文档介绍：第十二章无机结合料稳定路面
§12-1 概述
在粉碎的或原状松散的土中掺入一定量的无机结合料(包括水泥、石灰或工业废渣等)和水,经拌和得到的混合料在压实与养生后,其抗压强度符合规定要求的材料称为无机结合料稳定材料,以此修筑的路面称为无机结合料稳定路面。
无机结合料稳定路面具有稳定性好、抗冻性能强、结构本身自成板体等特点,但其耐磨性差,因此广泛用于修筑路面结构的基层和底基层。
粉碎的或原状松散的土按照土中单个颗粒(指碎石、砾石、砂和土颗粒)的粒径的大小和组成,将土分成细粒土、中粒土和粗粒土。不同的土与无机结合料拌和得到不同的稳定材料。例如石灰土、水泥土、水泥砂砾、石灰粉煤灰碎石等。
无机结合料稳定材料种类较多,其物理、力学性质各有特点,使用时应根据结构要求、掺加剂和原材料的供应情况及施工条件进行综合技术、经济比较后选定。
由于无机结合料稳定材料的刚度介于柔性路面材料和刚性路面材料之间,常称此为半刚性材料,以此修筑的基层或底基层亦称为半刚性基层(底基层)。
§12-2 无机结合料稳定材料的力学特性
无机结合料稳定材料的力学特性包括应力-应变关系、疲劳特性、收缩(温缩和干缩)特性。
-应变特性。
无机结合料稳定路面的重要特点之一是强度和模量随龄期的增长而不断增长,逐渐具有一定的刚性性质。一般规定水泥稳定类材料设计龄期为三个月,石灰或石灰粉煤灰(简称二灰)稳定类材料设计龄期为六个月。
半刚性材料应力-应变特性试验方法有顶面法、粘贴法、夹具法和承载板法等。试件有圆柱体试件和梁式(分大、中、小梁)试件。试验内容有抗压强度、抗压回弹模量、劈裂强度和劈裂模量、抗弯拉强度和抗弯拉模量等。
由于材料的变异性和试验过程的不稳定性,同一种材料不同的试验方法。同一种试验方法不同的材料及同一种试验方法不同龄期试验结果存在差异性。通过各种试验方法的综合比较,认为抗压试验和劈裂试验较符合实际。表12-1给出
表12-1 水泥稳定碎石的力学特性指标与龄期的关系
力学参数(MPa)
28天
90天
180天
28天/180天
90天/180天
R
Ep
2093
3097
3872
ssp
Esp
533
926
1287
了水泥稳定碎石抗压强度(R)、抗压回弹模量(Ep)劈裂强度(σsp)和劈裂模量(Esp)与龄期之间的关系。表12-2则为石灰粉煤灰稳定碎石的测试结果。
表12-2 石灰粉煤灰稳定碎石的力学特性指标与龄期关系
力学参数
(MPa)
28天
90天
180天
28天/180天
90天/180天
R
Ep
1086
1993
2859
ssp
Esp
359
960
1720
无机结合料稳定材料的应力-应变特性与原材料的性质、结合料的性质和剂量及密实度、含水量、龄期、温度等有关。
材料的抗压强度是材料组成设计的主要依据,由于无机结合料稳定材料的抗拉强度远小于其抗压强度,材料的抗拉强度是路面结构设计的控制指标。
抗拉强度试验方法有直接抗拉试验、间接抗拉试验和弯拉试验。常用的疲劳试验有弯拉疲劳试验和劈裂疲劳试验。
无机结合料稳定材料的疲劳寿命主要取决于重复应力与极限应力之比,原则上当小于50%,无机结合料稳定材料可经受无限次重复加荷次数而无疲劳破裂,但是,由于材料的变异性,实际试验时其疲劳寿命要小得多。
疲劳性能通常用与达到破坏时反复作用次数(Nf)所绘成的散点图来表示。试验证明,与Nf之间关系通常用双对数疲劳方程(lgNf=a+blgσf/σs)及单对数疲劳方程(lgNf=a+bσf/σs)来表示比较合理。
在一定的应力条件下,材料的疲劳寿命取决于材料的强度和刚度。强度愈大刚度愈小,其疲劳寿命就愈长。
由于材料的不均匀性,无机结合料稳定材料的疲劳方程还与材料试验的变异性有关。不同的存活率(到达疲劳寿命时出现破坏的概率)将得出不同的疲劳方程。
图12-1 二灰砂砾(小梁)应力强度比疲劳寿命曲线
图12-2 水泥砂砾(小梁)应力强度比疲劳寿命曲线
无机结合料稳定材料经拌和压实后,由于水分挥发和混合料内部的水化作用,混合料的水分会不断减少。由此发生的毛细管作用、吸附作用、分子间力的作用、材料矿