基层材料-xf.ppt

半刚性路面基层材料,2,,《中国交通报》 2007年4月 超限超载车辆是公路的“第一杀手”，水是造成路面损坏的“元凶” 金安认为，半刚性基层结构适用中、低等级路面，用在高速公路上有很多弊病，半刚性基层容易开开裂，反射到表面，路面进水后，由于基层强度大，很致密，水很难排出去，容易造成路面界面条件和受力状态的变化 国外的高速公路重交通路面大多采用柔性结构，虽然柔性结构沥青用量较大，造价相对较高，但这种结构很少出现路面早期损坏的现象3,提 纲,1.路面基层的重要性 2.路面基层的分类 3.水泥稳定类基层 4.二灰稳定类基层 5.水泥粉煤灰稳定路面基层 6.路面基层专用水泥 7.路面基层的养护,4,1. 路面基层的重要性,路面基层是位于路面面层之下，路基土层之上，间接承受或分散路面荷载并传递应力的功能层2018/10/19,5,,厚度是面层的2~4 倍,是沥青路面的主要承重层,在刚性路面中起到扩散和传递荷载的作用;我国05年新建6.5亿m3 路面基层,消耗原材料约13亿吨;利用工业固体废弃物修筑路面基层具有重要的意义1. 路面基层的重要性,6,65% 沥青路面早期破坏与基层质量直接和间接相关; 75% 水泥混凝土路面的病害与基层质量相关 由于基层的开裂引起的反射裂缝几乎成了半刚性沥青路面的“癌症”,基层 抗裂是目前道路技术研究的难点和热点。

高速公路早期破坏类型,1. 路面基层的重要性,7,1. 路面基层的重要性,8,提 纲,1.路面基层的重要性 2.路面基层的分类 3.水泥稳定类基层 4.二灰稳定类基层 5.水泥粉煤灰稳定路面基层 6.路面基层专用水泥 7.路面基层的养护,9,,半刚性类,柔性类,刚性类,按材料组成分：,,结合料稳定类,粒料嵌锁型密实型,按材料力学行为分：,,骨架密实结构类,骨架空隙结构类,悬浮密实结构类,基质密实结构类,按材料结构分：,,目前主要采用的分类方法,2. 路面基层的分类,10,刚性基层：碾压混凝土；多孔混凝土；贫混凝土基层；水泥混凝土基层；连续配筋混凝土基层一般适用于高等级交通，或超重车、特重车较多，或有特殊使用要求的路面基层2. 路面基层的分类,11,柔性基层（有机结合料和粒料类）有机结合料：热拌沥青混合料或乳化沥青碎石（混凝土）、沥青贯入式碎石粒料类材料：级配碎石、级配砾石、以及泥结碎石、未筛分碎石砂砾、泥灰结碎石、填隙碎石等2. 路面基层的分类,12,半刚性基层：,,高等级公路的两种典型路面基层结构形式,2. 路面基层的分类,13,几种路面基层材料的长期强度,14,水泥稳定粒料与二灰稳定粒料性能,*：表面易起灰。

2. 路面基层的分类,15,提 纲,1.路面基层的重要性 2.路面基层的分类 3.水泥稳定类基层 4.二灰稳定类基层 5.水泥粉煤灰稳定路面基层 6.路面基层专用水泥 7.路面基层的养护,16,,,3. 水泥稳定类基层,水泥稳定类基层的优点与缺点:,优点 1.早期强度高 2.抗冲刷性好 3.水稳性好 4.抗冻性好 5.施工机动性强 6.与面层结合好,缺点 1.抗裂性差 2.延迟碾压成型时间短 3.对级配要求严格,17,温度降低 水分减少 水泥水化…,收缩变形,,收缩应力,,,收缩裂缝,,变形受到 材料体系制约,应力大小超过材料的极限抗拉强度,干燥收缩,温度收缩,,水泥稳定路面基层的开裂机理,,,,化学收缩,3. 水泥稳定类基层,18,影响水泥稳定类基层 材料抗裂性的因素,3. 水泥稳定类基层,19,3. 水泥稳定类基层,,影响材料开裂的因素—水泥品种,具有膨胀特性的水泥， 在约束情况下，能产生微 膨胀应力，补偿材料的收 缩，从而有效的抑制材料 的开裂20,3. 水泥稳定类基层,,影响材料开裂的因素—水泥剂量,,,水泥剂量为3%-4%时， 材料的干缩应变与干 缩系数均最小,21,3. 水泥稳定类基层,,影响材料开裂的因素—含水量,,对水泥稳定土而言，含水量增加1%产生的干缩应变较水泥增加1%的影响大2~3倍。

22,3. 水泥稳定类基层,影响材料开裂的因素—集料级配与配合比设计,0.075mm 通过率,结构 类型,,水泥稳定碎石混合料中0.075mm通过率增加，最大干缩应变增大,骨架密实型的干缩系数明显较悬浮密实型低,,23,水泥稳定类基层材料的防裂措施严格控制粒料质量，保证质量稳定； 选择合适的水泥或掺添加剂，降低水泥用量 ； 优化集料级配 ，形成骨架密实结构； 选择施工时间，控制施工配合比； 防止混合料离析，保证压实度； 加强养生，避免长时间暴露3. 水泥稳定类基层,24,,增强水泥稳定类材料抗裂性的方法：（1）掺入外加剂（安徽公路科研所掺入1%左右的阻裂剂）（2）掺入膨胀剂（有研究表明，带有膨胀性能的水泥，能有效防止开裂）（3）掺入粉煤灰（武汉理工大学在研究中均发现，掺入一定量的粉煤灰后，早强略有提高，但模量有所下降，从而有利于抗裂）,由于外加剂掺量过小，使施工复杂化，且造价较高,,3. 水泥稳定类基层,25,水泥稳定粒料从加水拌和到碾压终了之间的延迟时间叫做延迟成型时间水泥的凝结硬化较快，水泥稳定类路面基层材料的延迟时间较短，需要尽可能的延长延迟时间 《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)规定采用集中厂拌时不超过2h，路拌时不超过3～4h。

水泥稳定类路面基层材料的延迟成型时间,3. 水泥稳定类基层,26,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2.00,2.50,3.00,3.50,4.00,4.50,5.00,5.50,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,延迟成型时间(h),无侧限抗压强度(g/cm3),,,,未掺外加剂,,,0.6%木钙,,,0.06%SRA,3. 水泥稳定类基层,碾压延迟时间的影响 1.从加水拌和到碾压 终了的时间不大于2h；2.延迟2~4h，强度损 失11%~26%，6h损失近50%；3.影响表面的致密，对面间结合不利27,3. 水泥稳定类基层,延迟成型时间对强度的影响因素延迟碾压成型时，已形成的部分水化物将不能充分发挥胶凝作用； 延迟成型对已形成的结构产生了破坏； 延迟成型使水泥稳定基层材料碾压困难，因此成型时达到的最大干密度变小，孔隙率增加，因而强度降低28,解决延迟成型时间强度损失的措施改变熟料的矿物组成，生产缓凝水泥；加入缓凝剂等3. 水泥稳定类基层,29,提 纲,1.路面基层的重要性 2.路面基层的分类 3.水泥稳定类基层 4.二灰稳定类基层 5.水泥粉煤灰稳定路面基层 6.路面基层专用水泥 7.路面基层的养护,30,主要性能与存在问题,优点：后期强度高、抗裂性和后期水稳性较好 。

缺点：早期强度低 、表面容易起灰、抗冲刷性和早期水稳性差 、施工缓慢 根本原因：二灰稳定类基层材料的强度形成是依赖于石灰和粉煤灰中的活性成分SiO2和Al2O3之间缓慢的火山灰反应形成的C-S-H凝胶和水化铝酸钙等的胶凝作用 ，所以二灰的早强很低，其应用受到很大的限制４. 二灰稳定类基层,31,掺加化学添加剂 掺石膏 掺水泥 采用生石灰粉,二灰稳定路面基层的增强改性措施,４. 二灰稳定类基层,32,掺化学外加剂美国 R·L·Handy — 氢氧化钠 美国 K·P·Goecker — 氯化钙 法国 — 普通石膏 上海市政工程研究所 — N20早强剂 西安公路交通大学 — 1%硫酸钠与0.2%氢氧化钠的复合早强剂,４. 二灰稳定类基层,33,掺磷石膏量大分布广 高纯,二水石膏含量高达95%以上 工业废渣，生态环保 硫酸盐激活 磷石膏改性二灰路面基层材料7 天强度可达到1.5MPa，长期强度达到16MPa 经济效益好：每公里可节省成本９万元左右４. 二灰稳定类基层,34,掺水泥增早强 掺量低美国 Ⅰ型波特兰水泥用量范围为0.5%—1.5%国内 水泥剂量为1%，7d、14d龄期的石灰粉煤灰稳定土的饱水抗压强度可提高约14%左右。

随着水泥剂量的提高，增强效果增大,４. 二灰稳定类基层,35,提 纲,1.路面基层的重要性 2.路面基层的分类 3.水泥稳定类基层 4.二灰稳定类基层 5.水泥粉煤灰稳定路面基层 6.路面基层专用水泥 7.路面基层的养护,36,,５. 水泥粉煤灰稳定类基层,水泥粉煤灰稳定基层的技术路线：,37,,,水泥粉煤灰路面基层早期强度大幅度提高,,后期强度较水泥路面基层大幅度提高，与二灰相当,,水泥粉煤灰路面基层具有较强的强度增长性,５. 水泥粉煤灰稳定类基层,水泥粉煤灰基层的强度发展,38,减少收缩，提高抗裂性能：,５. 水泥粉煤灰稳定类基层,15%,0%,10%,5%,1.除粉煤灰掺量 为15%外，水泥 粉煤灰稳定材料 的干缩系数远小 于水泥稳定类 2.但粉煤灰掺量 为15%时，其早 期的干缩系数也 小于水泥稳定类39,水泥粉煤灰基层路面的反射裂缝观察,５. 水泥粉煤灰稳定类基层,40,延迟成型时间增长：,５. 水泥粉煤灰稳定类基层,41,抗冲刷性略有降低（28d）：,５. 水泥粉煤灰稳定类基层,,42,抗冻性改善（强度保持率）,５. 水泥粉煤灰稳定类基层,,43,,５. 水泥粉煤灰稳定类基层,44,水 泥 粉 煤材 灰料 稳的 定优 路点 面 基 层,５. 水泥粉煤灰稳定类基层,45,提 纲,1.路面基层的重要性 2.路面基层的分类 3.水泥稳定类基层 4.二灰稳定类基层 5.水泥粉煤灰稳定路面基层 6.路面基层专用水泥 7.路面基层的养护,46,,凝结时间明显延长,,具有较强的微膨胀特性,６. 路面基层专用水泥,47,,强度明显提高，力学性能良好,６. 路面基层专用水泥,48,比32.5通用水泥强度提高20%,基层专用水泥稳定 粒料土的性能,49,基层专用水泥的实施条件矿渣资源丰富地区的水泥厂、粉磨站，均可加工生产。

能满足水泥稳定粒料路面基层材料施工的工程建设单位即可以进行基层专用水泥稳定粒料的施工50,提 纲,1.路面基层的重要性 2.路面基层的分类 3.水泥稳定类基层 4.二灰稳定类基层 5.水泥粉煤灰稳定路面基层 6.路面基层专用水泥 7.路面基层的养护,51,麻袋覆盖养生 土工布覆盖养生,,覆盖不严密、 洒水不及时,,,薄膜覆盖养生,覆盖相对严密对 水分散失较小,薄膜覆盖能起到 有效的保温作用， 促进水化,,,几种养生方式的比较,52,,,,两种养生方式下的温度计干球平均温度对比,,53,,,,两种养生方式下的温度计干球平均温度对比,,54,,两种养生方式下的温度计湿球平均温度对比,,55,,两种养生方式下的温度计平均湿度对比,,,56,麻袋养生的基层表面较湿润, 但水分较少，需要补水，造 成基层表面忽干忽湿,薄膜覆盖后，基层基本处于潮湿 状态，早晚可以看到薄膜表面凝 聚有水珠，正午时水珠消失，但 基层表面仍然处于潮湿状态,两种养生方式养生效果比较,57,麻袋养生经过3天的养生后芯样基本完整 ,但强度较低，为 ３.２MPa,薄膜养生3d试件的芯样强度为 4.3MPa，较麻袋养生要高，主 要是因为薄膜有比较强的保温 功能,两种养生方式养生效果比较,58,采用薄膜时，要求覆盖前适量洒水 薄膜要包到边缘 对破漏的薄膜应进行修补，否则不允许使用 如果使用有破洞的薄膜，可以适当洒水补充破洞处的水份散失 有条件时，可采用国内2002年研制出的新型养生材料—保湿膜，其底部为吸水保湿膜，上部为吸热、隔水塑料，保温、保湿效果,薄膜养生应注意的问题,59,谢谢各位,。