評(píng)價(jià)石灰質(zhì)量的主要指標(biāo)，生石灰在空氣中存放時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)吸收水分而消化成消石灰粉，再與空氣中的CO2作用形成失去凝膠的CaCO3，將降低石灰的使用質(zhì)量。⑵CO2含量，反映了石灰中“欠火石灰”的數(shù)量，CO2含量越高，表示石灰中未完全分解的碳酸鈣比例越高，而CaO+MgO含量則相對(duì)較低，影響石灰的凝膠性能。2）石灰的質(zhì)量要求⑴未消化殘?jiān)?/p>

未消化殘?jiān)烤C合反映石灰中的“過火石灰”和“欠火石灰”數(shù)量，是將生石灰按標(biāo)準(zhǔn)方法消化后，過篩存留在5mm圓孔篩上殘?jiān)荚嚇拥陌俜致盛萍?xì)度

細(xì)度與石灰的活性有關(guān)，石灰越細(xì)，石灰的活性越大。石灰粉中較大的顆粒包括：未消化的“過燒”石灰顆粒，，含有大量鈣鹽的石灰顆粒以及“欠火石灰”或未燃盡的煤渣等。現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)以0.9mm和0.125mm篩余百分率控制磨細(xì)石灰粉和消石灰粉的細(xì)度。⑶游離水含量

游離水含量指消石灰中化學(xué)結(jié)合水以外的含水量。理論上，石灰中氧化鈣消化用水量約是氧化鈣的24%左右。而實(shí)際消化加水量一般是理論值的一倍左右，多加的水殘留在氫氧化鈣中在石灰硬化過程中，這些水分的蒸發(fā)將引起體積顯著收縮，宜出現(xiàn)干縮裂縫，從而影響其使用質(zhì)量。

3)石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

⑴建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（表6-3）：將生石灰、生石灰粉和消石灰粉分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個(gè)等級(jí)。

⑵道路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JTJ034－93）仍按袁國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB1594-79）將生石灰和消石灰分別劃分為3個(gè)等級(jí)（見表6-4）6.1.2石灰穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)

6.1.2.1石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度1）強(qiáng)度形成機(jī)理

石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度形成主要取決于石灰與細(xì)粒土的相互作用，土中加入石灰后，石灰與土發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，從而使土的工程性質(zhì)產(chǎn)生變化。初期表現(xiàn)為土的結(jié)團(tuán)、塑形降低、最佳含水量增大和最大干密度減小等，后期主要表現(xiàn)在結(jié)晶結(jié)構(gòu)的形成，從而提高土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

石灰土強(qiáng)度的形成與發(fā)展是通過機(jī)械壓實(shí)、離子交換反應(yīng)、氫氧化鈣結(jié)晶和碳酸化作用，以及火山灰反應(yīng)等一系列復(fù)雜、交織的物理-化學(xué)作用的過程來完成的。離子交換反應(yīng)：從石灰氫氧化鈣中游離出的鈣離子和氫氧根離子與粘土礦物中的鈉、氫離子發(fā)生離子交換，其結(jié)果使得粘土顆粒吸附水膜減薄，促使土粒凝集和凝聚，形成穩(wěn)定團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。石灰自身硬化：石灰自身硬化過程中得到的氫氧化鈣和碳酸鈣晶體相互結(jié)合，并把土粒結(jié)合成整體，從而使石灰土的穩(wěn)定性得到提高?；鹕交曳磻?yīng)：粘土顆粒表面少量的活性氧化硅、鋁在石灰的堿性激發(fā)下解離，與氫氧化鈣發(fā)生火山灰反應(yīng)，生成不溶于水的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣等，這些物質(zhì)遍布在粘土顆粒之間，形成棒狀及纖維狀晶體結(jié)構(gòu)，將土粒膠結(jié)成整體。隨著時(shí)間的推移，棒狀和纖維狀晶體不斷增多、增長(zhǎng)，致使石灰土的剛度不斷增大，強(qiáng)度與水穩(wěn)性不斷提高?；鹕交曳磻?yīng)是在不斷吸收水分的情況下逐漸發(fā)生的，且速度較慢，氫氧化鈣的碳酸化反應(yīng)過程較長(zhǎng)，所以火山灰反應(yīng)和碳酸化是在石灰土后期強(qiáng)度增長(zhǎng)的主要原因。機(jī)械壓實(shí)：在石灰穩(wěn)定集料中，粒狀的集料顆粒與石灰或石灰土構(gòu)成一種復(fù)合材料，其強(qiáng)度除與石灰或石灰土強(qiáng)度有關(guān)外，也取決于集料顆粒間的內(nèi)摩阻力和聯(lián)結(jié)作用。經(jīng)壓實(shí)成型，較大的集料顆粒相互靠攏，相互嵌擠，形成骨架結(jié)構(gòu)。石灰和細(xì)料起填充骨架空隙、包裹并粘結(jié)集料顆粒的作用。由于石灰土的強(qiáng)度比較低，膠結(jié)能力比較弱，要特別注意發(fā)揮集料的骨架嵌擠作用，以使結(jié)合料的膠結(jié)作用和集料的嵌擠作用共同發(fā)揮作用。影響石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度的主要因素有：石灰的質(zhì)量與劑量、土質(zhì)、養(yǎng)生條件與齡期。（1）石灰劑量和質(zhì)量

石灰土中的石灰劑量較低時(shí)(低于3%~4%)，石灰主要起穩(wěn)定作用，使土的塑形、膨脹性和吸水性降低。隨著石灰劑量的增加，石灰土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性提高，但超過一定劑量后，強(qiáng)度的增長(zhǎng)就不明顯了，這表明存在一最佳石灰劑量。最佳石灰劑量與養(yǎng)生齡期有關(guān)，在28d內(nèi)，最佳石灰劑量隨齡期增長(zhǎng)而增大，28d后基本趨于穩(wěn)定。這是因?yàn)?，時(shí)間短，參與反應(yīng)的石灰數(shù)量就少，多余的石灰以“自由”狀態(tài)存在，對(duì)強(qiáng)度不利，隨著齡期的增長(zhǎng)，最佳石灰劑量也就趨于穩(wěn)定。最佳石灰劑量也與土質(zhì)有關(guān)，土的分散度越高，石灰最佳劑量越大。

石灰細(xì)度越大，在相同劑量下與土粒的作用越充分，反應(yīng)進(jìn)行的越快，穩(wěn)定效果越好。直接使用生石灰可利用其在消化時(shí)放出的熱能，促進(jìn)石灰與土之間各種反應(yīng)的進(jìn)行，有利于與土發(fā)生離子交換反應(yīng)及火山灰反應(yīng)，加速石灰土的硬化。2)石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度的影響因素（2）土或集料的品種

一般來說，粘土礦物化學(xué)活性強(qiáng)，比表面積大，當(dāng)摻入石灰等活性材料后，所形成的離子交換、碳酸化作用、結(jié)晶作用和火山灰反應(yīng)都比較活躍，穩(wěn)定效果好。所以石灰土的強(qiáng)度隨土中粘粒含量的增多和塑形指數(shù)的增大而增大。實(shí)踐表明：塑形指數(shù)15~20的粘土，易于粉碎和拌合，便于碾壓成型，施工和使用效果都較好。重粘土中雖然粘土顆粒多，但由于不易粉碎拌合，穩(wěn)定效果反而不佳。

塑形指數(shù)小于10的土不宜用石灰來穩(wěn)定，而適宜用水泥來穩(wěn)定。對(duì)無粘土和無塑性指數(shù)的集料，單純用石灰穩(wěn)定的效果遠(yuǎn)不如用石灰穩(wěn)定的效果。圖6-1中曲線表明：石灰穩(wěn)定粉質(zhì)粘土的強(qiáng)度明顯大于石灰穩(wěn)定砂質(zhì)粘土，石灰穩(wěn)定粘土的效果也明顯大于石灰穩(wěn)定均質(zhì)砂。（3）含水率

石灰穩(wěn)定土的充分壓實(shí)對(duì)其強(qiáng)度和抗變形能力影響較大，而石灰穩(wěn)定土的壓實(shí)效果與壓實(shí)時(shí)的含水量有關(guān)，存在一最佳含水量，在此含水量時(shí)進(jìn)行壓實(shí)，可以獲得最經(jīng)濟(jì)的壓實(shí)效果，即達(dá)到最大密實(shí)度。石灰穩(wěn)定土的最佳含水率為一相對(duì)值，它隨著壓實(shí)功能的大小、穩(wěn)定土的類型、石灰劑量而變。一般來說，所施加的壓實(shí)功越大，穩(wěn)定土中的細(xì)料含量越少，最佳含水量越小，而最大密實(shí)度越高。石灰的摻入，會(huì)使土的最佳含水量增加、最大密實(shí)度降低（圖6-2）。這主要是由于土顆粒凝聚，部分拌合水消耗于石灰消解，因而不能用于減少顆粒間的摩擦力。為了保證施工質(zhì)量，石灰穩(wěn)定土應(yīng)在略大于最大含水量時(shí)進(jìn)行碾壓，以彌補(bǔ)碾壓過程中水分的損失。含水量過大，既會(huì)影響其可能達(dá)到的密實(shí)度和強(qiáng)度，又會(huì)明顯增大干縮性，易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層的干縮裂縫。含水量過小，也會(huì)影響可能達(dá)到的密實(shí)度和強(qiáng)度。（4）養(yǎng)生條件和齡期

石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度是在一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)過程中逐漸形成的，而這些反應(yīng)需要一定的溫度和濕度條件。當(dāng)養(yǎng)生溫度較高時(shí)，可使各種過程加快，所以高溫對(duì)石灰土的強(qiáng)度形成是有利的。適當(dāng)?shù)臐穸葹榛鹕交曳磻?yīng)提供了必要的結(jié)晶水，但濕度過大會(huì)影響新生物凝膠的結(jié)晶硬化，從而影響石灰土強(qiáng)度的形成。

石灰穩(wěn)定土中的火山灰反應(yīng)的進(jìn)程緩慢，其強(qiáng)度隨著齡期的增大而增長(zhǎng)，甚至到180d時(shí)，石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度還會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)。所以，7d或28d齡期的強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，并不能代表石灰穩(wěn)定土的最終強(qiáng)度，石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度隨齡期的增大大體符合指數(shù)規(guī)律。

石灰穩(wěn)定土的抗壓強(qiáng)度指標(biāo)常用于該類材料性能評(píng)定、組成設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量控制。石灰穩(wěn)定土的抗壓強(qiáng)度時(shí)根據(jù)其穩(wěn)定材料的最大粒徑dmax，制作成直徑為5cm（dmax≯10mm），10cm（dmax≯25mm）或15cm（dmax≯40mm）的圓柱型試件，試件直徑與高的比例一般為1:1。試件在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)生后，于試驗(yàn)前一天浸水1d，然后測(cè)試其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值。

石灰穩(wěn)定土抗拉強(qiáng)度用劈裂試驗(yàn)評(píng)定，試件尺寸及養(yǎng)護(hù)條件要求同抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

在路面結(jié)構(gòu)中，石灰穩(wěn)定土基層結(jié)構(gòu)將承受車輪荷載在層底產(chǎn)生的彎拉應(yīng)力，因此，石灰穩(wěn)定土應(yīng)具備一定的承受彎拉作用的能力。石灰穩(wěn)定土的抗折強(qiáng)度是半剛性基層路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)之一。

石灰穩(wěn)定土的抗拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度要不抗壓強(qiáng)度低得多，在石灰穩(wěn)定土的抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度之間有著較好的相關(guān)性。3)強(qiáng)度指標(biāo)6.1.2.2收縮特征及其影響因素石灰穩(wěn)定土以及其他無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土的體積收縮主要包括：因溫度降低而造成的溫縮和因含水量變化而照成的干縮。

當(dāng)收縮量達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)在結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)收縮裂縫。如果半剛性基層上瀝青面層較薄，在溫度變化與車輛荷載的綜合作用下，這些裂縫會(huì)擴(kuò)展至面層，形成反射裂縫，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的破壞。1）溫度脹縮原因及影響因素分析無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類混合料由固相（組成其空間骨架結(jié)構(gòu)的原材料顆粒和其間的膠凝物）、液相（存在于固相表面與空隙中的水和水溶液）及空隙中的氣相組成的。該類材料的外觀溫度脹縮性是由液相脹縮、固相脹縮以及二者綜合作用的結(jié)果。（1）液相熱脹縮無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類混合料內(nèi)部廣泛分布大孔隙、毛細(xì)孔和凝膠孔。這些水對(duì)穩(wěn)定類混合料的影響主要是通過三種作用而實(shí)現(xiàn)的：即水的擴(kuò)張作用、毛細(xì)管張力和冰凍作用。水的熱脹縮系數(shù)比固相部分的熱脹縮系數(shù)大4~7倍，溫度升高時(shí)，水的擴(kuò)張壓力使固體顆粒間距離增大而產(chǎn)生膨脹，反之，則產(chǎn)生收縮。（2）固相熱脹縮

無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類混合料中固相礦物組成可以分為原材料礦物和新生膠凝礦物兩大類。一般情況下，各原材料礦物的熱脹縮性較小，但其中粘土礦物的脹縮性較大。石灰中的氧化鈣、氫氧化鈣、氫氧化鎂以及火山灰反應(yīng)生成凝膠體均有著較大的熱脹縮性。就石灰穩(wěn)定土而言，含粒料的石灰穩(wěn)定集料比石灰土的溫縮系數(shù)低得多。此外，石灰穩(wěn)定混合料的溫度收縮系數(shù)隨齡期的增加而有所增加，初期增長(zhǎng)速率較快，后期較慢。這主要是因?yàn)椋S著齡期的增長(zhǎng)，火山灰反應(yīng)生成物不斷增多，這些新生凝膠物質(zhì)的溫縮系數(shù)比原材料礦物的溫縮系數(shù)大。2）干燥收縮及影響因素分析在無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料中，干燥收縮主要原因是由于水分蒸發(fā)而產(chǎn)生的“毛細(xì)管張力作用”，“吸附水及分子間力作用”以及“礦物晶體或凝膠體的層間水作用”而引起的整個(gè)宏觀體積的變化。隨著水分蒸發(fā)，自由水首先蒸發(fā)，然后是毛細(xì)水蒸發(fā)，致使毛細(xì)管壓力增大，從而產(chǎn)生收縮。毛細(xì)水蒸發(fā)完后，隨著相對(duì)濕度的繼續(xù)變小，材料中的吸附水開始蒸發(fā)，使顆粒表面水膜變薄，顆粒間距變小，分子力增加，導(dǎo)致其宏觀體積進(jìn)一步收縮，這一階段的收縮量要比毛細(xì)管作用的影響大得多。

無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類混合料中有大量層狀結(jié)構(gòu)的晶體或非晶體，如粘土礦物、火山灰反應(yīng)生成物（如水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣）等，其間夾有大量層間水。隨著相對(duì)濕度的進(jìn)一步下降，層間水在水化凝膠物中遷移或蒸發(fā)，致使晶格間距減小，從而引起整體材料的收縮。由上分析可見，含有較多粘土礦物和分散度大、比表面積大的穩(wěn)定材料干縮性大。當(dāng)石灰穩(wěn)定土中粒料增加時(shí)，將降低整體材料的比表面積和含水量，并對(duì)凝膠物的收縮產(chǎn)生一定的抑制作用，從而可較大幅度地降低干燥收縮性。如含粒料的石灰穩(wěn)定砂礫干縮系數(shù)小于石灰土，并隨著粒料含量的增多，干縮系數(shù)進(jìn)一步減小。（見圖6-3）

由于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成對(duì)材料的干縮有一定的制約作用。干縮系數(shù)隨著齡期的增長(zhǎng)而減小，初期下降較快，隨后逐漸緩慢。6.1.2.3耐久性以細(xì)粒土為主的石灰土的干縮系數(shù)及溫縮系數(shù)都明顯大于石灰穩(wěn)定集料，容易產(chǎn)生嚴(yán)重的收縮裂縫。如果將其作為瀝青路面基層，特別是當(dāng)面層較薄時(shí)，裂縫會(huì)反射至瀝青面層上。在冰凍地區(qū)，用于潮濕路段的石灰土層中可能產(chǎn)生聚冰現(xiàn)象，從而導(dǎo)致石灰土結(jié)構(gòu)的破壞，強(qiáng)度明顯下降。在非冰凍地區(qū)，如石灰土經(jīng)常處于過分潮濕狀態(tài)，也不易形成較高強(qiáng)度的板體結(jié)構(gòu)。

此外，石灰土的水穩(wěn)定性明顯小于石灰穩(wěn)定集料，在石灰土的強(qiáng)度沒有充分形成時(shí)，若路表水滲入石灰土表層數(shù)毫米以上就會(huì)軟化，即使是幾毫米的軟化層也會(huì)導(dǎo)致瀝青路面龜裂破壞。若路表水對(duì)石灰土表面產(chǎn)生沖刷作用，在瀝青路面較薄的情況下，沖刷形成的漿體即將唧出至表面，結(jié)果是裂縫下陷和路面變形，裂縫兩側(cè)將產(chǎn)生新的裂縫。

由于上述原因，石灰土禁止用作高等級(jí)路面的基層，只宜作為高等路面的底基層，或一般交通量道路的基層和底基層。砂礫或碎石含量50%的懸浮式石灰粒料也不宜用作高等級(jí)路面的基層。6.1.3石灰穩(wěn)定類混合料組成材料的質(zhì)量要求6.1.3.1石灰

石灰質(zhì)量應(yīng)符合表6-4中Ⅲ級(jí)以上消石灰或生石灰的技術(shù)指標(biāo)。對(duì)于高速公路和一級(jí)公路，宜采用磨細(xì)生石灰粉。在使用時(shí)，應(yīng)盡量縮短石灰的存放時(shí)間。石灰堆放在野外無覆蓋時(shí)，遭受風(fēng)吹、雨淋和日曬，其有效氧化鈣和氧化鎂含量降低很快，放置三個(gè)月可從原來的80%降至40%左右，放置半年則可降至30%左右。如果石灰需要存放較長(zhǎng)時(shí)間，應(yīng)采取堆放成高堆，并采取覆蓋封存措施，妥善保管。

有效鈣含量在20%以上的等外石灰、貝殼石灰、珊瑚石灰、電石渣等的應(yīng)用，應(yīng)通過試驗(yàn)，只有石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度能符合表6-1規(guī)定或有關(guān)設(shè)計(jì)要求，就可以使用。6.1.3.2土

用于石灰穩(wěn)定土的粘性土塑形指數(shù)范圍宜為15~20。塑形指數(shù)偏大的粘性土，要加強(qiáng)粉碎，粉碎后土塊最大尺寸不應(yīng)大于15mm。塑形指數(shù)10以下的亞粘土和砂土，需要采用較多地石灰進(jìn)行穩(wěn)定，難以碾壓成型，應(yīng)采用適宜的施工措施，或采用水泥穩(wěn)定。土中的硫酸鹽含量不得超過0.8%，有機(jī)質(zhì)含量不得超過30%。6.1.3.3集料

適宜作石灰穩(wěn)定混合料的集料有：級(jí)配碎石、未篩分碎石、砂礫、碎石土、煤矸石和各種粒狀礦渣等。當(dāng)用石灰穩(wěn)定不含粘土或無塑形指數(shù)的粒料時(shí)，應(yīng)添加15%左右的粘性土，因此石灰穩(wěn)定集料實(shí)際上是石灰土穩(wěn)定集料，該類混合料中粒料的含量應(yīng)在80%以上，并具有有良好級(jí)配，當(dāng)級(jí)配不好時(shí)，宜外加某種集料改善其級(jí)配。集料的最大粒料是影響石灰穩(wěn)定土質(zhì)量最為關(guān)鍵的因素之一。最大粒徑愈大，拌和機(jī)、平地機(jī)和攤鋪機(jī)等施工機(jī)械愈容易損壞，混合料產(chǎn)生粗細(xì)集料離析現(xiàn)象，鋪筑層也愈難達(dá)到較高的平整度要求。最大粒徑太小，則材料的穩(wěn)定性不足，且增加石料的加工量。綜合考慮，集料的最大粒徑應(yīng)符合表6-5中的要求。為了保證石灰穩(wěn)定集料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，所用的碎（礫）石的壓縮值應(yīng)符合表6-5的規(guī)定。6.1.3.4水

人或牲畜飲用水源均可用于石灰穩(wěn)定土的施工。遇有可疑水源時(shí)，應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)鑒定。6.1.4石灰穩(wěn)定類混合料的組成設(shè)計(jì)

6.1.4.1設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)原理

確定混合料中組成材料比例

石灰土：石灰劑量=石灰質(zhì)量/干土質(zhì)量

石灰集料：石灰：土：碎石（或砂礫）

確定混合料的最大干密度γmax和最佳含水量ω06.1.4.2設(shè)計(jì)方法石灰穩(wěn)定土配合比設(shè)計(jì)的方法為：通過擊實(shí)試驗(yàn)或計(jì)算，確定該穩(wěn)定土的最大干密度和最佳含水量，按工地要求的壓實(shí)度制作試件，根據(jù)抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)結(jié)果，確定材料配比。下面介紹《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ034-93）規(guī)定的方法1）確定石灰土中的石灰劑量2)石灰穩(wěn)定集料的配合比設(shè)計(jì)

1）確定石灰土中的石灰劑量

步驟1：確定石灰土的最佳含水量和最大干密度

⑴石灰劑量范圍的確定

⑵石灰土的擊實(shí)試驗(yàn)步驟2：強(qiáng)度檢驗(yàn)

⑴試件計(jì)算干密度＝γmax×壓實(shí)度（現(xiàn)場(chǎng)干密度/最大干密度）

⑵抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)：試件成型→試件養(yǎng)生→抗壓強(qiáng)度⑶計(jì)算強(qiáng)度特征參數(shù)

強(qiáng)度平均值：強(qiáng)度變異系數(shù)：步驟3：確定石灰劑量⑴計(jì)算石灰土的配制強(qiáng)度：⑵繪制強(qiáng)度與石灰劑量關(guān)系試驗(yàn)2)石灰穩(wěn)定集料的配合比設(shè)計(jì)

石灰穩(wěn)定不含粘土的集料時(shí)，應(yīng)添加粘性土。石灰同所加土的總質(zhì)量與碎石（或礫石）的質(zhì)量比宜為1:4。由于這類石灰土集料的室內(nèi)抗壓強(qiáng)度（7d）往往較低，而在道路路面結(jié)構(gòu)中的實(shí)際承載能力卻并不差，所以不能以表6-1中的規(guī)定值進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定。在配合比設(shè)計(jì)時(shí)，可僅對(duì)石灰土做組成設(shè)計(jì)，此時(shí)石灰土的7d抗壓強(qiáng)度應(yīng)滿足表6-1的設(shè)計(jì)要求，然后按所選定的石灰土與集料比例制備試件，石灰土穩(wěn)定集料試件的7d抗壓強(qiáng)度測(cè)定值可僅作為積累資料。6.2石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定土

常用工業(yè)廢渣品種——粉煤灰、煤渣、高爐礦渣、鋼渣以及其它冶金礦渣、煤矸石等礦物組成特點(diǎn)——活性Al2O3、SiO2或CaO，具有水硬性石灰粉煤灰穩(wěn)定土

二灰——石灰粉煤灰二灰土——石灰粉煤灰穩(wěn)定細(xì)粒土

二灰集料(或粒料)——石灰粉煤灰穩(wěn)定砂礫、碎石、礦渣、煤矸石等6.2.1石灰粉煤灰穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)

6.2.1.1強(qiáng)度特征石灰自硬、粉煤灰材料的火山灰反應(yīng)石灰粉煤灰的填充作用集料的骨架作用機(jī)械壓實(shí)石灰粉煤灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度形成機(jī)理與石灰穩(wěn)定土基本相同，主要依靠集料的骨架作用和石灰粉煤灰的水硬性膠結(jié)及填充作用。由于粉煤灰能提供較多的活性氧化硅和氧化鋁礦物，在石灰的堿性激發(fā)作用下生成較多地水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣，具有較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

6.2.1石灰粉煤灰穩(wěn)定土的技術(shù)性質(zhì)⑵強(qiáng)度特點(diǎn)較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性早期強(qiáng)度較低，有著較高的后期強(qiáng)度粉煤灰是一種緩凝物質(zhì)，導(dǎo)致二灰穩(wěn)定土體系中的火山灰反應(yīng)進(jìn)程相當(dāng)緩慢，因此二灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度隨齡期的增長(zhǎng)而緩慢增長(zhǎng)，早期強(qiáng)度較低，但到后期仍能保持一定的強(qiáng)度增長(zhǎng)速率，有著較高的后期強(qiáng)度。二灰穩(wěn)定土中粉煤灰的用量越多，初期強(qiáng)度就越低，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度也就越大。摻加少量水泥或某些早強(qiáng)劑，可提高二灰穩(wěn)定土的早期強(qiáng)度。⑶強(qiáng)度的主要影響因素粒料比例粉煤灰摻量越高早期強(qiáng)度越低，但不影響后期強(qiáng)度養(yǎng)生溫度6.2.1.2收縮特征及其影響因素⑴粒料含量

懸浮式二灰粒料＞密實(shí)式二灰粒料

?密實(shí)式二灰粒料平均干縮系數(shù)為55×10-6，溫縮系數(shù)為4.2×10-6

?懸浮式二灰粒料平均干縮系數(shù)為109×10-6

，溫縮系數(shù)為6.7×10-6⑵結(jié)合料劑量

粉煤灰用量：石灰劑量一定，粉煤灰用量↑干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)↓

石灰劑量：粉煤灰用量一定，石灰劑量↑干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)↑⑶排序石灰土＞石灰砂礫＞石灰粉煤灰＞二灰穩(wěn)定砂礫6.2.1.3耐久性穩(wěn)定性、抗凍性有較石灰穩(wěn)定類有顯著的改善溫度收縮系數(shù)比石灰穩(wěn)定類有所減小二灰土收縮性雖小于石灰土和水泥土，但仍具有相當(dāng)?shù)母煽s變形，不允許應(yīng)用于高等級(jí)道路的上基層6.2.2石灰粉煤灰穩(wěn)定土組成材料的質(zhì)量要求6.2.2.1石灰和粉煤灰

石灰質(zhì)量：3級(jí)或3級(jí)以上消石灰或生石灰粉煤灰：SiO2＋Al2O3＋Fe2O3≥70%

燒失量≤20%

比面積≥2500cm2/g

濕粉煤灰的含水量≤35%6.2.2.2土

塑性指數(shù)12～20的粘性土（亞粘土）土中土塊的最大尺寸≤15mm，有機(jī)質(zhì)含量≤10％6.2.2.3集料:

最大粒徑和壓碎值級(jí)配6.2.3石灰粉煤灰穩(wěn)定土的配合比設(shè)計(jì)二灰穩(wěn)定土的配合比設(shè)計(jì)原理與石灰穩(wěn)定土相同。

《公路路面基層施工驗(yàn)收規(guī)范》對(duì)石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定混合料的材料配合比范圍，作出了如表6-10的規(guī)定。可按照6.1.4.2中方法確定二灰土或二灰集料的配合比。配合比計(jì)算法以“填充理論”為基礎(chǔ)，該理論認(rèn)為：對(duì)于石灰穩(wěn)定集料或二灰穩(wěn)定集料，既要發(fā)揮結(jié)合料（石灰土或二灰）的膠結(jié)、穩(wěn)定作用，又要充分發(fā)揮集料的嵌擠、骨架作用。所以，在一實(shí)方體積的混合料中，集料的占有量對(duì)穩(wěn)定集料的性能有較大影響。

集料的合理占有量與施工機(jī)械的能量有關(guān)，施工機(jī)械的能量較大時(shí)，集料的占有量可以大些，當(dāng)不得超過集料的緊裝密度狀態(tài)。如果集料太多，結(jié)合料可能不足，在實(shí)驗(yàn)室雖可成型，在工地則難以拌合均勻，強(qiáng)度反而下降。集料太少，則集料顆粒懸浮于結(jié)合料中，沒有骨架作用，性質(zhì)與穩(wěn)定細(xì)粒土或懸浮式粒料接近。一般情況下，集料的占有量可處于集料的松裝與緊裝密度的平均狀態(tài)，為了保證結(jié)合料的膠結(jié)作用，并能被充分壓實(shí)，結(jié)合料的占有體積應(yīng)控制在30%以上。6.3水泥穩(wěn)定土水泥穩(wěn)定土的特點(diǎn)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6.3.1水泥穩(wěn)定類土的技術(shù)性質(zhì)6.3.1強(qiáng)度的形成與影響因素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)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③延遲時(shí)間：從加水拌和開始到碾壓終了的時(shí)間延遲時(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。6.3.1.2收縮特性及影響因素⑴溫度收縮：粘性土含量↑，溫度收縮系