无机结合料稳定基层.docx

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无机结合料稳定基层

石灰稳定土

　　石灰稳定土将消石灰粉或生石灰粉掺人各种粉碎或原来松散的土中，经拌合、压实及养护后得到的混合料，称为石灰稳定土。

它包括石灰土、石灰稳定砂砾土、石灰碎石土等。

石灰稳定土具有一定的强度和耐水性。

广泛用作建筑物的基础、地面的垫层及道路的路面基层。

水泥稳定土

　　水泥稳定土是用水泥做结合料所得的混合料的一个广义的名称，它既包括用水泥稳定各种细粒土，也包括用水泥稳定各种中粒土和粗粒土。

　　在经过粉碎的或原来松散的土中，掺入足量的水泥和水，经拌和得到的混合料在压实和养生后，当其抗压强度符合规定的要求时，称为水泥稳定土。

用水泥稳定细粒土得到的强度符合要求的混合料，视所用的土类而定，可简称为水泥土、水泥砂或水泥石屑等。

用水泥稳定中粒土和粗粒土得到的强度符合要求的混合料，视所用原材料而定，可简称为水泥碎石、水泥砂砾等。

　　在稳定各种土时，时常根据设计强度和耐久性等要求，以及地方材料的供应情况，同时用水泥和石灰、水泥和粉煤灰稳定某种土得到的混合料，简称综合稳定土。

　　另外，仅使用少量水泥改善各种土的塑性指数或提高其强度（如cDR值）而达不到水泥稳定土规定的强度要求时，这种材料可称为水泥改善土。

　　水泥稳定土的适用范围:

　　水泥稳定土可适用于各级公路的基层和底基层，但水泥土不得用做二级和二级以上公路高级路面的基层。

水泥稳定中粒土和粗粒土用做基层时，水泥剂量不宜超过6%。

必要时，应首先改善集料的级配，然后用水泥稳定。

　　在只能使用水泥稳定细粒土做基层时或水泥稳定集料的强度要求明显大于规定时，水泥剂量不受此限制。

　　水泥稳定土对土的要求:

　　对土的一般要求是易于破碎，满足一定的级配，便于碾压成型。

高速公路工程上用于水泥稳定层的土，通常按照土中组成颗粒（包括碎石、砾石、砂颗粒，不包括土块和土团）的粒径大小和组成，将土分为下列三种：

　　细粒土：

颗粒的最大粒径小于9.5mm，且其中小于2.36mm的颗粒含量不小于90%（如塑性指数不同的各种粘性土、粉性土、砂性土、砂和石屑等）。

　　中粒土：

颗粒的最大粒径小于26.5mm，且其中小于19.0mm的颗粒含量不小于90%（如沙砾石、碎石土、级配沙砾、级配碎石等）。

　　粗粒土：

颗粒的最大粒径小于37.5mm，且其中小于31.5mm的颗粒含量不小于90%（如沙砾石、碎石土、级配沙砾、级配碎石等）。

　　水泥稳定土结构层的施工:

　　水泥稳定土结构层宜在春末和气温较高季节组织施工。

施工期的日最低气温应在5℃以上，在有冰冻的地区，并应在第1次重冰冻（-3~-5℃）到来之前半个月到一个月完成。

　　在雨季施工水泥稳定土，特别是水泥土结构层时，应特别注意气候变化，勿使水泥和混合料遭雨淋。

降应时应停止施工，但已经摊铺的水泥混合料应尽快碾压密实。

路拌法施工时，应采取措施排除下承层表面的水，勿使运到路上的集料过分潮湿。

　　水泥稳定土结构层施工时，应遵守下列规定：

（1）土块应尽可能粉碎，土块最大尺寸不应大于15mm。

（2）配料应准确。

　　（3）路拌法施工时水泥应摊铺均匀。

　　（4）洒水、拌和均匀。

　　（5）应严格控制基层厚度和高程，其路拱横坡应与面层一致。

　　（6）应在混合料处于或略大于最佳含水量（气候炎热干燥时，基层混合料可大1%~2%）时进行碾压，直到达到下列按重型击实试验法确定的要求压实度（最低要求）。

基层：

高速公路和一级公路

98%

二级和二级以下公路

水泥稳定中粒土和粗粒土

97%

水泥稳定细粒土

93%

　　底基层：

高速公路和一级公路

水泥稳定中粒土和粗粒土

97%

水泥稳定细粒土

95%

二级和二级以下公路

水泥稳定中粒土和粗粒土

95%

水泥稳定细粒土

93%

　　由于当前有多种大能量压路机，宜提高压实度1%~2%。

二灰土简介

二灰土是用石灰和粉煤灰按一定比例与混合后的一种无机材料。

　　它的具体名称视所用土的不同而定，二灰与砂砾称二灰砂砾土，二灰与碎石称二灰碎石土，二灰土与细粒土称二灰土，二灰与工业废渣称二灰渣。

近二十多年来，石灰、粉煤灰用作添加于天然细粒土或粘土中的稳定性材料越来越常见，特别在道路工程中的路基施工中，这主要是路基填料用量大，石灰和粉煤灰的材料来源比较广泛，而且价格低廉，施工简单，力学性能和水稳性好，成为土质改良的重要方法。

我国公路部门在许多公路建设中（特别是高等级公路）都有用二灰稳定土，铁路部门在路基病害的治理方法也大量应用了改良土，而且在新线的建设中也有应用。

同时也应注意到由于二灰土强度、密度的影响因素比较多，也比较复杂，若掌握不好，轻则影响质量，重则导致失败，本文的目的正是就二灰土的配比优化选择和时间效应问题进行探讨，并为二灰土在黄土地基处理中的应用提供了理论依据。

　　二灰稳定土施工质量控制是保证工程质量的关键，只有科学组织施工，才能做出高质量的二灰土结构来。

　　所谓二灰土顾名思义是由石灰、粉煤灰、土三种无机物有机组合，通过专门的设备，拌和、摊铺到碾压成型形成一种路用承重层材料。

一、二灰土的特性

1.、二灰土具有较高强度

　　二灰土成型后，虽然早期强度偏低，在气温较高的季节，如夏天7天无侧限抗压强度能达到0.6--0.8Mpa，在春天及秋天7天无侧限抗压强度能达到0.5Mpa左右，但二灰土后期强度高，一个月在夏季能达到1.7--2.0Mpa，二个月能达到3Mpa，以后强度还不断慢慢增长，因此，二灰土具有较高强度的一种路面结构层。

2、二灰土整体性好

　　二灰土成型后，经过一段时间的养护，其强度逐渐增高，最后形成一个有机的整体，形成整体的原因有两种，首先是由于石灰、粉煤灰含有许多化学活性物其中氧化钙、二氧化硅物质所形成的离子与粘土颗粒的离子发生化学、物理反应，从而形成大团粒结晶体，具有很高的强度；其次是由于机械的物理力学作用，二灰土摊平后，经过重型压实机具将其密实，使二灰土形成紧密的结合体；第一种情况是二灰土形成强度、板结的主要原理；第二种情况则是二灰土中强度形成的必要条件。

因此，二灰土经过密实后具有良好的整体性。

3、二灰土具有良好的水稳性和抗低温能力

　　由于二灰土内部的物理化学反应，从而形成致密的整体，雨水不容易渗透，同时因为二灰土的化学反应有放热现象，致使在低温季度施工二灰土的强度仍不断增高，天津疏港公路在三月中旬施工的二灰土，通过现场检测7天强度能在0.4Mpa以上能充分说明二灰土抗低温能力。

4、二灰土施工方便

　　由于二灰土强度上来慢、是因为其物理化学反应也较之缓慢，因此从拌合到摊铺、碾压均有较长的操作时间，便于掌握不象水泥稳定材料从拌合到碾压只能在初凝时间内完成，一般控制在4～5小时之内。

而二灰土从拌合到碾压成型，可以延长1～2天，对其强度没有太大的影响，所以，施工时受雨水、机械设备、人为因素的影响相对要小得多，施工二灰土相对比较容易和方便。

5、二灰土造价相对较为经济

　　要达到同样强度指标的二灰土与水泥稳定土造价比较，以15cm厚度为例，其二灰土材料成本较水泥稳定土成本低0.4～0.8元/m2（衡水106线和天津疏港公路报价综合中价）。

同时，有效地利用了工业废料，减少了环境污染，对环保起着助进作用。

6、二灰土提高了土源利用率

　　特别对于低塑和高塑的土质，二灰的加入起到了改善作用，众所周知，对塑指小于12的土质，仅靠石灰稳定效果不理想，7天无侧限强度在0.5Mpa左右，达不到规范要求0.7Mpa，而通过石灰、粉煤灰两种材料进行稳定，则其强度明显改观，98年我公司承揽的衡水106项目，7天强度达0.6Mpa以上，30天后达到1.7Mpa，当地的土源塑指均在12以下，而相对应的天津疏港公路在塘沽区段土质塑指均在23以上，仅靠石灰稳定很难搅拌成型，总有不少大于5cm的土颗粒存在，因此，其拌合不均匀，但通过采用二灰土稳定后，先将粉煤灰与土预拌存放一段时间后，再与石灰搅拌在一起使较大颗粒的土块易于打开，搅拌也比较均匀，压实后强度也特别高。

　　由于二灰土具有以上诸多优点，因此，在北方具备条件的地方，比较广泛的采用二灰土这种材料作为道路底基层或基层，收到了良好的经济与社会效益。

二、二灰土的施工质量控制

　　尽管二灰土具有良好特性，但如果施工缺乏科学知识，不按操作规程办事，很容易出现弹簧、起皮、裂缝等常见病害，因此，本人就近几年对二灰土施工所了解和掌握到的一些情况，谈谈个人的一些看法。

（一）、二灰土的组成设计

　　二灰土的组成设计也象水泥稳定集料一样十分重要，不能等闲视之，优秀的组成设计不仅能满足设计和规范要求，同时能节约成本，因此，作为施工企业应高度重视。

1）、二灰土的选材

　　石灰应满足三级灰以上，充分消解，具有较强的化学活性，即石灰不能长时间存放，长时间存放会导致失效，因为它是二灰土中的主化剂。

因此，对石灰品质要有较高的要求。

粉煤灰材料差别较大，有的厂家出的粉煤灰颗粒细，烧失量也小，有的厂家出的粉煤灰烧失量大，且颗粒粗，品质不稳定，由于粉煤灰是二灰土的第二固化剂，对其强度有较大影响，实验表明，细度模量小，浇失量小的粉煤灰配置稳定性明显好于粉煤颗粒粗、烧失量大的二灰土，所以，在选粉煤灰要注重挑颗粒小、烧失量小的粉煤灰作为二灰土原材料。

　　土在二灰土中所占的比例较大，它起到混合料骨架作用。

有关试验资料表明，在同种二灰土比例的情况下，随着土质的塑指变化而发生变化，特别是塑指10～20之间其二灰土强度变化尤为明显，塑指高二灰土强度亦高。

但由于土质塑指越高越难以粉碎，不便于施工（特别是塑指在20以上），因此，选择土的时候要挑选塑塑指在13～18之间的比较理想，既容易满足二灰土强度要求，又满足施工的和易性。

2）配合比设计

　　首先由试验室确定二灰土三种材料各自的比例，试验时一般固定一组材料用量不变，然后调其他两种材料比例，我们通过106线的试验可以看出，石灰用量从8%增加14%，其强度不断增加，早期强度尤为明显，但到14%以后，其强度并不明显。

而粉煤灰用量从15%～45%增加含量其强度也不断增加，特别是后期强度（1个月、2个月）比较明显，但45%以后，强度反而下降，这说明粉煤灰到45%是极限，但粉煤灰用量越大，由于是灰质，因此，施工难度就越大。

　　试验配比要遵循经济合理，早期强度高，便于施工的原则，对于华北地区比较经济又满足设计和规范要求的比例为：

石灰：

粉煤灰：

土为（8～12）：

（30～40）：

（48～62）在施工时试配比可以参照上面的比例进行试验和调整，从而选择最佳配合比。

（二）施工技术质量控制

1、二灰土的拌合

　　二灰土的拌制可以采用两种拌合方法，一是路拌，即先在路基将土方摊开，然后铺上粉煤灰，最后铺上石灰将三种材料采用灰土拌合机拌合均匀；二是采用厂拌，即将二灰土采用稳定土拌合机集中拌合，然后拉到路基上。

从经济造价上讲路拌可能略为经济些，但从质量速度来讲厂拌要占一定的优势，特别是对于集中取土来讲，其优势更加明显，作者偏向集中厂拌这一方法。

　　无论是路拌还是厂拌要求三种材料拌合均匀颜色一致，在拌合过程中应掌握下列原则。

　　对于路拌而言，1）要掌握各种材料虚摊厚度（由试验取样确定），2）布灰（石灰、粉煤灰）布土要均匀，厚薄一致，特别是粉煤灰、石灰应码成标准断面，形成长条，然后用人工均匀洒开，并有现场技术人员或测量人员随时检测其厚度，发现有不均匀情况要及时处理，3）拌合之前要先进行洒水，拌合一遍后，抽样检测含水量，如果不够再进行第二次洒水，含水量要比最佳含水量大2～3个百分点，然后再拌合1～2遍使之形成较均匀的二灰土，4）拌合时要特别注意是否有夹层从以往施工情况来看，都不同程度的存在夹层情况，如果处理不好将带来严重恶果，102京哈一级路三河段其中2km左右就是由于灰土拌合不彻底，路基与灰土之间形成1～2cm厚的夹层，通车不到半年路面出现严重龟裂而导致全面返工，究其原因就是由于夹层所引起的，酿成了不良社会影响和较大经济损失。

在路拌时特别是拌合机性能不太好，且遇旧路改建路基顶凹凸不平，则最容易出现夹层情况，因此，必须加强检测密度，发现后及时处理，如果遇到大面积这种情况，而并非机械操作人员的原因，那么，拌合一遍后，就应将灰土铲成堆，然后再摊开进行第二、第三次拌合，如果是厂拌就不会出现夹层情况，因此，厂拌优于路拌原因就在这里。

　　对于厂拌而言，其配合比、含水量、拌合的均匀性就比较好控制，而厂拌要注意的是土质不能过湿，形成大团粒，而影响搅拌，遇到这种情况时，应先将土方塑化处理，既先预加一部分石灰进行闷灰处理，使之砂化，颗粒变细，便于拌合。

其次对于石灰、粉煤灰拌合之前预加一部分水，使之不过于干燥，拌合时杨尘，避免污染环境，但加水不能过大，使之形成团粒，这样不利于二灰土搅拌均匀。

2、二灰土的摊铺碾压

　　如果是路拌，二灰土拌合均匀后即采用平地机进行平整，如果是厂拌，则先用推土机摊开初平，然后再用平地机进行精平。

碾压应遵循先稳压后振压再静压的原则，既用轻型压路机进行碾压，使二灰土稳定，然后用振动压路机碾压1～2遍，最后用18～21t三轮压机碾压2～3遍达到压实度标准。

三、二灰土容易出现的质量问题

　　在施工过程中二灰土容易出现的质量问题，集中表现在不好成型，主要有三个方面，表层起皮，弹簧和裂缝。

1、表层起皮现象

　　二灰土表层起皮既影响美观又影响路面质量，由于这些起皮很容易形成夹层，起皮现象归纳起来有两种情况：

第一是由于表层过湿，碾压时掌握不好二灰土被压路机轮子粘起，而出现的麻麻点点，并越积越多，第二是由于表层含水量过小，碾压时发生推移而起皮，对于第一种情况而言，碾压时要掌握好时间，待表层接近最佳含水量时进行碾压，第二种情况的出现则比较麻烦，若是整层灰土含水量均小于最佳含水量则应重新洒水补充水份后再拌合。

若是因表面2～3cm厚二灰土含水量不够，则先洒水补充水份待表面二灰土接近最佳含水量不发生粘轮而进行碾压。

2、二灰土弹簧现象

　　二灰土弹簧现象有两种情况，一是由于二灰土过干出现干弹簧，二是由于二灰土过湿而出现湿弹簧，二灰土最佳含水量比较大，一般在19%左右，随着粉煤灰比例增加，最佳含水量也增大，因此，在二灰土拌合之后要控制好含水量，尽量减少弹簧现象的出现，从而加快施工进度。

3、二灰土的裂缝现象

　　二灰土由于配比、施工、养护不当很容易产生裂缝，在天津疏港公路于庄子以西20km左右二灰土开裂特别明显，有的缝宽达4～5mm，而且纵横交错，有的深度4～5cm，而有的则整层裂透。

严重影响路面基层的整体性和灰土强度，为此，局部路段进行了返工，而在疏港公路施工我公司承建8km却有没有出现这种情况，通过对比分析，我们认为裂与不裂跟下列因素有直接关系。

　　1）土质问题的影响

　　土质塑指越高则二灰土出现的裂缝机率越多，这是因为塑指高的土有较强的伸缩性，遇水发胀，烘干则收缩，因此在选择二灰土的土质时，应选择塑指在20以下的土质，但不能低于10，如果塑指太低则影响二灰土强度。

　　2）配合比的影响

　　二灰土三种材料若土的比例越大，则二灰土出现裂缝的机率越高，这是因为土对水的敏感程度要比石灰、粉煤灰大，因此，在二灰土配比时要尽量控制土的比例，由于土比粉煤灰便宜，因此，有些单位采取增大土的比例，减少粉煤灰用量，从而降低成本，殊不知产生的裂缝将要严重得多。

象天津疏港公路于庄子以西就基于这一情况而产生。

　　3）含水量的影响

　　由于二灰土中有大部分粉煤灰、石灰成份对水的敏感性相对较弱，而施工时其含水量略比最佳含水量偏大2～3%，容易成型，且不起皮，并容易压实，但由于含水量增大，加上成型以后，水份的蒸发速度快，因此，二灰土中的土产生激烈的收缩从而导致二灰土开裂，含水量越大开裂的程度就越宽越深。

养护不及时产生裂缝

　　由于二灰土是接近或略大于最佳含水量时碾压成型的，成型以后，二灰土得不到及时养护，则容易产生表面开裂，这种开裂如果不与土质互相影响，则开裂程度是轻微的，且深度较浅，但如果与上面三种情况叠加在一起，则将产生较深、越宽、面积较大的龟裂。

另一个主要原因则是石灰、粉煤灰含有较高的化学活性物，象二氧化钙起一系列物理化学反应。

发生反应时需要吸收水分子形成晶体变成晶体颗粒，同时在反应过程中进行放热也要蒸发一部分水份，在初期反应较快，如果水份得不到及时的补充，则很容易发生收缩裂缝，因此，二灰土成型后养护十分重要，一般最少七天。

如果在上面层不能及时覆盖且洒水养护困难间断时间较长的话，可以采取覆盖土养生的办法，从而保证二灰土水份缓慢蒸发，避免裂缝增多增大。

　　综上所述三种常见质量问题，大多与含水量有关，控制好含水量则是二灰土成功的一个关键，因此，作为施工人员必须严格掌握二灰土的含水量控制，在春、夏交接阶段由于气温高水份蒸发快，那么含水量略为比最佳含水量偏大2～3%，如果在雨季或夏、秋交接时间，经常下雨，则施工含水量控制在最佳含水量为好，同时要特别注意的是含水量的检测方法，用烧失量检测二灰土含水量可能出现较大偏差，这是因为二灰土中的粉煤灰由于含有易燃物质煤，在作烧失量的时候粉煤灰有一部分物质被烧掉而总重量变轻，如果将这一部分烧失量当作含水量那么肯定会出现含水量偏低而不准，这种情况曾在一些施工单位出现过，明明测出二灰土含水量略大于或接近最佳含水量，而碾压起来却都很难成型，甚至出现严重起皮，从拌合均匀性，碾压机具的配备找原因，就是找不出问题的症结，后偶然发现水车出故障的地方由于流水较多，碾压后非但不起皮，反而发青发亮，这说明还是含水量小，继而推断到含水量测定不准从而找出了是由于粉煤灰烧失量的原因。

采用烧失量测定含水量速度比较快，这方法也可以采用，但是这种试验手段使用之前，必须由烘干法与烧失量多作几组对比试验从而确定同一路段、同一级配粉煤灰的烧失量，这样就在烧失量的基础上减去确定的粉煤灰烧失量即得出实际含水量，来指导施工。

　　值得一提的是应特别注意平整过程中二灰土表层水份的蒸发损失，因此要求上料时，二灰土略为高1～2cm，由平地机刮送往前推移，随着二灰土多余料的增加施工人员可以借助装载机运送，这样做可以达到两个目的。

一是杜绝了薄层贴补；二是减慢了二灰土表面的水份蒸发，这道工序十分关键，要求现场施工人员要严格掌握，能收到事半功倍的作用。

　　二灰土施工并没有多大的技术难题，但如果掌握不好就可能带来上述质量问题的出现，因此，我们应不断的摸索和掌握一定的施工技巧，使之形成一套完整的施工工法，少走弯路，把科学技术变成生产力，更好的为施工人员服务。

级配碎石

1．基本概念

　　由各种大小不同粒级集料组成的混合料，当其级配符合技术规范的规定时，称其为级配型集料。

级配型集料包括级配碎石、级配碎砾石（碎石和砂砾的混合料，也常将砾石中的超尺寸颗粒砸碎后与砂砾一起组成碎砾石）和级配砾石（或称级配砂砾）。

　　粗、细碎石集料和石屑各占一定比例的混合料，当其颗粒组成符合密实级配要求时，称为级配碎石。

级配碎石——般是由预先筛分成几个（如四个）大小不同粒级的碎石组配而成，也町用未筛分碎石和石屑组配成。

未筛分碎石指控制最大粒径（仅过一个规定筛孔的筛）后，由碎石机轧制的未经筛分的碎石料。

石屑指碎石场孔径5mm筛下的筛余料，其实际颗粒组成常为0—10mm，并具有良好的级配。

缺乏石屑时，也可以添加细砂砾或粗砂，但其强度和稳定性不如添加石屑的级配碎石。

也可以用颗粒组成合适的含细集料较多的砂砾与未筛分碎石配合成级配碎砾石。

2．适用范围

　　级配型集料町以用做沥青路面和水泥混凝上路面的基层和底基层，也可用做路基改善层。

在排水良好的前提下，级配型集料可在不同气候区用于不同交通等级的道路上。

在潮湿多雨地区使用级配型集料特别有利。

　　级配型集料用做路面的不同层次或用于路面中的不同位置，取决于材料本身的特性、材料的质量、气候条件、交通组成和交通量及每个国家、每个地区的使用经验。

　　一般而言，在路面结构中使用级配集料有三种方法：

　　①在轻交通道路上用做路面或薄沥青面层下。

几乎所有的国家都采用这种结构。

　　②在重交通道路上用在厚沥青面层下。

在这种情况，可能有两种力’式，一是施工质量很好的高质量的级配碎石，直接用在厚沥青面层下作为基层，另一种是施工质量略次的级配集料用于较深的位置，通常用于有结合料基层的下面。

　　③不少国家常将级配碎石用做沥青面与水硬性结合料处治基层之间的中间层，以减少水硬性结合料处治层反射到沥青面层上的干缩裂缝，即减轻反射裂缝，也有利于排除路面结构层中的水，减少甚至消除基层的冲刷现象。

这种路面结构，又常称之为“倒装结构”。

　　使用级配型集料的两个决定性因素是施工质量和轴荷载。

当这两个条件有利时，级配碎石即使在薄沥青面层或沥青表面处治下也会上作得很好。

当轴荷载较重时，在某一交通水平以上，这种级配碎石基层上直接加铺薄沥青面层结构就不合适了。

水稳层（水泥稳定碎石）简介

　　水稳层是水泥稳定碎石层的简称，即采用水泥固结级配碎石，通过压实完成

　　水稳的配合比应事先在实验室内进行配合比试配，以确定水泥参量和粗细集料比例，同时确定最大干密度。

　　量大可采用水稳搅拌站拌合。

　　施工可用人工、平地机和摊铺机等方法，在水泥初凝前用压路机至设计压实度。

　　施工完后应对水稳进行洒水养护

　　水稳层是水泥稳定碎石层的简称，即采用水泥固结级配碎石，通过压实完成。

　　4%～6%是水泥掺量。