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179第7章路面工程试验检测技术第7.1节路面基层试验检测技术7.1.1概述路面基层材料主要有无机结合料稳定类、有机结合料稳定类和粒料类,高等级公路路面基层广泛采用无机结合料稳定类,有时也使用有机结合料稳定类。本章主要讨论无机结合料稳定类基层材料的试验检测方法。无机结合料稳定类(俗称半刚性基层)还可分为水泥稳定类、石灰稳定类、综合稳定类和工业废渣稳定类(主要是石灰粉煤灰稳定类),包括水泥稳定土、石灰稳定土、水泥石灰综合稳定土、石灰粉煤灰稳定土、水泥粉煤灰稳定土及水泥石灰粉煤灰稳定土等。其中土作为基层材的骨架,水泥和石灰则属于基层材料的胶凝物质。由于胶凝的机理不同,水泥属于水硬性胶凝材料,而石灰属于气硬性胶凝材料。无机结合料稳定土由于胶凝性质的不同及材料配比的多变性原因,其工程性质千差万别,则相应的试验检测方法也较复杂。1、无机结合料材料土按照土中单个颗粒(指碎石、砾石和砂颗粒)的粒径大小和组成,将土分为下列三种:细粒土、中粒土和粗粒土。(1)细粒土:颗粒的最大粒径小于9.5mm,且其中小于2.36mm的颗粒含量不少于90%;(2)中粒土:颗粒的最大粒径小于26.5mm,且其中小于19.0mm的颗粒含量不少于90%;(3)粗粒土:颗粒的最大粒径小于37.5mm,且其中小于31.5mm的颗粒含量不少于90%2、无机结合料稳定土在粉碎的或原来松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中,掺入足量的水泥和水,经拌和压实得到的混合料在压实及养生后,当其抗压强度符合规定的要求时,称为水泥稳定土。如果用石灰代替水泥掺入土中,则称石灰稳定土。同时用水泥和石灰稳定某种土得到的混合料,简称综合稳定土。一定数量石灰和粉煤灰或石灰和煤渣与其他集料相配合,加入适量的水(通常为最佳含水量),经拌和、压实及养生后得到的混合料,当其抗压强度符合表3-8规定的要求时,称石灰工业废渣稳定土(简称石灰工业废渣)。3、无机结合料稳定土组成材料要求(1)土①水泥稳定土凡能被经济地粉碎的土都可用水泥稳定,其最大颗粒和颗粒组成应满足规范的要求。对细粒土而言,土的均匀系数应大于5,液限不应超过40,塑性指数不应大于17。集料的压碎值要求为:对于二级和二级以下公路基层不大于35%;对于二级和二级以下公路底基层不大于40%;对于高速公路和一级公路不大于30%。②石灰稳定土塑性指数15~20的粘性土以及含有一定数量粘性土的中粒土和粗粒土(如天然砂砾土、砾石土、旧级配砾石和泥结碎石路面等)均适宜于用石灰稳定。用石灰稳定不含粘性土或无塑性指数的级配砂砾、级配碎石和未筛分碎石时,应添加15%180左右的粘性土。硫酸盐含量超过0.8%的土和有机质含量超过10%的土,不宜用石灰稳定。石灰稳定土中集料压碎值的要求:一般公路的底基层不大于40%;高速公路和一级公路的底基层、二级以下公路的基层不大于35%;二级公路的基层不大于30%。③石灰工业废渣稳定土宜采用塑性指数12~20的粘性土(亚粘土),有机质含量超过10%的土不宜选用。最大颗粒和颗粒组成应满足规范的要求。集料压碎值要求同水泥稳定土。(2)水泥普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥等都可使用,但应选用终凝时间较长(宜在6h以上)的水泥,快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥不应使用。宜采用标号较低(如325号)的水泥。(3)石灰石灰质量应为合格品以上的生石灰或消石灰的技术指标,要尽量缩短石灰的存放时间。石灰在野外堆放时间较长时,应妥善覆盖保管,不应遭日晒雨淋。等外石灰、贝壳石灰、珊瑚石灰等应通过试验,只要石灰稳定土混合料的强度符合表7.1-1的标准,就可以使用。对于高速公路和一级公路,宜采用磨细生石灰粉。表7.1-1强度标准(MPa)材料名称高速公路和一级公路二级和二级以下公路基层地基层基层地基层水泥稳定土3~4≥1.52~3≥1.5石灰稳定土≥0.8≥0.80.5~0.7②二灰稳定土≥0.8≥0.5≥0.6≥0.5注:①在低塑性土(塑性指数小于7)地区,石灰稳定砂砾土和碎石的7d浸水抗压强度应大于0.5MPa;②低限用于塑性指数小于7的粘性土,高限用于塑性指数大于7的粘性土。(4)粉煤灰粉煤灰中Si02、Al2O3和Fe2O3的总含量应大于70%,烧失量不应超过20%;其比面积宜大于2500cm2/g。干粉煤灰和湿粉煤灰都可以应用。干粉煤灰如堆在空地上应加水,防止飞扬造成污染。湿粉煤灰的含水量不宜超过35%。使用时,应将凝固的粉煤灰块打碎或过筛,同时清除有害杂质。表7.1-2底基层和基层混合料的试验项目试验项目目的仪器和试验方法重型击实试验求最佳含水量和最大干密度,以规定工地碾压时的合适含水量和应该达到的最小干密度,确定制备强度试验和耐久性试验的试件所应该用的含水量和干密度;确定制备承载比试件的材料含水量重型击实实验仪(手动或电动)承载比求工地预期干密度下的承载比,确定材料是否适宜做基层或底基层路面材料测试仪或其他合适的仪器抗压强度进行材料组成设计,选定最适宜用水泥或石灰稳定的土(包括粒料);规定施工中所用的结合料剂量;为工地提供评定质量的标准路面材料测试仪或其他合适的压力仪(5)煤渣煤渣是煤经锅炉燃烧后的残渣,它的主要成分是Si02和Al2O3,它的松干密度在(700~1811100)kg/m3之间。煤渣的最大粒径不应大于30mm,颗粒组成宜有一定级配,且不宜含杂质。(6)强度标准无机结合料稳定土强度标准如表7.1-1所示。表7.1-3底基层和基层原材料的试验项目试验项目材料名称目的频度仪器和使用方法含水量土、砂砾、碎石等集料确定原始含水量每天使用前测2个样品烘干法或含水量快速测定仪、酒精燃烧法颗粒分析砂砾、碎石等集料确定级配是否符合要求,确定材料配合比每种土使用前测2个样品,使用过程中每2000m3测2个样品筛分法(含土材料用湿筛分法)液限塑限土、级配砾石或级配碎石中0.5mm以下的细土求塑性指数,审定是否符合规定每种土使用前测2个样品,使用过程中每2000m3测2个样品100g平衡锥测液限,撮条法测塑限相对密度吸水率砂砾、碎石等评定粒料质量,计算固体体积率使用前测2个样品,砂砾使用过程中每2000m3测2个样品,碎石种类变化重做2个样品多孔网篮或容积1000cm3以上的比重瓶压碎值砂砾、碎石等评定石料的抗压碎能力是否符合要求使用前测2个样品,砂砾使用过程中每2000m3测2个样品,碎石种类变化重做2个样品压碎值仪有机质和硫酸盐含量土确定土是否适宜于用石灰或水泥稳定对土怀疑时做此试验有效钙氧化钙石灰确定石灰质量做材料组成设计和生产使用时分别测2个样品,以后每月测2个样品水泥标号终凝时间水泥确定水泥的质量是否适宜应用做材料组成设计时测1个样品,料源或标号变化时重测烧失量粉煤灰确定粉煤灰是否适用做材料组成设计前测2个样品4、基层和底基层材料试验检测项目基层和底基层材料试验检测项目汇总于表7.1-2和表7.1-3。7.1.2水泥或石灰剂量测定方法___EDTA滴定法1、目的和适用范围(1)本试验方法适用于在工地快速测定水泥和石灰稳定土中水泥和石灰的剂量,并可用以检查拌和的均匀性。用于稳定的土可以是细粒土,也可以是中粒土和粗粒土。本方法不受水泥和石灰稳定土龄期(7d以内)的影响。工地水泥和石灰稳定土含水量的少量变化(±2%),实际上不影响测定结果。用本方法进行一次剂量测定,只需10min左右。(2)本方法也可以用来测定水泥和石灰稳定土中结合料的剂量。2、仪器设备(1)滴定管(酸式)50mL,1支。(2)滴定台,1个。(3)滴定管夹,1个。(4)大肚移液管:10mL,10支。182(5)锥形瓶(三角瓶):200mL,20个。(6)烧杯:2000mL(或1000mL),1只;300mL,10只。(7)容量瓶:1000mL,1个。(8)搪瓷杯:容量大于1200mL,10只。(9)不锈钢棒(或粗玻璃棒),10根。(10)量筒:100mL和5mL,各1只;50mL,2只。(11)棕色广口瓶:60mL,1只(装钙红)。(12)托盘天平:称500g、感量0.5g和称量100g、感量0.1g,各1台。(13)秒表1只。(14)表面皿:φ9cm,10个。(15)研钵:φ12~13cm,1个。(16)土样筛:筛孔2.0mm或2.5mm,1个。(17)洗耳球:1两或2两,1个。(18)精密试纸:pHl2~pHl4。(19)聚乙烯桶20L,1个(装蒸馏水);10L,2个(装氯化铵及EDTA二钠标准液);5L,1个(装氢氧化钠)。(20)毛刷、去污粉、吸水管、塑料勺、特种铅笔、厘米纸。(21)洗瓶(塑料)500mL,1只。3、试剂(1)0.lmol/m3乙二-胺四乙酸二钠(简称EDTA二钠)标准液:准确称取EDTA二钠(分析纯)37.226g,用微热的无二氧化碳蒸馏水溶解,待全部溶解并冷却至室温后,定容至1000mL。(2)10%氯化铵(NH4Cl)溶液:将500g氯化铵(分析纯或化学纯)放在10L聚乙烯桶内,加蒸馏水4500mL,充分振荡,使氯化铵完全溶解。也可以分批在1000mL的烧杯内配制,然后倒入塑料桶内摇匀。(3)1.8%氢氧化钠(内含三乙醇胺)溶液:用100g架盘天平称18g氢氧化钠(NaOH)(分析纯),放入洁净干燥的1000mL烧杯中,加入1000mL蒸馏水使其全部溶解,待溶解冷却至室温后,加入2mL三乙醇胺(分析纯),搅拌均匀后储于塑料桶中。(4)钙红指示剂:将0.2g钙试剂羟酸钠(分子式C21H13O7N2SNa,分子量460.39)与20g预先在105℃烘箱中烘1h的硫酸钾混合,一起放入研钵中,研成极细粉末,储于棕色广口瓶中,以防吸潮。4、准备标准曲线(1)取样:取工地用石灰和集料,风干后分别过2.0mm或2.5mm筛,用烘干法或酒精燃烧法测其含水量(如为水泥可假定其含水量为0%)。(2)混合料组成的计算:公式:干料质量=湿料质量/(1+含水量)计算步骤:①求干混合料质量=300g/(1+最佳含水量);②干土质量=干混合料质量/(1+石灰(或水泥)剂量);③干石灰(或水泥)质量=干混合料质量-干土质量;183④湿土质量=干土质量×(1+土的风干含水量);⑤湿石灰质量=干石灰×(1+石灰的风干含水量);⑥石灰土中应加入的水=300g-湿土质量-湿石灰质量。(3)准备5种试样,每种2个样品(以水泥集料为例),如下:1种:称2份300g集料①分别放在2个搪瓷杯内,集料的含水量应等于工地预期达到的最佳含水量。集料中所加的水应与工地所用的水相同(300g为湿质量)。2种:准备2份水泥剂量为2%的水泥土混合料试样,每份均重300g,并分别放在2个搪瓷杯内。水泥土混合料的最佳含水量应等于工地预期达到的最佳含水量。混合料中加的水应与工地所用的水相同。3种、4种、5种:各准备2份水泥剂量分别为4%、6%、8%②的水泥土混合料试样,每份均重300g,并分别放在6个搪瓷杯内,其他要求同1种。注:①如为细粒土,则每份的质量可以减为l00g。②在此,准备标准曲线的水泥剂量为:0%、2%、4%、6%和8%,实际工作中应使工地实际所用水泥或石灰的剂量位于准备标准曲线时所用剂量的中间。(4)取一个盛有试样的搪瓷杯,在杯内加600mL10%氯化铵溶剂①,用不锈钢搅拌棒充分搅拌3min(每分钟搅110~120次)。如水泥(或石灰)土混合料中的土是细粒土,则也可以用1000mL具塞三角瓶代替搪瓷杯,手握三角瓶(瓶口向上)用力振荡3min(每分钟120次±5次),以代替搅拌棒搅拌。放置沉淀4min,如4min后得到的是混浊悬浮液,则应增加放置沉淀时间,直到出现澄清悬浮液为止,并记录所需的时间。以后所有该种水泥(或石灰)土混合料的试验,均应以同一时间为准,然后将上部清液转移到300mL烧杯内,搅匀,加盖表面皿待测。注:当仅用100g混合料时,只需200mLl0%氯化铵溶液。(5)用移液管吸取上层(液面下1~2cm)悬浮液10.0mL放入200mL的三角瓶内,用量筒量取500mL1.8%氢氧化钠(内含三乙醇胺)倒入三角瓶中,此时溶液pH值为12.5~13.0(可用pHl2~14精密试
本文标题:第7章 路面工程试验检测技术
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