导图社区 公路水运试验检测师(道路工程)第四章 路基基层与底基层材料
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编辑于2024-04-22 14:26:50第四章 路基基层与底基层材料
第一节 路面基层底基层材料及其技术要求
路面基层、底基层材料类型与适用场合
按材料力学特性

按材料类型
无机结合料稳定类、无结合料粒料类、沥青结合料稳定类和水泥混凝土类
要知道哪些材料类型属于哪一大类?
有出现,水泥稳定,石灰稳定,就是水泥稳定类,半刚性。 有出现,沥青俩字,沥青结合料类,柔性。 有出现,混凝土,水泥混凝土类,刚性。 未出现以上关键字,属于无结合料粒料类。
路面基层、底基层的技术性能
力学性能
无机结合料
用哪几个指标表征?
主要用无侧限抗压强度、弹性模量和弯拉强度来表征
7d无侧限强度—用于配合比设计与施工质量控制
为什么无机结合料稳定材料避免强度过高?
需注意避免无机结合料稳定类材料无侧限抗压强度标准取得过高,以免产生过多收缩裂缝导致路面反射裂缝增加
180d抗拉强度与弹性模量 石灰与二灰稳定类
石灰粉煤灰稳定材料强度不满足上述要求时?
石灰粉煤灰稳定材料强度不满足上述要求时,可外加混合料质量1 %〜2%的水泥,其他工业废渣稳定材料宜参照此标准
90d抗拉强度与弹性模量 水泥稳定类
结构设计参数
碾压贫混凝土
用哪几个指标表征?
碾压贫混凝土的力学性能主要用无侧限抗压强度、弹性模量和弯拉强度来表征
采用7天无侧限抗压强度作为配合比设计的控制指标
强度要求?
碾压贫混凝土刚性基层的7d龄期无侧限抗压强度应不低于7MPa,且不宜高于 10MPao
弯拉强度和弹性模量作为结构设计参数
级配碎石
用哪几个指标表征?
回弹模量和CBR来表征
用CBR強度作为配合比设计与施工质量的控制指标
用回弹模量作为结构设计参数
收缩特性
干燥收缩——产生原因?基层成型初期,尚未覆盖
无机结合料稳定类材料中水分不断损伤所引起的材料体积收缩现象
温度收缩——产生原因?使用初期,昼夜交替
温缩是隹干不同矿物颗粒所组成的固相、液相和气相等在降温过程中体积收缩现象
收缩和温度裂缝的危害?
收缩和温度裂缝的危害主要表现在两个方面:外界水分通过裂缝渗入会引起面层的冲刷剥落或基层的冲刷唧泥;裂缝间距破坏了路面结构的整体性,改变了受力状态,特别是沥青面层产生应力集中导致快速损伤
产生与哪些因素有关? 为什么严控0.075mm以下含量?
类型、剂量、试件的含水率和龄期 混合料中水泥用量、0.075mm以下粉料含量对无机结合料稳定类材料的收缩影响非常大,因此,在施工时应严格控制水泥含量和0.075mm以下粉料含量
冲刷特性
无机结合料粒料材料冲刷破坏的程度与哪些因素有关?
无机结合料粒料材料冲刷破坏的程度与水量和材料中细集料含量有关,水量越大、细集料含量越多,冲刷破坏越严重
提高半刚性基层的抗冲刷性能方式?
减少细集料含量,提高强度
抗冻性
二灰稳定类材料的抗冻性能会随龄期的增长而增强原因?
二灰稳定类材料的抗冻性能会随龄期的增长而增强,这是由于随着水化过程的深入,材料内水化产物含量增加,在提高材料强度的同时减少内部毛细孔隙,从而提高材料的抗冻性
水泥稳定类材料并不会随龄期的延长出现明显的增强原因?
水泥稳定类材料中水泥用量偏少(5% 左右),材料内部孔隙较大所造成。
防止冻胀性破坏,在晚春、夏初季节成型
材料有充分的水化时间,既能产生较多的水化产物,进行填补材料内部孔隙,又能减少基层内部水分,降低冻胀破坏的发生
无机结合料稳定材料的抗冻性以龄期?
28d或180d的试件经过若干个冻融循环后的饱水无侧限抗压强度与冻前饱水无侧限抗压强度之比来表征
在抗冻性试验过程中,试件的平均质量损失率应不超过?
在抗冻性试验过程中,试件的平均质量损失率应不超过5%
水含量,水化时间,强度,水化产物,空隙
路面基层、底基层原材料及其技术要求
水泥
采用强度等级为32.5或42.5的水泥,满足要求的普通硅酸盐水泥等均可使用。所用水泥初凝时间应大于3h,终凝时间应大于6h且小于10h
石灰
高速公路和一级公路的基层采用什么石灰?
高速公路和一级公路的基层,宜采用磨细消石灰 高速公路和一级公路用石灰应不低于2级技术要求,二级公路用石灰应不低于3级技术要求,二级以下宜不低于3级技术要求
粉煤灰
硅铝粉煤灰CaO含量为2%~6%
高钙粉煤灰CaO含量为10%~40%
干排或湿排的硅铝粉煤灰和高钙粉 煤灰等均可用作基层或底基层的结合料
粗集料
高速公路和一级公路极重、特重交通荷载等级基层的4.75mm以上粗集料应采用单一粒径的规格料。
配碎石或砾石用作基层,底基层时,各等级公路对公称最大粒径的要求?
级配碎石或砾石用作基层时,高速公路和一级公路公称最大粒径应不大于26.5mm,二级及二级以下公路公称最大粒径应不大于31.5mm; 配碎石或砾石用作底基层时,公称最大粒径应不大于37.5mm。
高速公路、一级公路底基层和二级及二级以下公路基层、底基层被稳定材料的天然砾 石材料宜满足表4-10的要求,并应级配稳定、塑性指数不大于9
细集料
各等级公路对细集料小于0.075颗粒含量的要求?塑性指数要求?
高速公路和一级公路,细集料中小于0.075mm的颗粒含量应不大于15% ;二级及二 级以下公路,细集料中小于0.075mm的颗粒含量应不大于20%。应测定0.075mm以下材料的塑性指数。
材料分档与掺配
二级及二级以上,级配碎石或砾石,不少于4种规格掺配
用于高速公路和一级公路的基层时有专门粒径分档
级配碎石或砾石细集料的塑性指数应不大于12,不满足要求时加石灰、无塑性的 砂或石屑掺配处理
第二节 路面基层 底基层材料配合比设计
一、无机结合料剂量与比例
水泥(石灰)剂量——水泥(石灰)质量/全部被稳定材料干燥质量
水泥粉煤灰稳定材料——水泥:粉煤灰:被稳定材料的质量比
石灰工业废渣混合料---石灰:工业废渣:被稳定材料的质量比
二、无机结合料稳定材料配合设计
1.原材料检验
满足相关设计或技术文件或规范的要求。
2.目标配合比设计
1、不少于4条级配曲线,在配合比设计试验中,应将各档集料筛分成单一粒径的规格逐档掺配 2、目标配合比设计中选择不少于5个结合料剂量,重型击实方法,或振动压实方法——确定最大干密度和最佳含水率 3、静压法——根据最大干密度、最佳含水率和压实度,成型试件,试件数量满足要求。 4、试件在标准养护条件下养护6d,浸水24h后,进行无侧限抗压强度试验 5、强度代表值应不小于强度标准值(强度标准值见表4-2),同时应验证不同结合料剂量 条件下混合料的技术性能,确定必需的或最佳的结合料剂量。 验证混合料技术性能时,主要是验证7d龄期无侧限抗压强度与90d或180d龄期弯拉强度的关系 6、合成级配曲线与波动范围的确定 7、合成级配曲线与上、下波动范围级配的混合料技术性能 8、用于基层的无机结合料稳定材料,强度满足要求时,尚宜检验其抗冲刷和抗裂性能
平行试验最少试件数量

无侧限抗压强度试验公式

无侧限抗压强度与弯拉强度关系?

合成级配曲线与波动范围的确定
选定目标级配曲线后,应对各档材料进行筛分,确定其平均筛分曲线及相应的变异系数,并按2倍标准差计算出各档材料筛分级配的波动范围
合成级配曲线与上、下波动范围级配的混合料技术性能验证?
3.生产配合比设计与技术要求
工作内容
确定料仓供料比例
调试设备,料仓速度
标定水泥,水的计量
验证生产级配
确定结合料剂量的标定曲线
确定水泥稳定材料的容许延迟时间
对水泥稳定、水泥粉煤灰稳定材料,分别进行不同成型时间条件下的混合料强度试验、绘制相应的延迟时间曲线,并根据设计要求确定容许延迟时间。
分别按不同结合料剂量和含水率进行混合料试拌,并取样、试验
①通过混合料中实际含水率的测定,确定施工过程中水流量计的设定范围。 ②通过混合料中实际结合料剂量的测定,确定施工过程中结合料掺加的相关技术参数。 ③通过击实试验,确定结合料剂量变化、含水率变化对混合料最大干密度的影响。 ④通过抗压强度试验,确定材料的实际强度水平和拌和工艺的变异水平。
修正施工过程水流量计
料掺加结合料的参数
含水率,结合料剂量变化对最大干密度的影响
通过抗压强度试验,确定材料的实际强度水平和拌和工艺变异水平
混合料生产参数的确定应包括结合料剂量、含水率和最大干密度等指标
①对水泥稳定材料,工地实际采用的水泥剂量宜比室内试验确定的剂量多0. 5%〜1.0%。采用集中厂拌法施工时宜增加0.5%;采用路拌法施工时宜增加1%。 ②以配合比设计的结果为依据,综合考虑施工过程的气候条件,对水泥稳定材料,含水率可增加0.5%〜1.5%;对其他稳定材料,可增加1%〜2%。 ③最大干密度应以最终合成级配击实试验的结果为标准
施工材料变化
水泥
集中厂拌:增加0.5%
路拌:增加1%
水
水泥稳定材料:增加0.5%~1.5%
其他材料:增加1%~2%
4.确定施工参数包括的技术内容
确定施工中结合料的剂量。 确定施工合理含水率及最大干密度 验证混合料强度技术指标
5.强度标准
高速公路和一级公路应验证所用材料的什么与什么的关系?
(2)高速公路和一级公路应验证所用材料的7d龄期无侧限抗压强度与90d或180d龄期弯拉强度的关系。
釆用7天龄期无侧限抗压强度
三、级配碎石配合比设计
级配碎石的控制指标
级配碎石配合比设计以合成集料的CBR值作为强度控制指标
目标配合比设计
级配优化设计,选3-4个
采用重型击实或振动成型
确定的级配和最佳含水率
CBR试验
选择CBR强度最高的级配作为工程实际使用的目标级配
对各档筛分,确定变异系数,2S标准计算各档集料的波动范围
按下列步骤合成目标级配曲线并验证性能:
按目标级配,根据各档平均筛分曲线,按比例配料
CBR试验
计算实际生产中混合料的级配波动范围;并应针对波动范围的上、下限验证性能
施工参数的确定(同上,无结合料)
第三节 路面基层 底基层施工质量标准与控制检验内容
一、原材料检验
高速公路基层,要求粗集料的超粒径含量应不大于15%,主粒径通过率变异系数不大于10%
连续7d取样本10个确定变异系数
二、混合料试验
三、施工过程检测
外形尺寸
基层/底基层检测项目
纵断高程、厚度 、宽度 、横坡度 、平整度
后场质置控制检验内容与要求
原材料抽检/混合料抽检
前场质量控制检验内容与要求
压实度
每天现场取样做击实试验,3次平行试验,最大干密度差值应不大于0.02g/cm3。该数值与设计阶段确定的最大干密度差值大于0.02g/cm3时,应分析原因,及时处理
无机结合料稳定材料应钻取芯样检验其整体性
① 无机结合料稳定细粒材料的芯样直径宜为100mm,无机结合料稳定中、粗粒材料的芯样直径应为150mm。 ②采用随机取样方式,不得在现场人为挑选位置;否则,评价结果无效。 ③芯样顶面、四周应均匀、致密。 ④芯样的高度应不小于实际摊铺厚度的90%。 ⑤取不出完整芯样时,应找岀实际路段相应的范围,返工处理
无机结合料稳定材料应在下列规定的龄期内取芯
①用于基层的水泥稳定中、粗粒材料,龄期7d。 ②用于基层的水泥粉煤灰稳定的中、粗粒材料,龄期10〜14d。 ③用于底基层的水泥稳定材料、水泥粉煤灰稳定材料,龄期10 ~14d。 ④用于基层的石灰粉煤灰稳定材料,龄期14〜20d。 ⑤用于底基层的石灰粉煤灰稳定材料,龄期20〜28d
对髙速公路和一级公路的基层、底基层,应在何时检弯沉?
对髙速公路和一级公路的基层、底基层,应在养生7〜10d内检测弯沉 。不满足要求时,应返工处理
四、质量检查
基层、底基层质量检查宜以1km长的路段为单位评定路面结构层质量
第五节 无机结合料稳定材料的取样成型与试验方法
一、无机结合料稳定材料取样方法
分料
四分法

分料器法
如果集料中含有粒径2. 36mm以下的细料,材料应该是表面干燥的
料堆取料
在料堆的上部、中部和下部各取一份试样,混合后按四分法分料取样。
试验室分料
(1)目标配合比阶段各种集料应逐级筛分,然后按设定级配进行配料。 (2)生产配合比阶段可采用四分法分料,且取料总质量应大于分料取样后每份质量的4〜8倍。
目标配合比阶段
生产配合比阶段
施工过程中混合料取样
在进行混合料验证时宜在摊铺机后取料
(1)在进行混合料验证时,宜在摊铺机后取料,且取料应分别来源于3 ~4台不同的料车,然后混合到一起进行四分法取样,进行无侧限抗压强度成型及试验。
在评价施工离散性时,宜在施工现场取料
在评价施工离散性时,宜在施工现场取料。应在施工现场的不同位置按随机取样原则分别取样品,对于结合料剂量还需要在同一位置的上层和下层分别取样,试样应单独成型。
试验说明与注意事项
一种情况是样品能代表一个大的总体的平均情况
施工前取样做混合料的组成设计、混合料的强度试验和回弹模量试验以及测定石灰的:有效钙和氧化镁含量等。为此,需从料场或料堆的许多不同位置分别取部分样品,然后将样品混合成一个样品
一种情况是样品只代表材料总体的很小部分
例如,施工过程中取样做混合料的强度试验,测定混合料中水泥或石 灰的剂量等。为此,对于后一目的,一般在施工现场摊铺机摊铺宽度范围内左、中、右三处取料,用作强度和回弹模量试验的混合料样品应在现场压实结束后整平时取料。取回的样品应及时成型,在制作试件时应保持取回样品的原有状态,不再进行任何加工。
二、EDTA滴定试验
适用范围
本方法适用于在工地快速测定水泥和石灰稳定材料中水泥和石灰的剂量 。本方法可以用来测定水泥和石灰综合稳定材料中结合料的剂
试剂
0.1 mol/m3乙二胺四乙酸二钠(EDTA二钠)标准溶液 ,10%氯化铵(NH4C1)溶液 ,1.8%氢氧化钠(内含三乙醇胺)溶液 ,钙红指示剂
制定标准曲线

待测试样试验步骤
结果整理
本试验应进行两次平行测定,取算术平均值,精确至0. lmL。允许重复性误差不得大于均值的5%,否则,重新进行试验
试验说明与注意事项
素土、水泥或石灰变化,重做曲线
龄期修正:水泥稳定材料超过终凝时间
溶液始终为纯蓝色,没有经过临界点的,滴定太快、已经过量
由于氯化铵的瓶装一瓶为500g,在使用过程中氯化铵必须用电子秤称量,不可用一瓶 当500g。瓶装蒸馏水也是一桶4500mL,在使用过程中必须重新过量筒
三、最大干密度与最佳含水率的测定
1.击实试验
选择方法
甲法(小筒)
乙法(大筒,5层)
丙法(大筒,3层)
试验准备
细粒土,过4.75,无超粒径
含有大于4.75,先过19,不超10%,过26.5,备用
大于19,超过10%,过37.5,存留37.5不超10%,过53备用
试验步骤
水泥的试样应在1h内完成击实试验
从试样内部从上至下取两个样品测含水率
烘箱的温度应事先调整到110°C左右
甲法(5层x27次)
水泥应在土样击实前逐个加人。加有水泥的试样拌和后,应在lh内完成下述击实试 验。拌和后超过lh的试样,应予作废(石灰稳定材料和石灰粉煤灰稳定材料除外)。
试样超出筒顶的高度不得大于6mm,超出高度过大的试件应该作废
烘箱的温度应事先调整到110℃左右,以使放人的试样能立即在105〜110℃的温度下 烘干
乙法(5层X59次)
丙法(3层x98次)
制图
采用二次曲线方法拟合曲
以干密度为纵坐标、含水率为横坐标
超尺寸颗粒的校正
当试样中大于规定最大粒径的超尺寸颗粒的含量为5%〜30%时,应对最大干,最含修正
结果整理
两次平行试验,均值。重复性试验误差?
应做两次平行试验,取两次试验的平均值作为最大干密度和最佳含水率。两次重复性试验最大干密度的差不应超过0.05g/cm3(稳定细粒土)和0.08 g/cm3 (稳定中粒土和粗粒土),最佳含水率的差不应超过0. 5% (最佳含水率小于10% )和1. 0% (最佳含水率大于10%)。超过上述规定值,应重做试验,直到满足精度要求
⒉.振动压实
混合料分两次装完
振实后的混合料不能高出钢膜边缘10mm
停止振动条件
中低等含水率—压头回弹跳起
高含水率—试料挤出
试验说明与注意事项
一般来说,振动压实试验确定的最佳含水率小于击实试验确定的最佳含水率,最大干密度大于击实试验确定的最大密度
水泥为结合料的试验拌和后要在1h内完成试验
停止振动的控制条件?
由于振动压实中水分的影响作用显著,高含水率回弹跳起现象很难出现,振动时间太长会使试料大量挤出。因此,确定不同含水率效果,中等或较低含水率下以压头回弹跳起为控制条件;高含水率下以试料挤出为;振动的控制条件
四、试件制作(圆柱形)
试件规格
一般径高比:1:1,根据需要也可1:1.5或1:2
试模的选用
稳定细粒材料(公称最大粒径小于16mm的材料),试模的直径100*高100;稳定中粗粒材料(中粒材料是指公称最大粒径不小于16,且小于26.5的材料;粗粒材料是指公称最大粒径不小于26. 5 mm的材料),试模的直径150x高150
方法
静压法
试件数量

操作要点

单个试件质量计算

结果整理与注意事项
高度误差

质量误差

五、标准养护方法
标准养护室

养生方法

结果整理
明显边角缺损,试件作废
质量损失(7d试件)超出要求作废

对养生90d和180d的试件

试验说明和注意事项
试件的质量损失指含水率的减少,不包括由于各种不同原因从试件上掉下的混合料
六、无侧限抗压强度
适用范围
无机结合料稳定材料(包括稳定细粒土、中粒土和粗粒土)试件的无侧限抗压强度。
主要仪器设备
试件制备和养护
(1)采用静压法或振动成型法成型径高比为1:1的圆柱形试件。 (2)按照标准养生方法进行7d的标准养生。 (3)将试件两顶面用刮刀刮平,必要时可用快凝水泥砂浆抹平试件顶面
试验步骤
压力机量程要求
根据试验材料的类型和一般的工程经验,选择合适量程的测力计和压力机,试件破坏荷载应大于测力量程的20%且小于测力量程的80%。球形支座和上下顶板涂上机油,使球形支座能够灵活转动
吸水,称重,测高
(2)将已浸水一昼夜的试件从水中取出,用软布吸去试件表面的水分,并称试件的质量。 (3)用游标卡尺测量试件的高度H,精确至0.lmm
抗压
试验过程中,应保持加载速率为lmm/min
计算公式

结果整理
3倍均方差剔除异常值
中试件:1~2个
大试件:2~3个
超过上述规定的试验重做
变异系数要求
细粒材料:≤6%
中粒材料:≤10%
粗粒材料:≤15%
增加试件,合并评定
试验说明与注意事项
同一条直线上
在进行强度试验时,试件需放置在竖向荷载的中心位置,如采用测力计,测力计中心、球形支座、上压板、试件及下压板应处在同一条直线上,避免偏载对试验结果的影响。
抗压前试件表面处理
试验前,试件表面应用刮刀刮平,避免试件表面不均匀的突起物在试验过程中造成应力集中,导致试验数据失真。必要时,可用快凝的水泥砂浆抹面处理。如需要抹面,应在试件饱水前完成,然后进行饱水
第四节 原材料实验方法
一、石灰有效氧化钙和氧化镁简易测定
适用范围
本方法适用于氧化镁含量在5%以下的低镁石灰
试剂
lmol/L盐酸标准溶液
0.1%甲基橙指示剂
1%酚酞指示剂
试样
生石灰——通过0.15mm(方孔筛)
消石灰——磨细至无不均匀颗粒
置于称量瓶中在105℃烘箱烘至恒量,储于干燥器中,供试验用
操作要点
石灰试样0.8~1.0g(精确至0.0001g)
蒸馏水和10颗玻璃珠
酚酞指示剂2滴
滴入盐酸,重复几次,5min内不出现红色为止
持续半小时以上,则结果只作参考
计算
有效氧化钙和氧化镁含量

试验说明及注意事项
MgO分解的作用缓慢,如果MgO含量高,到达滴定终点的时间长,从而增加了空气中二氧化碳的作用时间,影响测定结果。因此,本方法适用于氧化镁含量在5%以下的低镁钙质石灰。
二、粉煤灰烧失量测定
试样:约1g,精确至0.0001g
温度:950~1000℃
时间:灼烧15~20min,反复灼烧
精度:连续两次称量之差小于0.0005g,即达到恒重
计算
烧失量

结果整理
(1)试验结果精确至0.01%。 (2)平行试验两次,允许重复性误差为0.15%。
试验结果精确至
平行试验两次,允许重复性误差为