李立寒-道路建筑材料-. 无机结合料稳定类混合料

6.无机结合料稳定类混合料定义：在各种粉碎或原来松散的土、或矿质碎(砾)石、 或工业废渣中，掺入一定数量的无机结合料(如石灰、 水泥)及水，经拌和得到的混合料，经压实及养生后， 具有一定的强度和稳定性，在广义上统称为无机结合 料稳定类混合料，或无机结合料稳定土。

★ 路面基层材料的类型 粒料类：级配型集料、填隙碎石 结合料稳定类：有机结合料——沥青 无机结合料——水泥、石灰、工业废渣 面层

★ 无机结合料 石灰稳定类 水泥稳定类 水泥石灰稳定类 石灰工业废渣稳定类

基层

★ 混合料 矿质碎(砾)石、或工业废渣等 细粒土、中粒土、粗粒土 ★ 结合料稳定类技术特性

优点：整体性强、承载能力大、较为经济强度和刚度介于刚性混凝土和柔性粒料材料之间材料品种 模量 水泥混凝土 ~4×104 粒料 ~102 半刚性材料 ~103

缺点：耐久性差、平整度低、易产生干缩裂缝、起尘等

主要内容

无机结合料稳定类混合料的技术特性——强度形成机理及其影响因素、收缩特性等

无机结合料稳定类混合料的组成设计(实验法—击实试验、计算法—填充理论)

6.1 石灰稳定土石灰土：用石灰稳定细粒土得到的混合料 石灰稳定集料：用石灰稳定中粒土和粗粒土得到的混合料

石灰砂砾土—天然砂砾土、级配砂砾(无土) 石灰碎石土—天然碎石土、级配碎石(包括未筛分碎石)结构类型 骨架密实式：粒料≈80% 悬浮式：粒料≤50%

6.1.1 石灰6.1.1.1石灰的生产、消化与硬化1. 石灰的煅烧：CaCO3→CO2↑+CaO(生石灰) ① 欠火石灰 ② 过火石灰→陈伏 2. 石灰的消化：CaO+H2O→Ca(OH)2( 消石灰粉) ① 水化反应进行速度快 ② 消化时体积急剧膨胀：过火石灰→陈伏 3. 石灰的磨细——生石灰粉 ① 提高“过火石灰”的利用率 ② 克服“过火石灰”对体积不安定的危害 4. 石灰的硬化：Ca(OH)2 →结晶硬化 碳酸化硬化：CO2+Ca(OH)2→ CaCO3 石灰不宜在长期潮湿的环境中或有水环境中使用

6.1.1.2 石灰的品质要求1)石灰的化学品质 ⑴ f-CaO+ f-MgO含量——判定石灰质量 ⑵ CO2含量 2)石灰的技术要求 ⑴ 未消化残渣含量 ⑵ 细度——活性 ⑶ 游离水含量

3) 石灰的技术标准(教材P191) ⑴ 建材行业标准(JC):优等品，一等品和合格品 ⑵ 道路行业标准(JTJ034-93):3个等级

6.无机结合料稳定类混合料定义：在各种粉碎或原来松散的土、或矿质碎(砾)石、 或工业废渣中，掺入一定数量的无机结合料(如石灰、 水泥)及水，经拌和得到的混合料，经压实及养生后， 具有一定的强度和稳

定性，在广义上统称为无机结合 料稳定类混合料，或无机结合料稳定土。

无机结合料稳定混合料 石灰 水泥 工业废渣 砂砾土 碎石土 矿渣集料

半刚性基层材料

细粒土

中粒土粗粒土

6.1 石灰稳定土石灰土：用石灰稳定细粒土得到的混合料 石灰稳定集料：用石灰稳定中粒土和粗粒土得到的混合料

石灰砂砾土—天然砂砾土、级配砂砾(无土) 石灰碎石土—天然碎石土、级配碎石(包括未筛分碎石)结构类型 骨架密实式：粒料≈80% 悬浮式：粒料≤50%

石灰土

石灰稳定土石灰集料

悬浮式 密实式

6.1.2 石灰稳定土的技术性质

6.1.2.1 石灰稳定土的强度1) 强度形成机理——石灰与细粒土

离子交换反应 石灰自身硬化 火山灰反应 机械压实

1) 强度形成机理——石灰与细粒土

离子交换反应——石灰中Ca+ +、OH-~土中Na+、K+交换

——减薄吸附水膜、土粒聚凝、易于压实

1) 强度形成机理——石灰与细粒土

石灰硬化——胶结作用 CaCO3 → CO2↑+CaO(生石灰)

CaO+H2O → Ca(OH)2(消石灰) Ca(OH)2 →结晶硬化碳酸化硬化：CO2+Ca(OH)2→ CaCO3

1) 强度形成机理——石灰与细粒土

火山灰反应复习反应条件：碱活性激发剂——Ca(OH)2 ——石灰 活性物质——Al2O3 、SiO2——粘土 ——Al2O3+H2O +Ca(OH)2 → 水化铝酸钙 ——SiO2+H2O +Ca(OH)2 → 水化硅酸钙

火山灰反应(又称二次反应)1)反应条件 ⑴ 具有活性物质：活性SiO2和活性Al2O3

⑵ 具有活性激发剂：激发活性材料潜在活性的物质Ca(OH)2溶液(碱性激发剂) CaSO4· 2O溶液(硫酸盐激发剂) 2H 2)反应机理 SiO2+ Ca(OH)2+H2O → CaO SiO2· 2O mH 不定型水化硅酸钙(凝胶)

Al2O3+ Ca(OH)2+H2O→ CaO Al2O3· 2O nH不定型水化铝酸钙(凝胶) Al2O3 + CaSO4· 2O → 水化硫铝酸钙(钙矾石) 2H

1) 强度形成机理

机械压实—颗粒靠拢、形成紧密稳定结构总结： 初期：离子交换 压实作用

中、后期：氢氧化钙的结晶和碳酸化反应火山灰反应

2) 石灰稳定土强度的影响因素石灰的质量与剂量、土质、养生条件与龄期

⑴ 石灰——质量(活性：f-CaO含量、细度) 剂量 ⑵ 土——粘土矿物成分(Al2O3、SiO2) 比表面积—塑性指数IP ⑶ 集料 图6-1 ⑷ 含水量——石灰消解、火山灰反应 最佳含水量：压实图6-2 ⑸ 养生条件——温度、湿度⑹ 龄期——时间

图6-1 矿质混合料类型与强度的关系

单纯用石灰稳定无粘性或无塑性指数的集料，效果远不如用石灰 土稳定的效果： 石灰稳定粉质粘土的强度>石灰稳定砂质粘土 石灰稳定砂质粘土>石灰稳定均质砂

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