混凝土砂漿集料水穩層課件第1頁，課件共61頁，創作于2023年2月

市政基礎知識第2頁，課件共61頁，創作于2023年2月城市道路分類（摘錄CJJ37-90《城市道路設計規范》P3、P18、P104、P107）

1）、快速路快速路應為城市中大量、長距離、快速交通服務。快速路機動車道兩側不應設置非機動車道。快速路對向車行道之間應設中央分隔帶，其進出口應采用全控制或部分控制。快速路沿線兩側不能設置吸引大量車流、人流的公共建筑物的進出口。2）、主干路主干路應為連接城市各主要分區的干路，以交通功能為主，宜采用機動車與非機動車分割形式，如：三副路或四副路。主干路兩側不宜設置吸引大量車流、人流的公共建筑物的進出口。3）、次干路次干路應與主干路結合組成道路網，起集散交通作用，兼有服務功能。次干路兩側可以設置公共建筑物的進出口。可設置機動車和非機動車的停車場、公共交通站點和出租車服務站。

4）、支路支路應為次干路與居民區、工業區、市中心區、市政公用設施用地、交通設施用地等內部道路連接線，解決局部地區交通，以服務功能為主。支路可與平行于快速路的道路相接，但不得與快速路直接相接2、道路橫斷面型式單幅路、雙幅路、三幅路、四幅路3、道路交通等級、設計年限、抗彎拉設計強度第3頁，課件共61頁，創作于2023年2月

交通等級特重重中等輕日標準軸載的軸數Nli

（n/d）≥15001500＞Nli≥500500＞Nli≥200＜200設計年限（年）40303020抗彎拉設計強度（MPa）54.54第4頁，課件共61頁，創作于2023年2月

混凝土、砂漿第5頁，課件共61頁，創作于2023年2月一、混凝土1、混凝土拌合物

1）混凝土拌合物凝結時間（摘GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》）（1）試驗要點a)混凝土拌合物過5mm篩出砂漿，對坍落度≤70mm的混凝土宜振動臺振實砂漿；坍落度＞70mm的混凝土宜人工搗實，由外向中心均勻插搗25次，橡皮錘輕擊試模側面，砂漿面低于試模上/沿約10mm,試筒應立即加蓋。b)環境條件要求：①樣品置于溫度（20±2）℃，以后試驗測試環境溫度均保持（20±2）℃；②現場同條件下待試，試驗條件應與現場條件保持一致。

c）凝結時間測定從水泥與水接觸瞬間開始計時，每次測試前要吸表面的泌水，貫入阻力小于3.5MPa時使用測針面積為100mm2；貫入阻力在（3.5~20）MPa時使用測針面積為50mm2；貫入阻力在（20~28）MPa時使用測針面積為20mm2。d)貫入阻力為3.5MPa時為初凝時間，貫入阻力為28MPa時為終凝時間，3次平行試驗，以三個試驗結果的初凝和終凝時間的算術平均值為此次試驗的初凝和終凝時間，如果三個測值的最大值或最小值中有1個與中間值的差超過中間值的10%，則取中間值為試驗結果；如果三個測值的最大值或最小值與中間值的差均超過中間值的10%，則試驗結果無效。第6頁，課件共61頁，創作于2023年2月e)灌注水下混凝土要求必須連續施工，每根樁的灌注時間應按初盤混凝土的凝結時間控制（摘錄JGJ94-2008《建筑樁基技術規范》第6.3.30-4條）2、混凝土抗折試驗（摘GB/T50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》）（1）試驗要點a)試件承壓面應為試件成型時的側面。b)當混凝土強度等級＜C30時，加荷速度為（0.02~0.05）MPa

/S；當混凝土強度等級≥C30且＜C60時，加荷速度為（0.05~0.08）MPa

/S；當混凝土強度等級≥C60時，加荷速度為（0.08~0.10）MPa

/S。

c）三個試件測值的算術平均值作為該組試件的強度值（精確至0.1MPa）.三個試件中若有一個折斷面位于兩個集中荷載之外，則混凝土抗折強度值按另外兩個試件的試驗結果計算。若這兩個測值的差值不大于這兩個測值的較小值的15%時，則該組試件的抗折強度值按這兩個測值的平均值計算，否則該組試件的試驗無效。若有兩個試件的下邊緣斷裂位置位于兩個集中荷載作用線之外，則該組試件試驗無效。

第7頁，課件共61頁，創作于2023年2月

3、混凝土芯樣劈裂抗拉試驗（摘JTGE39-2005《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》T0551-2005第6條、T0561-2005）（1）試驗要點a)芯樣尺寸：直徑為混凝土所用集料公稱最大粒徑的4倍，一般為150mm±10mm或100mm±10mm。路面芯樣長徑比宜為1.9~2.1，長徑比超過2.1的試件可減少鉆芯深度或鉆與路面等厚度再在室內加工為長徑比為2的試件，長徑比不足1.8的試件可按不同試驗項目分別進行修正。~b)鉆取后的芯樣應編號和記錄芯樣在混凝土中的位置。c)每個芯樣應描述有關裂縫、接縫、分層、麻面或離析等不均勻性，必要時記錄集料情況、密實性。d)測量：在芯樣高度的中間及兩個1/4處按兩個垂直方向測量三對數值確定芯樣的平均直徑；取芯樣直徑兩端側面測定鉆取后芯樣的長度及加工后長度，其尺寸差應在0.25mm內。測量精確至0.1mm。e)芯樣在試驗前需進行調濕，一般應在標養室養護24h。試驗時從養護室取出試件用濕布覆蓋，避免其濕度變化。第8頁，課件共61頁，創作于2023年2月f)在試件中部劃出劈裂面位置線。兩條母線應位于同一軸向平面內，兩條線末端在試件的端面上的連線應通過圓心的直徑。試驗時試件對中，壓力機壓板與夾具墊條接近時壓力加到5kN時抽取夾具測桿。g)當混凝土強度等級＜C30時，加荷速度為（0.02~0.05）MPa

/S；當混凝土強度等級≥C30且＜C60時，加荷速度為（0.05~0.08）MPa

/S；當混凝土強度等級≥C60時，加荷速度為（0.08~0.10）MPa

/S。h)3個試件測值的算術平均值為測定值。如3個試件中最大值或最小值中有一個與中間值的差值超過中間值的15%時，則取中間值為測定值；如有兩個測值與中間值均超過上述規定值時，則該組試驗結果無效。二、砂漿砂漿試驗方法看JGJ/T70-2009《建筑砂漿試驗方法》第9頁，課件共61頁，創作于2023年2月三、混凝土配合比設計1）、橋涵配合比設計設計依據：JGJ55-2000《混凝土配合比設計規程》CJJ2-2008《城市橋梁工程施工與質量驗收規范》2）、市政道路混凝土面層配合比設計設計依據：CJJ1-2008《城鎮道路工程施工與質量驗收規范》

參考JTGF030-2003《公路水泥混凝土路面施工技術規范》第10頁，課件共61頁，創作于2023年2月混凝土路面配合比設計1、原材料（水泥、粗細集料、外加劑）2、混凝土配合比設計應符合的規定a、混凝土彎拉強度。符合的要求b、不同攤鋪方式混凝土最佳工作性和最大用水量c、混凝土耐久性需符合的要求d、外加劑的使用需符合的要求e、配合比參數的計算f、真空脫水工藝對配合比的要求第11頁，課件共61頁，創作于2023年2月

集料、巖石第12頁，課件共61頁，創作于2023年2月概述：1、術語

1）、集料(骨料)：在混合料中起骨架和填充作用的粒料，包括碎石、礫石、機制砂、石屑、砂等。2）、粗集料：在瀝青混合料中，粗集料是指粒徑大于2.36㎜的碎石、破碎礫石、篩選礫石和礦渣等；在水泥混凝土中，粗集料是指粒徑大于4.75㎜的碎石、礫石和破碎礫石。3）、細集料：在瀝青混合料中，細集料是指粒徑小于2.36㎜的天然砂、人工砂(包括機制砂)及石屑；在水泥混凝土中，細集料是指粒徑小于4.75㎜的天然砂、人工砂。4）、天然砂：由自然風化、水流沖刷、堆積形成的、粒徑小于4.75㎜的巖石顆粒，按生存環境分河砂、海砂、山砂等。

第13頁，課件共61頁，創作于2023年2月5）、人工砂：經人為加工處理得到的符合規格要求的細集料，通常指石料加工過程中采取真空抽吸等方法除去大部分土和細粉，或將石屑水洗得到的潔凈的細集料。從廣義上分類，機制砂、礦渣砂和煅燒砂都屬于人工砂。6）、機制砂：由碎石及礫石經制砂機反復破碎加工至粒徑小于2.36㎜的人工砂。7）、石屑：采石場加工碎石時通過最小篩孔(通常為2.36㎜或4.75㎜)的篩下部分。8）、混合砂：由天然砂、人工砂、機制砂或石屑等按一定比例混合形成的細集料的統稱。9）、填料：在瀝青混合料中起填充作用的粒徑小于0.075㎜的礦物質粉末。通常是石灰巖等堿性料加工磨細得到的礦粉，水泥、消石灰、粉煤灰等礦物質有時也可作為填料使用。第14頁，課件共61頁，創作于2023年2月10）、礦粉：由石灰巖等堿性石料經磨細加工得到的，在瀝青混合料中起填料作用的以碳酸鈣為主要成分的礦物質粉末。11）、堆積密度：單位體積(含物質顆粒固體及其閉口、開口孔隙體積及顆粒問空隙體積)物質顆粒的質量。有干堆積密度及濕堆積密度之分。12）、表觀密度：單位體積(含材料的實體礦物成分及閉口孔隙體積)物質顆粒的干質量。13）、毛體積密度：單位體積(含材料的實體礦物成分及其閉口孔隙、開口孔隙等顆粒表面輪廓線所包圍的毛體積)物質顆粒的干質量。第15頁，課件共61頁，創作于2023年2月

第16頁，課件共61頁，創作于2023年2月圖中：m:集料的總質量（g）；M0：集料中礦質實體質量（g）；Ms：集料中孔隙及空隙部分的質量（g）；

V：集料的總體積（cm）；Vs：集料中礦質實體的體積（cm）；Vn：集料中閉口孔隙的體積（cm）；Vi：集料中開口孔隙的體積（cm）；Vv：集料中空隙的體積（cm）；V0：集料中孔隙的體積（cm）；14)、集料最大粒徑：指集料的100％都要求通過的最小的標準篩篩孔尺寸。15）、集料的公稱最大粒徑：指集料可能全部通過或允許有少量不通過(一般容許篩余不超過1O％)的最小標準篩篩孔尺寸。通常比集料最大粒徑小一個粒級。

第17頁，課件共61頁，創作于2023年2月

集料和巖石的技術要求和試驗方法1、集料的技術性能和技術要求（結合砼、水穩層配合比來說）2、集料的試驗方法

1）、粗集料粗集料取樣法粗集料及集料混合料的篩分試驗含土粗集料篩分試驗粗集料密度及吸水率試驗(網籃法)第18頁，課件共61頁，創作于2023年2月粗集料含水率試驗粗集料吸水率試驗粗集料密度及吸水率試驗粗集料堆積密度及空隙率試驗粗集料含泥量及泥塊含量試驗粗集料針片狀顆粒含量試驗粗集料壓碎值試驗粗集料磨耗試驗(洛杉磯法)第19頁，課件共61頁，創作于2023年2月粗集料軟弱顆粒試驗粗集料磨光值試驗2）、細集料細集料篩分試驗細集料表觀密度試驗(容量瓶法)細集料密度及吸水率試驗細集料堆積密度及緊裝密度試驗細集料含水率試驗細集料含泥量試驗(篩洗法)細集料砂當量試驗第20頁，課件共61頁，創作于2023年2月細集料泥塊含量試驗細集料云母含量試驗細集料輕物質含量試驗細集料三氧化硫含量試驗細集料含水率快速試驗細集料棱角性試驗細集料亞甲藍試驗細集料壓碎指標試驗3）礦粉第21頁，課件共61頁，創作于2023年2月礦粉篩分試驗礦粉密度試驗礦粉親水系數試驗礦粉塑性指數試驗礦粉加熱安定性試驗4）巖石巖石學簡易鑒定含水率試驗密度試驗毛體積密度試驗吸水性試驗單軸抗壓強度試驗第22頁，課件共61頁，創作于2023年2月石材試樣取樣的注意事項隨機抽取幾塊巖石，用鉆石機在巖石上鉆取φ50mm，長度大于50mm的圓柱體，圓柱體再切割為50mm的長度,或用切割機在巖石上切取邊長為50mm的立方體。切割的數量和代表批量應根據巖石所使用的部位而定。當巖石用作砌體時，需6塊圓柱體或立方體試件為一組；當巖石用作飾面時，除需5塊圓柱體或立方體為一組作抗壓試驗，同時還須切取5塊試件為一組按下列規定作抗折試驗。1試件厚度（H）可按實際情況確定。2試件尺寸：當試樣厚度（H）≤68mm時，寬度為100mm；當試樣厚度＞68mm時，寬度為1.5H。試樣長度為10×H+50mm。3試件尺寸允許偏差：長度尺寸偏差±1mm，寬度、厚度尺寸偏差±0.3mm。第23頁，課件共61頁，創作于2023年2月集料、巖石試驗方法介紹適用范圍儀器設備試驗準備試驗步驟計算結果整理條文說明第24頁，課件共61頁，創作于2023年2月礦質混合料的組成設計概述礦質混合料顆粒級配應滿足的基本要求：1、最小空隙率：即使不同粒徑的各級礦質集料按一定的比例搭配后，應有最大密實度。2、最大磨擦力：各級礦質集料在進行比例搭配時，應使各級集料排列緊密，形成一個多級空間骨架結構，且具有最大的摩擦力。礦質混合料組成設計內容：1、級配理論和級配范圍的確定2、基本組成的設計方法第25頁，課件共61頁，創作于2023年2月一、礦質混合料的級配理論（一）級配類型1、連續級配是采用標準篩對某一混合料進行篩分試驗，所得級配曲線平順圓滑，具有連續性。2、間斷級配是在礦質混合料中剔徐其中一個分級或幾個分級而形成的不連續的混合料。第26頁，課件共61頁，創作于2023年2月（二）級配理論①最大密實度曲線理論→連續級配②粒子干涉理論→連續、間斷級配

1、富勒理論

2、泰波理論

通常取n=0.3—0.6第27頁，課件共61頁，創作于2023年2月3、我國簡化公式一般取i=0.7—0.8x為級數當d=D時,x=1

當d=1/2D時,x=2

當d=1/4D時,x=34、魏矛斯粒子干涉理論第28頁，課件共61頁，創作于2023年2月二、級配曲線范圍的繪制必須采用半對數坐標即橫坐標用對數坐標建立對數坐標的方法：1、確定橫坐標長度S2、確定橫坐標對數間距系數K3、確定各顆粒在橫坐標上距最小粒徑的位置Sx第29頁，課件共61頁，創作于2023年2月三、礦質混合料的組成設計方法設計依據：①各種集料的篩分結果②按規范要求的級配范圍即標準級配1、試算法目前工程單位用的較多的是圖解法。2、圖解法又稱修正平衡而積法，是目前工程單位用的較多的一種方法。步驟①繪制級配曲線圖②確定各種集料的用量比例：兩線相疊、兩線相接、兩線相離。③校核及調整第30頁，課件共61頁，創作于2023年2月第31頁，課件共61頁，創作于2023年2月第32頁，課件共61頁，創作于2023年2月水穩層試驗和配合比設計第33頁，課件共61頁，創作于2023年2月一、公路工程無機結合料穩定材料試驗1、術語細粒土中粒土粗粒土第34頁，課件共61頁，創作于2023年2月2、原材料試驗含水量試驗水泥或石灰穩定材料中水泥或石灰劑量測定方法3、無機結合料穩定材料的取樣、成型、養生試驗取樣方法擊實試驗試件制作方法（圓柱形）養生試驗4、無機結合料穩定材料的物理、力學試驗無側限抗壓強度試驗干縮試驗凍融試驗滲水試驗抗沖刷試驗第35頁，課件共61頁，創作于2023年2月5、無機結合料穩定材料試驗方法介紹適用范圍儀器設備試驗準備試驗步驟計算結果整理條文說明第36頁，課件共61頁，創作于2023年2月通過混合料的級配優化可以有效提高混合料的力學性能，試驗表明，當混合料中4.75mm以上的粗集料含量為55%~65%之間時，混合料具有最佳的力學狀態。其最大干密度較高，最佳含水量較低，同時強度和模量較高。同時，在這種條件下，混合料具有較低的干縮系數和干縮應變，為減少這種路面結構的反射裂縫創造有利條件。第37頁，課件共61頁，創作于2023年2月關于養生時間干縮、溫縮、無側限抗壓強度：7天；彎拉強度、模量、疲勞：水泥類90天，石灰類180天；沖刷：水泥類28天，石灰類90天；凍融：28天、180天。試件成型后的養生方法、養生齡期對半剛性基層材料抗沖刷性能影響很大。養生時間太短，試件強度不足就容易被沖散，養生時間太長，試件的強度太高，沖刷量很小，不同類型材料的試驗結果的差別太小。第38頁，課件共61頁，創作于2023年2月二、無機結合料穩定類混合料性能、配合比設計1、無機結合料穩定類混合料性能

無機結合料穩定土：在粉碎的或原來松散的土（包括各種粗、中、細粒土）中，摻入足量的無機結合料（如石灰、水泥）及水，經拌和、壓實及養生后得到的混合料，具有一定的強度和穩定性，在廣義上統稱為無機結合料穩定類混合料。★路面基層材料的類型粒料類：級配型集料、填隙碎石結合料穩定類：有機結合料——瀝青無機結合料——水泥、石灰、工業廢渣★無機結合料石灰穩定類水泥穩定類水泥石灰穩定類石灰工業廢渣穩定類第39頁，課件共61頁，創作于2023年2月★混合料礦質碎（礫）石、或工業廢渣等細粒土、中粒土、粗粒土★結合料穩定類技術特性優點：整體性強、承載能力大、較為經濟強度和剛度介于剛性混凝土和柔性粒料材料之間缺點：耐久性差、平整度低、易產生干縮裂縫、起塵等第40頁，課件共61頁，創作于2023年2月石灰穩定土石灰穩定土的強度1)強度形成機理——石灰與細粒土離子交換反應——石灰中Ca++、OH－～土中Na+、K+交換——減薄吸附水膜、土粒聚凝、易于壓實石灰硬化——膠結作用CaCO3→CO2↑＋CaO（生石灰）CaO＋H2O→Ca(OH)2（消石灰）Ca(OH)2→結晶硬化碳酸化硬化：CO2＋Ca(OH)2→CaCO3第41頁，課件共61頁，創作于2023年2月火山灰反應（又稱二次反應）1）反應條件⑴具有活性物質：活性SiO2和活性Al2O3⑵具有活性激發劑：激發活性材料潛在活性的物質

Ca(OH)2溶液（堿性激發劑）

CaSO4·2H2O溶液（硫酸鹽激發劑）

2）反應機理

SiO2＋Ca(OH)2＋H2O→CaOSiO2·mH2O

不定型水化硅酸鈣（凝膠）

Al2O3＋Ca(OH)2＋H2O→CaOAl2O3·nH2O

不定型水化鋁酸鈣（凝膠）

Al2O3

＋CaSO4·2H2O→水化硫鋁酸鈣（鈣礬石）第42頁，課件共61頁，創作于2023年2月機械壓實—顆粒靠攏、形成緊密穩定結構總結：初期：離子交換壓實作用中、后期：氫氧化鈣的結晶和碳酸化反應火山灰反應2)石灰穩定土強度的影響因素

石灰的質量與劑量、土質、養生條件與齡期⑴石灰——質量（活性：f-CaO含量、細度）劑量⑵土——粘土礦物成分（Al2O3、SiO2）比表面積—塑性指數IP⑶集料第43頁，課件共61頁，創作于2023年2月⑷含水量——石灰消解、火山灰反應最佳含水量：壓實⑸養生條件——溫度、濕度⑹齡期——時間在適宜的含水量下壓實，可以取得最佳的壓實效果最大干密度→最佳含水量:

壓實功↑最佳含水量↓最大密實度↑

細料含量↑最佳含水量↑最大密實度↓

石灰劑量↑最佳含水量↑最大密實度↓第44頁，課件共61頁，創作于2023年2月收縮特征及其影響因素1）溫縮：因溫度變化而造成的收縮

——新生凝膠礦物——熱脹冷縮程度大2）干縮：因含水量變化而造成的收縮

——新生凝膠礦物——產生干縮的主要因素

收縮程度：石灰土＞懸浮式粒料＞密實式粒料

改善措施：選擇材料、控制含水量、施工壓實、養生條件耐久性⑴收縮裂縫⑵水穩定性：軟化、沖刷⑶抗凍性第45頁，課件共61頁，創作于2023年2月一、石灰穩定土類基層原材料石灰：宜用1～3級新灰生石灰(磨細生石灰)土：塑性指數范圍宜為10～15有機質含量不得超過10％級配礫石、砂石等材料最大粒徑不宜大于分層厚度的60%且不應大于10cm水：滿足JGJ63《混凝土用水標準》二、配合比設計應符合下列規定每種土應按照5種石灰摻量進行試配石灰土：石灰劑量=石灰質量/干土質量石灰集料：石灰：土：碎石（或砂礫）確定混合料的最大干密度γmax和最佳含水量ω0第46頁，課件共61頁，創作于2023年2月按規定的壓實度，分別計算不同石灰劑量的試塊應有的干密度強度試驗的平行試驗最少試件數量按相應規范要求試件應在規定溫度下制作和養護，進行無側限抗壓強度試驗石灰劑量應根據設計要求強度值選用。試件試驗結果的平均抗壓強度應符合規范要求實際采用的石灰劑量應比室內試驗確定的劑量增加0.5%~1.0%第47頁，課件共61頁，創作于2023年2月步驟1：確定石灰土的最佳含水量和最大干密度

⑴石灰劑量范圍的確定

⑵石灰土的擊實試驗第48頁，課件共61頁，創作于2023年2月擊實試驗及強度檢驗結果石灰劑量(％)最佳含水量

0(％)

最大干密度

max(

g/cm3)計算干密度

i

(

g/cm3)抗壓強度R(MPa)518.71.711.640.24（7）（19.4）（1.68

）1.610.76920.11.651.581.24（11）（20.9）（

1.62

）1.561.701321.81.581.522.12注：括號中數據為內插值

試件計算干密度＝γmax×壓實度第49頁，課件共61頁，創作于2023年2月步驟2：強度檢驗

⑴試件計算干密度＝γmax×壓實度（現場干密度/最大干密度）

⑵抗壓強度試驗：試件成型→試件養生→抗壓強度表⑶計算強度特征參數

步驟3：確定石灰劑量⑴計算石灰土的配制強度：⑵繪制強度與石灰劑量關系試驗第50頁，課件共61頁，創作于2023年2月石灰劑量與試件7d抗壓強度的關系曲線第51頁，課件共61頁，創作于2023年2月水泥穩定土分類水泥土——水泥穩定砂性土、粉性土和粘性土水泥砂——水泥穩定砂水泥穩定碎石、水泥穩定砂礫——水泥穩定級配碎石、未篩分碎石、砂礫等第52頁，課件共61頁，創作于2023年2月1、水泥穩定土的強度特征及其影響因素⑴強度形成機理主要取決于水泥水化硬化、離子交換和火山灰反應過程。水泥水化產物水化硅酸鈣等系列水化物，在土粒的孔隙中形成骨架；水化產物氫氧化鈣中的鈣離子與土中的鈉、鉀離子進行吸附交換，降低粘性土的親水性和塑性，使分散土粒形成較大的土團―鏈條結構，形成穩定的結構。⑵組成材料對強度的影響影響水泥穩定土強度的主要因素：水泥劑量、土質、集料顆粒組成等。第53頁，課件共61頁，創作于2023年2月①強度隨水泥劑量的增加而增長，然而劑量過高，雖然強度高，但收縮性增加，且在經濟上不甚合理。②除有機質土或硫酸鹽含量較高的土外，各種土都可以用水泥穩定，但效果不同。其中穩定粉土質粘土的強度最高，而穩定重粘土的強度最低。為了改善水泥在粘性土中的硬化條件，提高穩定效果，可以在水泥土中摻加少量添加劑，石灰使是最常用的添加劑之一。在用水泥穩定之前，先摻入石灰，使之與土粒進行離子交換和化學反應，為水泥的水化和硬化提供條件，加速水泥硬化過程，稱之為粘性土“砂化”。第54頁