第六章河南城建學院
《道路建築材料》 課時授課計畫
課題：無機結合料穩定材料組成及強度形成原理
目的要求：1．描述無機結合料穩定材料組成
2．敘述無機結合料穩定材料的形成原理
重點和難點：重點：對原材料的要求
編寫教師：朱凱
無機結合料穩定材料常用作路面基層材料，是在粉碎或原狀的土（或砂礫）中摻入一定量的無機膠結材料和適量的水，經拌和、壓實與養生後，得到的具有較高後期強度，整體性和水穩定性均較好的材料。
由於無機結合料穩定材料耐磨性差，具有較大的變形能力，剛度介於柔性路面材料和剛性路面材料之間，故常將這類材料稱為半剛性材料，以此修築的基層或底基層亦稱半剛性基層（或底基層）。
一、無機結合穩定材料的組成
1．無機結合穩定材料的分類
1） 根據無機結合穩定材料組成的集料將其分為兩大類
1 穩定土類
②穩定粒料類：在粉碎或原狀鬆散的土中摻入一定量的無機結合材料形成的稱為穩定土類（如：水泥穩定土、等），在鬆散的碎石或砂礫中摻入一定量的無機結合材料形成的稱為穩定粒料類（如：
水泥穩定碎石、水泥穩定砂礫等）。
2） 按無機膠結材料的種類可分為四大類：
1 用水泥穩定的混合料稱為水泥穩定類（如：水泥穩定土、水泥穩定砂礫等）
②用石灰穩定的混合料稱為石灰穩定類（如：石灰穩定土等）；
③同時用水泥和石灰穩定的混合料稱為綜合穩定類（如：綜合穩定土、綜合穩定砂礫等）；④用一定量的石灰和工業廢渣穩定的混合料稱為石灰工業廢渣穩定類。
2．無機結合料穩定土組成材料及要求
1）土除有機質或硫酸鹽含量高的土以外，各類砂礫土、砂土、粉土和粘土都可以用作無機結合穩定材料。一般規定用於穩定土的液限不大於40，塑性指數不大於20。級配良好的土用作無機結合穩定料時，既可以節約無機結合料的用量，又可以取得滿意的效果。
重粘土中粘土顆粒含量多，不易粉碎、拌和，用石灰穩定時，容易使路面造成縮裂。粉質粘土的穩定效果最佳。用水泥穩定重粘土時，同樣因不易粉碎、拌和，會造成水泥用量過高，經濟性差。
2）無機結合料
（1）水泥
各類水泥都可以用於穩定土，水泥的礦物成分和分散度對其穩定效果有明顯影響。對同一種土，矽酸鹽水泥比鋁酸鹽水泥穩定效果好。在水泥礦物成分相同、硬化條件相似的情況下，其強度隨水泥比表面積和活性的增大而提高。
穩定土的強度還與水泥用量有關，一般說來：水泥劑量愈大，穩定土的強度愈高，但過多的水泥用量，雖獲得了較高的強度，但在經濟上不一定合理，在效果上也不明顯，而且容易開裂。所以水泥用量不存在最佳水泥用量，而存在乙個經濟用量。
通常在保證土的性質能起根本變化，且能保證穩定土達到所規定的強度和穩定性的前提下，取盡可能低的水泥用量。
（2）石灰
石灰劑量對石灰土強度影響顯著，石灰劑量較低（小於3%～4%）時，石灰主要起穩定作用，土的塑性、膨脹性、吸水量減小，使土的密實度、強度得到改善。隨著劑量的增加，強度和穩定性均提高，但劑量超過一定範圍時，強度反而降低。石灰的最佳劑量，對粘性土和粉性土為乾土重的8%～16%，對砂性土為乾土重的10%～18%。
劑量的確定應根據結構層技術要求進行混合料組成設計。
（3）工業廢渣
① 粉煤灰
石灰粉煤灰可用來穩定各種粒料和土，又稱二灰土。
粉煤灰中sio2、al2o3和fe2o3的總含量應大於70%，燒失量不應超過20%；其比面積宜大於2500cm2/g。幹和溼粉煤灰都可以應用，溼粉煤灰的含水量不宜超過35%，幹粉煤灰如堆積在空地上應加水，防止飛揚造成汙染。使用時，應將凝固的粉煤灰塊打碎或過篩，同時清除有害雜質。
② 煤渣
煤渣是煤經鍋爐燃燒後的殘渣，它的主要成分是sio2和al2o3，它的松幹密度在700～1100kg/m3之間。煤渣的最大粒徑不應大於30mm，顆粒組成宜有一定級配，且不宜含雜質。
3）水水分是穩定土的乙個重要組成部分，一般飲用水均滿足要求，其技術指標符合水泥混凝土用水標準。最佳含水量用標準擊實試驗確定。
[注意]組成材料對性質的影響
二、無機結合料穩定材料形成原理
（一）石灰穩定土強度形成原理
1．離子交換作用
2．結晶作用
熟石灰與水作用生成熟石灰結晶網格，其化學反應式為：
由於結晶作用，把土粒膠結成整體，使石灰土的整體強度得到提高。
3．火山灰作用
熟石灰的游離ca2+與土中的活性氧化矽sio2和氧化鋁al2o3作用生成含水的矽酸鈣和含水的鋁酸鈣，它們在水分作用下能夠逐漸硬結，其反應式為：
4．碳酸化作用
灰土中的ca(oh)2與空氣中的co2作用，生成caco3結晶，其化學反應式為：
caco3是堅硬的結晶體，它和其生成的複雜鹽類把土粒膠結起來，從而大大提高了土的強度和整體性。
結晶作用和碳酸化作用使石灰土的後期整體性、強度和穩定性得到提高。
由於石灰與土發生了一系列的相互作用，從而使土的性質發生根本的改變。在初期，主要表現為土的結團、塑性降低、最佳含水量增大和最大密實度減少等，後要表現為結晶結構的形成，從而提高其整體性、強度和穩定性。
（二）水泥穩定土強度形成原理
在利用水泥來穩定土的過程中，水泥、土和水之間發生了多種非常複雜的作用，從而使土的效能發生了明顯的變化。這些作用可以分為：
① 化學作用：如水泥顆粒的水化、硬化作用，有機物的聚合作用，以及水泥水化產物與粘土礦物之間的化學作用等。
②物理-化學作用：如粘土顆粒與水泥及水泥水化產生物之間的吸附作用，微粒的凝聚作用，水及水化產物的擴散、滲透作用，水化產物的溶解、結晶作用等。
③物理作用：如土塊的機械粉碎作用，混合料的拌和、壓實作用等
現就其中的一些主要作用過程介紹如下：
1．硬凝反應
硬凝反應也是水泥的水化反應。在水泥穩定土中，首先發生的是水泥自身的水化反應，在選用水泥時，在其它條件相同情況下，應優先選用矽酸鹽水泥，必要時還應對水泥穩定土進行「補鈣」，以提高混合料中的鹼度。
2．離子交換作用
當溶液中富含ca2+時，因為ca2+的電價高於na+、k+等離子，因此與電位離子的吸引力較強，從而取代了na+、k+，成為反離子，同時ca2+的雙電層電位的降低速度加快。因而使電動電位減小、雙電層的厚度降低，使粘土顆粒之間的距離減小，相互靠攏，導致土的凝聚，從而改變土的塑性，使土具有一定的強度和穩定度。這種作用就稱為離子交換作用。
3．化學激發作用
土的礦物組成基本上都屬於矽鋁酸鹽，其中含有大量的矽氧四面體和鋁氧八面體。在通常情況下，這些礦物具有比較高的穩定性，但當粘土顆粒周圍介質的ph值增加到一定程度時，粘土礦物中的部分sio2和 al2o3的活性將被激發出來，與溶液中的ca2+進行反應，生成新的礦物，這些礦物主要是矽酸鈣和鋁酸鈣系列。
4．碳酸化作用
水泥水化生成的ca(oh)2，除了可與粘土礦物發生化學反應外，還可進一步與空氣中的co2發生碳化反應並生成碳酸鈣晶體。
河南城建學院
《道路建築材料》 課時授課計畫
課題：無機結合料穩定技術性質及組成設計
目的要求：1．描述無機結合料穩定材料技術性質
2．敘述無機結合料穩定材料的組成設計
重點和難點：重點：技術性質的影響因素
編寫教師：朱凱
一、無機結合料穩定材料的技術性質
（一）強度
無機結合穩定材料的抗壓強度採用的是飽水狀態下的無側抗壓強度。
1．試件尺寸
無機結合穩定材料的抗壓強度試件採用的都是高∶直徑=1∶1的圓柱體，不同顆粒大小的土應採用不同的試件尺寸。試件製備時，盡可能用靜力壓實法製備等幹密度的試件。
2．強度標準
不同的公路等級、穩定型別和路面結構層次無機結合穩土的抗壓強度標準也不一樣。
（二）密度
無機結合穩定材料的密度用壓實度來表示。
1．壓實度
壓實度是指土或其它築路材料在施加外力作用下，能獲得的密實程度。它等於材料幹密度與最大幹密度的比值。
壓實的實質是通過外力作功，克服材料之間的內摩擦力和粘結力，使材料顆粒產生位移並互相靠近，從而提高其密度。水的含量變化較大程度上影響結合料的性質，對所能達到的密實度起著非常重要的作用。
2．含水量
含水量是材料中所含水分的質量與乾燥材料質量的比值。
適量的水在顆粒之間起著潤滑作用，使材料的內摩擦阻力減小，有利於材料的壓實；過多的水分，雖然能繼續減小材料的內摩擦阻力，但單位材料中空氣的體積逐漸減少到最小程度，而水的體積卻不斷在增加。
用等量的機械功去壓實無機結合穩定材料，可以得到的最大密度，此時的含水量值稱為最佳含水量。
無機結合穩定材料的最佳含水量和最大幹密度都是通過標準擊實試驗得到的。
（三）力學特性
無機結合穩定材料的力學特性包括應力—應變關係、疲勞特性、收縮（溫度和乾縮）特性。
裂縫防治措施
⑴ 改善土質。穩定土用土愈粘，則縮裂愈嚴重。所以採用粘性較小的土，或在粘性土中摻入砂土、粉煤灰等，以降低土的塑性指數。
⑵ 控制含水量及壓實度。穩定土因含水量過多產生的乾縮裂縫顯著，壓實度小時產生的乾縮比壓實度大時嚴重。因此，穩定土壓實時含水量比最佳含水量略小為好，並盡可能達到最佳壓實效果。
⑶ 摻加粗粒料。摻入一定數量（摻入量60%～70%）的粗粒料，如砂、碎石、礫石等，使混合料滿足最佳組成要求，可以提高其強度和穩定性，減少裂縫產生，同時可以節約結合料和改善碾壓時的擁擠現象。
第九章無機結合料穩定路面
發表日期 2008 6 10 9 1 概述1.定義 在粉碎的或原狀鬆散的土中摻入一定量的無機結合料 包括水泥 石灰或工業廢渣等 和水，經拌和得到的混合料在壓實與養生後，其抗壓強度符合規定要求的材料稱為無機結合料穩定材料，以此修築的路面稱為無機結合料穩定路面。2.用途 路面結構的基層和底基層。3.特點...
第11章土木工程材料 無機結合料穩定材料
學習目的 目前我國的瀝青混凝土路面或水泥混凝土路面95 以上採用無機結合料穩定材料作為基層或底基層，通過本章的學習應了解無機結合料穩定材料的組成設計 強度 乾縮 溫縮的特性，為工程服務。教學要求 為了提高對無機結合料穩定材料的認識，應首先說明我國路面結構的實際情況，例如國內主要高速公路的路面無機結合...
2023年自考文學類寫作簡答題總結第六章
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