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石灰稳定土类

2020-10-27 20:36 作者:万搏体育 点击:

 

  石灰稳定土类_生产/经营管理_经管营销_专业资料。路面施工 学习情境3:基层和垫层施工 工作任务一:水泥稳定类结构层施工 工作任务二:二灰稳定类结构层施工 工作任务三:石灰稳定类结构层施工 工作任务四:级配碎(砾)石结构层施工 工作任务五:填隙碎石结

  路面施工 学习情境3:基层和垫层施工 工作任务一:水泥稳定类结构层施工 工作任务二:二灰稳定类结构层施工 工作任务三:石灰稳定类结构层施工 工作任务四:级配碎(砾)石结构层施工 工作任务五:填隙碎石结构层施工 工作任务六:半刚性结构层和砂石类结构层施工质量检测 2020/3/9 1 路面施工 项目:无机结合料稳定类结构层基层施工方案设计 学习目标: 知道常用无机结合料稳定类结构层和砂石类结构层的类型、 特性及其应用; 知道常用无机结合料稳定类结构层和砂石类结构层的施工 工艺 流程,能进行其施工质量控制; 知道无机结合料稳定类结构层和砂石类结构层施工质量检测 项目与检测方法; 会使用随机法选择路面检测位置; 会检测路面的几何尺寸。 2020/3/9 2 路基路面工程 学习单元: 3、无机结合料稳定类基(垫) 层 1、石灰稳定类基层 概念:在粉碎的土和原状松散的土(包括各 种粗、中、细粒土)中掺入适量消解后的石灰和 水,按照一定技术要求,经拌和后,在最佳含 水量时摊铺、压实及养生,其抗压强度符合规 定要求的路面基层称为石灰稳定类基层。 分类:石灰土、石灰砂砾土、石灰碎石土。 2020/3/9 4 1、石灰稳定类基层 在粉碎的土或原状松散的土中掺入一定剂 量的石灰,加水拌和,经摊铺,碾压养护成型 的基层,称石灰土基层。若在其中掺入一定量 的碎(砾)石,则称为石灰碎(砾)石土。土 中加入石灰,可改变土的结构和颗粒组成,减 少土的塑性,降低吸水率和膨胀率,增加土的 强度和耐久性。 2020/3/9 5 1、石灰稳定类基层 ? 石灰稳定土强度形成原理 ? 影响石灰土强度的因素 ? 石灰稳定土基层缩裂防治 ? 石灰稳定土混合料设计 ? 石灰稳定土层的施工 2020/3/9 6 (1)石灰稳定土强度形成原理 石灰加入土中,即与含一定水分的土发生了 一系列物理化学反应和物理力学作用。初期主要 表现在土的结团、塑性降低、最佳含水量增大, 最大密实度的降低等方面。后期变化则主要表现 在结晶体结构的形成,从而提高了土的板体性, 强度和稳定性。 思考:石灰加入土中后主要产生了哪些作用? 研究表明,石灰加入土中后主要产生了离子交换作用、 水化作用、碳酸化作用。 2020/3/9 7 (1)石灰稳定土强度形成原理 离子交换作用→ Ca2+→Na+、H+、K+ 结晶作用 → 火山灰作用 → 碳酸化作用 → 2020/3/9 8 (1)石灰稳定土强度形成原理 1)离子交换作用 离子交换作用几乎是在石灰与土接触后立即 产生的。石灰消解后含大量游离的Ca2+,与土拌 和后,Ca2+即与土颗粒表面的Na+,H+及K+置换, 从而使土颗粒表面被Ca2+包裹,缩小了土颗粒之 间的间距,增加了粘结力,另外还使土颗粒外的 结合水膜厚度减薄,提高了土体的水稳定性,并 由此改变了土的塑性和压实性能。 2020/3/9 9 (1)石灰稳定土强度形成原理 2)水化作用 水化作用又称胶凝作用,指石灰与土中的活 性SiO2,和A12O3起反应,生成硅酸钙和铝酸钙 等化合物。它们在水分的作用下逐渐变硬而形成 晶体,可以认为水化作用是构成石灰土早期强度 的主要原因。 2020/3/9 10 (1)石灰稳定土强度形成原理 3)碳酸化作用 碳酸化作用又称硬化作用,它包含两个结晶 过程: 石灰与空气中的C02起作用生成碳酸钙 (CaCo3),CaCo3为坚硬的结晶体,具有较高 的强度和水稳定性,使土得到加固; 2020/3/9 11 (1)石灰稳定土强度形成原理 3)碳酸化作用 碳酸化作用又称硬化作用,它包含两个结晶 过程: 石灰自身的结晶作用,石灰不断吸收水分, 由胶体逐渐形成晶体。这种晶体能够互相结合, 并能与土粒相结合形成共晶体,将土胶结为整体。 2020/3/9 12 (1)石灰稳定土强度形成原理 3)碳酸化作用 石灰的碳酸化作用和自身的结晶作用都需要 一个相当长的反应时间,这也是石灰土后期强度 形成的主要原因。 2020/3/9 13 (2)影响石灰土强度的因素 思考:影响石灰土强度的主要因素有哪些? 1)影响石灰土强度的主要因素: 土质、灰质和剂量、含水量、密实度、龄期、 养生条件、行车碾压作用等几方面是影响石灰土 强度的主要因素。 2020/3/9 14 (2)影响石灰土强度的因素 (一)土质 石灰的稳定效果与土中粘土颗粒的矿物成分 和含量有关。各种成因的亚砂土、粘土、粉土类 土和粘土类土都可以用石灰稳定,但粘土颗粒所 含活性矿物成分较多,比表面积大,表面能量也 较大,掺入石灰后所发生的物理力学反应及物理 化学反应都比较活跃,石灰土的强度随土的塑性 指数的增加而提高。 2020/3/9 15 (2)影响石灰土强度的因素 (一)土质 图12-4为不同种类土的强度随石灰剂量的变化 情况: ? 粉质粘土的稳定效果最好 ? 重粘土虽然所含粘土颗粒较多,但由于其 不易粉碎和拌和,稳定效果反而较差,而 且易产生收缩裂缝 2020/3/9 16 (2)影响石灰土强度的因素 ? 塑性指数偏低的土,难以碾压成型; ? 塑性指数小于4的土,不宜用石灰稳定; ? 塑性指数为10~20的土易于粉碎均匀,便于 碾压成型,铺筑效果较好; ? 土中某些盐分及腐殖质对石灰土有不良的作 用,硫酸盐含量超过0.8%或腐殖质超过10% 的土类,不宜用石灰稳定。 2020/3/9 17 (2)影响石灰土强度的因素 (二)石灰对土的性质的影响 石灰加入土中后,相互之间即发生强烈作用, 从而使土的性质发生了根本的改变,主要表现在 如下几个方面:强度、压实性、塑性 ? a、强度,石灰土强度的提高与许多因素有 关。但石灰对土的最重要影响是强度的提高。 2020/3/9 18 (2)影响石灰土强度的因素 (二)石灰对土的性质的影响 b、 压实性,石灰的掺入,使土的最佳含水量 增加最大密实度降低(图12-3)。这主要是由于 土颗粒的凝积加上土中有一部分水分被消耗于石 灰与土的水化作用中,而不能有效地减少土颗粒 间的摩擦力。由此也可知道,石灰与土拌和后如 不能及时压实,土的塑性变化将较大,对压实不 利。 2020/3/9 19 (2)影响石灰土强度的因素 (二) 石灰对土的性质的影响 c、塑性,由于离子交换作用,土形成团粒结 构,塑性指数降低。图12-1为多种粘性土掺不同 剂量石灰后塑性指数下降的试验曲线。可以看出, 塑性指数的降低主要由于塑限的提高。图12-2表 示了塑性指数随时间而下降的变化过程,可以看 出,生石灰的反应较消石灰快。 2020/3/9 20 (2)影响石灰土强度的因素 图12-2 土的塑性指数下降速率 图12-1 石灰对粘性土塑性的影响 2020/3/9 21 (2)影响石灰土强度的因素 图 12-3 石灰土的压实 图12-4 石灰土强度随剂量而变化 2020/3/9 22 (2)影响石灰土强度的因素 (三)灰质和剂量 石灰质量应符合Ⅲ级以上的标准,消解后, 也应尽量缩短存放时间,以免碳化而降低石灰的 活性。 石灰剂量:指消石灰占干土重量的百分比。 2020/3/9 23 (2)影响石灰土强度的因素 (三)灰质和剂量 石灰中活性CaO和MgO的含量直接影响石灰 与土的反应程度,也影响到石灰土的强度。 【注】: 石灰剂量相同时: ? CaO和MgO的含量愈高,稳定效果愈好; ? 细度越大,比表面积也愈大,稳定效果愈好; 2020/3/9 24 (2)影响石灰土强度的因素 ? 石灰剂量较低时(小于3%~4%),石灰加 入土中后主要起稳定作用,土的塑性、膨胀 率、聚水量减小,土的密度及强度得到提高 (图12-4) 。 ? 石灰剂量超过一定范围,过多的石灰在土的 空隙中以自由灰的形式存在,反而使石灰土 的强度下降。 ? 常用石灰剂量不低于6%,不高于18%,10%~ 14%较为经济实用。 2020/3/9 25 (2)影响石灰土强度的因素 (四)含水量 水分是石灰土的重要组成部分。它加速石灰与 土的物理化学反应,形成强度。在施工过程中可保 证土团得到最大限度的粉碎和均匀拌和,并使其在 最小压实功能的情况下达到最大密实度。不同土质 的石灰土有不同的最佳含水量,一般而言石灰土的最 佳含水量为素土的最佳含水量与拌和过程中蒸发所需的水 量(约1.5%)和石灰反应过程中所需水量(约为石灰剂量 的20%)之和。 2020/3/9 26 (2)影响石灰土强度的因素 (五)密实度 石灰土强度随密实度增加而增长。石灰土的 密实度每增减1%,其强度可增减 4%,而且密实 的石灰土抗冻性,水稳定性均能得到显著提高, 收缩开裂现象也明显减少。 (六)龄期 石灰土的强度随龄期而增长。一般石灰土初 期强度较低,前期(1-2个月)增长速率较后期快。 2020/3/9 27 (2)影响石灰土强度的因素 (七)养生条件 养生条件主要指温度与湿度。养生条件不同 的石灰土,强度也有一定的差异。温度愈高,强 度增长越快,负温条件下,石灰土的强度几乎停 止增长。 石灰土是一种水硬性材料,强度的形成需要 有一定的温度。在有一定湿度环境下养生,其强 度的形成和增长比在一般空气中养生要好(图125)。 2020/3/9 28 (2)影响石灰土强度的因素 图12-5 石灰土强度增长与 龄期的关系 图12-6 石灰土强度增长与行 车碾压的关系 2020/3/9 29 (2)影响石灰土强度的因素 (八)行车碾压作用 一定但不过量的行车碾压对行石灰土的强 度形成有利。行车碾压可使石灰土的密实度和 强度进一步提高,随着石灰土密实度的提高及 行车荷载的压力作用,使石灰与土颗粒更紧密 接触,并使水分均匀地再分布,从而加速了化 学反应的进行(图12-6) 。 2020/3/9 30 (2)影响石灰土强度的因素 【总结】: 1)土质:塑性指数为15~20的粘性土较好; 粒料和砂性土不宜;有机质含量大不宜。 2)灰质:消石灰粉或生石灰粉,Ⅲ级以上的技 术标准,妥善保管 。 3)含水量:通过标准击实试验确定最佳含水量。 2020/3/9 31 (2)影响石灰土强度的因素 【总结】: 4)石灰剂量:存在最佳石灰剂量,对于粘性 土及粉性土为8%~14%;对砂性土则为9%~ 16%。 5)拌和及压实:土的粉碎程度和拌和的均匀 性;压实度(每增加2%,抗压强度平均增加 14.1%)。 2020/3/9 32 (2)影响石灰土强度的因素 【总结】: (6)养生条件与龄期:温度高可使反应过程加 快,一定的湿度为结晶和火山灰反应提供了必要 的水。强度随龄期而缓慢增长,强度增长期可达 8~10年以上。 2020/3/9 33 (3)石灰稳定土混合料设计 石灰土的强度标准-混合料设计指标 石灰土的强度标准根据相应的公路等级和在 路面结构中的层位而定。在规定温度保湿养生6d、 浸水ld后无侧限抗压强度标准见表。 2020/3/9 34 (3)石灰稳定土混合料设计步骤 【思考】:石灰稳定土混合料设计步骤? 1)制备同一种土样、不同石灰剂量的石灰土混合 料。 2)确定混合料的最佳含水量和最大干密度(用 标准重型击实试验)。 3)按最佳含水量与工地预期达到的压实密度制 备试件,进行强度试验,根据强度标准,选定合 适的石灰剂量。 2020/3/9 35 (3)石灰稳定土混合料设计步骤 1)制备同一种土样、不同石灰剂量的石灰土混合 料。 做基层用:砂砾土和碎石土:5%、6%、7%、 8%、9%。塑性指数小于12的粘性土:10%、12%、 13%、14%、16%。塑性指数大于12的粘性土:5%、 7%、9%、11%、13%。 做底基层用:塑性指数小于12的粘性土:8%、 10%、11%、12%、14%。 塑性指数大于12的粘性土:5%、7%、8%、 9%、11%。 2020/3/9 36 (3)石灰稳定土混合料设计步骤 2)确定混合料的最佳含水量和最大干密度 (用标准重型击实试验)。 至少做三个不同石灰剂量混合料的击实试验, 即最小剂量、中间剂量和最大剂量,其余两个混 合料的最佳含水量和最大干密度用内插法确定。 2020/3/9 37 (3)石灰稳定土混合料设计步骤 3)按最佳含水量与工地预期达到的压实密度 制备试件,进行强度试验,根据强度标准,选定 合适的石灰剂量。 试件在规定温度(冰冻地区20±2℃,非冰冻 地区25±2℃)下保湿养生6d,浸水1d,进行无侧 限抗压强度试验,室内试验的平均抗压强度应符 合 R? Rd 1 ? ZaCv 2020/3/9 38 (3)石灰稳定土混合料设计步骤 【注】:工地实际采用的石灰剂量 应比室内试验确定的剂量稍多一些,集 中厂拌法施工时,可只增加0.5%;路拌 法施工时,宜增加1%。 2020/3/9 39 (4)石灰稳定土基层缩裂防治 【思考】:石灰稳定土基层缩裂防治措施有哪些? 1)控制压实含水量: 石灰稳定土含水量过多产生的干缩裂缝显著, 压实时含水量应略小于最佳含水量。 2)严格控制压实标准 压实度小时产生的干缩比压实度大时严重, 应尽可能达到最大压实度。 3)重视初期养护 干缩发生在成型初期,要重视初期的保湿养 护,保证石灰稳定土表面处于潮湿状况。 2020/3/9 40 (4)石灰稳定土基层缩裂防治 【思考】:石灰稳定土基层缩裂防治措施有哪些? 4)温缩的最不利季节 温缩的最不利季节是材料处于最佳含水量附近, 而且温度高在0~-10℃时,因此施工要在当地气温 进入0℃前一个月结束,以防在不利季节产生严重 温缩。 5) 及早铺筑面层 石灰稳定土施工结束后可及早铺筑面层,使 石灰稳定土基层含水量不发生大的变化,从而减 轻干缩裂缝。 2020/3/9 41 (4)石灰稳定土基层缩裂防治 【思考】:石灰稳定土基层缩裂防治措施有哪些? 6) 掺加集料(砂砾、碎石等 在满足强度要求情况下,尽可能选择较低剂 量的无机结合料;在石灰稳定土中参加60~70﹪ 的集料也可提高其强度、稳定性和抗裂性。 2020/3/9 42 (4)石灰稳定土基层缩裂防治 7) 为了防止基层裂缝的反射措施有哪些? ①设置沥青碎石或沥青贯入式联结层; ②铺筑级配碎石过渡层; ③土工织物夹层; ④应力吸收层(SAMI); ⑤锯缝; ⑥预裂。 2020/3/9 43 (5)石灰稳定土层施工 路拌法施工: ①准备下承层;②施工放样;③摊 铺;④拌和与洒水;⑤整型和碾压; ⑥养生 厂拌法施工: 拌和-摊铺-碾压-养生 2020/3/9 44 (5)石灰稳定土层施工 2020/3/9 45 (5)石灰稳定土层施工 2020/3/9 46

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