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1、1,2018/10/23,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,2,2018/10/23,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
2、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。,3,2018/10/23,思考：（1）水泥稳定类基层强度的影响因素有哪些？ （2）半刚性基层上沥青面层反射裂缝产生的原因？ （3）半刚性基层上沥青面层反射裂缝的防治与处理措施有哪些？,4,2018/10/23,1、水泥稳定类基层,概念：在粉碎的土或原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中，掺入适量的水泥和水，按照技术要求，经拌和摊铺，在最佳含水量下压实及养生成型，其抗压强度符合规定要求，以此修建的路面基层称为水泥稳定类基层。 分类：水泥土、水泥砂砾、水泥稳定碎石（加入一定量的碎（砾）石）。,任务三：无机结合料稳定类基层,5,20
3、18/10/23,1、水泥稳定类基层,水泥土（水泥稳定细粒土：砂性土、粉性土或粘性土）； 水泥砂（细粒土为砂）； 水泥碎石（级配碎石和未筛分碎石）； 水泥石屑（碎石场细筛余料）； 水泥石渣（采石场废料）； 水泥砂砾土和水泥碎石土；,6,2018/10/23,除高塑性粘土和含有机质较多的土外，大多数土都可以用水泥稳定，水泥稳定类基层有良好的整体性、足够的力学强度、足够的抗水性和抗冻性。初期强度高且强度随龄期不断增长。,1、水泥稳定类基层,问题：水泥稳定类材料的适用范围？,水泥稳定集料类适用于各级公路的基层和底基层，水泥稳定细粒土用于各级公路的底基层以及三、四级公路的基层。,7,2018/10/2
4、3,1、水泥稳定类基层,强度形成原理 影响强度的因素 混合料组成设计 水泥稳定土层的施工 反射裂缝的防治,8,2018/10/23,水泥稳定土中水泥用量较少，水泥的水化作用完全在土中进行，土对这一过程有很大的影响，其凝结速度比水泥混凝土的凝结速度要慢。 水泥与土拌和后，水泥中的矿物与土中的水分发生强烈的水化水解作用，同时从溶液中分解出氢氧化钙并形成其它水化物。,（1）水泥稳定土强度形成原理,9,2018/10/23,当水泥的各种水化物生成后，水化物中有的自身继续硬化形成水泥石骨架，有的则与有活性的土反应，其反应主要表现在如下三个方面： 离子交换及团粒化作用 硬凝反应 碳酸化作用,（1）水泥稳定
5、土强度形成原理,10,2018/10/23,（1）水泥稳定土强度形成原理,水泥的水化作用 离子交换作用 化学激发作用 碳酸化作用 ,Ca2+Na+、H+、K+,硅酸三钙：2C3S+6H20C3S2H3+3CH 硅酸二钙：2C2S+4H20C3S2H3+CH 铝酸三钙：C3A+6H2OC3AH6 铁铝酸四钙：C4AF+7H20C4AFH7,4CaO5SiO25H2O、4CaOAl2O319H2O、3CaOAl2O316H2O、CaOA12O310H2O,11,2018/10/23,1）离子交换及团粒化作用 水泥水化后的胶体中，存在着Ca（OH）及Ca2、（OH），其中Ca2和（OH）与土粒表面吸
6、附的金属离子进行当量吸附交换，使大量的土颗粒形成较大的土团。由于水泥的水化物具有强烈的吸附活性，又使土团进一步结合成链条状结构的水泥土。这些水泥土封闭了土团间的空隙，形成坚固的联连，使水泥具有较高的强度。,（1）水泥稳定土强度形成原理,12,2018/10/23,2）化学激发作用（硬凝反应） 随着水化反应深入，溶液中析出大量Ca2，若其数量超过离子交换所需要的数量，则在碱性环境中与粘土中的Si2和Al23进一步发生化学反应，生成不溶于水的稳定结晶矿物进一步提高了土的强度。,（1）水泥稳定土强度形成原理,13,2018/10/23,3）碳酸化作用 水泥水化物中游离的Ca(OH)2不断吸收水中的H
7、CO-3 并和空气中的CO2作用，生成碳酸钙（CaCO3），使土固结，进一步提高土的强度。 水泥稳定土的强度是水泥石的骨架作用与Ca（OH）2的物理化学反应共同作用的结果，Ca（OH）2的物理化学反应使土粒形成稳定的团粒结构，而水泥石则将这些团粒包裹，并连接成坚强的整体。,（1）水泥稳定土强度形成原理,14,2018/10/23,思考：根据前面水泥稳定土强度形成原理分析，影响水泥稳定土强度的因素有哪些？,（2）影响水泥稳定土强度的主要因素,土质、水泥成分和剂量、含水量、工艺过程及养生条件是影响水泥土强度的主要因素。,15,2018/10/23,1）土质，土的类别和性质是影响水泥土强度的重要因素
8、。除有机质或硫酸盐含量较高的土以外，各种砂砾土、砂土、粉土和粘土均可用水泥稳定，但稳定效果因土质而异。,（2）影响水泥稳定土强度的主要因素,16,2018/10/23,2）含水量，水泥土混合料的含水量对水泥土的强度有很大影响。混合料中水份不足时，不能保证水泥的完全水化和水解。水泥土中的水量不适宜时，也不能保证大的土团被粉碎，也不能保证水泥在土中的均匀分布，更难以保证达到压实度的要求。,（2）影响水泥稳定土强度的主要因素,17,2018/10/23,3）水泥成分和剂量 各种水泥均可用于稳定土。但矿物成分不同的水泥稳定效果有一定的差别。水泥土的强度在很大程度上取决于水泥的用量，随着水泥剂量的增加，
9、水泥土的物理化学性质将得到更进一步的提高，但过多的水泥剂量虽可获得较高的强度但不经济。一般应在保证水泥土强度的前提下，采用尽可能低的水泥用量。,（2）影响水泥稳定土强度的因素,18,2018/10/23,3）水泥成分和剂量 水泥土中所需的水泥用量应按强度和耐久性的要求，并考虑其经济性，由试验确定。水泥稳定土所需水泥用量随土中细粒含量增加而增加。,（2）影响水泥稳定土强度的主要因素,19,2018/10/23,图12-8 水泥剂量对水泥土强度的影响,3）水泥成分和剂量,20,2018/10/23,（2）影响水泥稳定土强度的因素,3）水泥品种及剂量 硅酸盐类水泥较好，铝酸盐水泥较差，优先选用终凝时
10、间较长(6h以上)的低强度水泥。水泥稳定土的强度随水泥剂量的增加而增长，但过多的水泥用量，不经济，易开裂，水泥剂量为4%8%较为合理。,21,2018/10/23,4）工艺过程及养生条件 水泥土的强度和稳定性与混合料拌和的均匀性有一定的关系。拌和愈均匀，其强度和稳定性愈高。拌和不均匀时，水泥剂量较少处的强度难以满足设计要求，而水泥剂量较多处则裂缝数量增加。,（2）影响水泥稳定土强度的因素,22,2018/10/23,4）工艺过程及养生条件 从开始加水拌和到完成压实之间的延迟时间长短，对水泥土的密实度和强度有很大的影响。间隔时间过长，水泥已部分凝结，一方面使水泥土难以压实成型，另一方面破坏已凝结
11、水泥的胶凝作用，使水泥土的强度下降。,（2）影响水泥稳定土强度的因素,23,2018/10/23,（2）影响水泥稳定土强度的因素,4）工艺过程及养生条件 达到最佳密实度的含水量，满足完全水化和水解作用的需要。 混合料须拌和均匀并充分压实。水泥土从开始加水拌和到完成压实的延迟时间要尽可能的短，一般要在6h以内。 湿法养生：养生温度愈高，强度增长得愈快。,24,2018/10/23,图12-9所示为两种不同类型的水泥土的强度损失曲线，随着延迟时间的增加，水泥土的强度损失很快增加。因此，有的国家规定，水泥土必须在加水拌和后的2h内完成压实。 水泥土的强度随龄期而增长（图12-10），为使水泥能充分水
12、化，在成型初期应保湿养生，每天洒水的次数和养生时间视气候条件而定。,（2）影响水泥稳定土强度的因素,25,2018/10/23,图12-9 拌和后到压实的延迟时间对水泥土强度的影响（水泥剂量10%）,图12-10 龄期对水泥土强度的影响（水泥剂量5%）,26,2018/10/23,（3）水泥稳定土混合料设计,水泥土的强度标准-混合料设计指标 水泥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，7d无侧限抗压强度标准：,27,2018/10/23,（4）水泥稳定土混合料设计步骤,水泥稳定土混合料设计按什么步骤进行？,1）制备同一种土样、不同水泥剂量的水泥稳定土混合料； 2）确定混合料的最
13、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，选定合适的水泥剂量。,28,2018/10/23,（4）水泥稳定土混合料设计步骤,1）制备同一种土样、不同水泥剂量的水泥稳定土混合料 做基层用： 中粒土和粗粒土：3%、4%、5%、6%、7%； 塑性指数小于12的土：5%、7%、8%、9%、11%； 其他细粒土：8%、10%、12%、14%、16%。,29,2018/10/23,（4）水泥稳定土混合料设计步骤,1）制备同一种土样、不同水泥剂量的水泥稳定土混合料 做底基层用： 中粒土和粗粒土：3%、4%、5%、6%、7%；
14、塑性指数小于12的土：4%、5%、6%、7%、9%； 其他细粒土：6%、8%、9%、10%、12%。,30,2018/10/23,（4）水泥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） 至少做三个不同水泥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。,31,2018/10/23,（4）水泥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，选定合适的水泥剂量。 进行7d无侧限抗压强度试验，室内试验的平均抗压强度应符合,32,2018/10/23,（4
15、）水泥稳定土混合料设计步骤,工地实际采用的水泥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%。,33,2018/10/23,（5）水泥稳定土基层施工,宜用厂拌法拌制混合料，并用摊铺机摊铺。施工期的最低气温应在5以上，冰冻地区应在第一次重冰冻(-3-5)到来之前半个月到一个月完成。,34,2018/10/23,（5）水泥稳定土层施工,路拌法施工工序： 准备下承层施工放样备料摊铺土和集料洒水闷料整平和轻压摆放和摊铺水泥拌合（干拌）加水并湿拌整形碾压接缝和调头处的处理养生及交通管制。,35,2018/10/23,（5）水泥稳定土层施工,36,2018
16、/10/23,（5）水泥稳定土基层施工,摊铺与碾压,37,2018/10/23,整形碾压,38,2018/10/23,39,2018/10/23,40,2018/10/23,为了减少半刚性基层上沥青面层由于水泥稳定基层的收缩裂缝而产生反射裂缝或对应裂缝，应尽可能采取必要的有效措施来减少水泥稳定类基层本身的收缩裂缝。,（6）减少水泥稳定土基层收缩裂缝的措施,41,2018/10/23,（6）减少水泥稳定土基层收缩裂缝的措施,1）控制集料中细料的含量和塑性指数,3）在达到强度标准前提下，采用最小水泥剂量,2）控制水泥稳定类基层混合料的干缩,4）严格控制施工碾压的含水量,5） 及早铺筑面层,42,2018/10/23,基层产生裂缝以后，在温度应力和行车荷载的作用下，裂缝逐渐反射到沥青混凝土面层，路面的裂缝形式与基层裂缝形式基本一致。对于半刚性基层以横向裂缝居多，主要由于半刚性基层产生的温缩开裂而引起的反射裂缝。,（7）防止反射裂缝的产生,
