无机结合料稳定土组成材料及要求

1.土

土的矿物成分对无机结合料稳定土性质有着重要影响。试验表明，除有机质或硫酸盐含量高的土以外，各类砂砾土、砂土、粉土和黏土都可以用作无机结合料稳定材料。一般规定，用于稳定土的液限不大于40，塑性指数不大于20。级配良好的土用作无机结合稳定料时，既可以节约无机结合料的用量，又可以取得满意的效果。重黏土中黏土颗粒含量多，不易粉碎、拌和，用石灰稳定时，容易造成路面缩裂。粉质黏土的稳定效果最佳。用水泥稳定重黏土时，同样因不易粉碎、拌和，会造成水泥用量过高，经济性差。

（1）水泥稳定土。

凡能被经济粉碎的土都可用于水泥稳定，但稳定效果各不相同。试验和生产证明，用水泥稳定砂性土效果最佳，不但强度高而且水泥用量较少。其次是粉性土和黏性土，重黏土不宜单独用水泥来稳定。

① 二级或二级以下公路。

a.底基层。单个颗粒的最大粒径不应超过53 mm，颗粒组成应满足表8.1的要求。土的均匀系数应大于5，细粒土的液限不应超过37.5，塑性指数不应超过17；宜采用均匀系数大于10，塑性指数小于12的土；对于塑性指数大于17的土，宜采用石灰稳定类或用水泥和石灰综合稳定。

表8.1　用作底基层时水泥稳定土的颗粒组成范围

注：① 表中筛孔为方孔，如用圆孔筛，则最大粒径可为所列数值的1.2～1.25倍，下同。
② 此规定是针对细粒土而言，对中粒土和粗粒土，如小于 0.5 mm 的颗粒含量在30% 以下，塑性指数可稍大。

b.基层。单个颗粒的最大粒径不应超过40 mm，颗粒组成应满足表8.2要求。

表8.2　用作基层时水泥稳定土的颗粒组成范围

② 高速公路和一级公路。

a.底基层。单个颗粒的最大粒径不应超过40 mm，颗粒组成应满足表8.3的要求。土的均匀系数应大于5，细粒土的液限不应超过25，塑性指数不应超过6；对中粒土和粗粒土，如小于0.5 mm的颗粒含量在30% 以下，塑性指数可稍大。

表8.3　用作底基层时水泥稳定土的颗粒组成范围

注：集料中0.5 mm以下细土有塑性指数时，小于0.074的颗粒含量不应超过5%；细土无塑性指数时，小于0.074的颗粒含量不应超过7%。

b.基层。单个颗粒的最大粒径不应超过30 mm，土的均匀系数应大于5，细粒土的液限不应超过25，塑性指数不应超过6，颗粒组成应满足表8.4的要求。

表8.4　用作基层时水泥稳定土的颗粒组成范围

注：集料中0.5 mm以下细土有塑性指数时，小于0.074的颗粒含量不应超过5%；细土无塑性指数时，小于0.074的颗粒含量不应超过7%。

（2）石灰稳定土。

砂性土、粉性土、黏性土都可以用石灰来稳定。一般说来：黏土颗粒的活性强，表面积大，表面能量也较大，故掺入石灰等活性材料后，所形成离子交换作用、碳酸化作用、结晶作用和火山灰作用都比较活跃，故适当的增大土的塑性指数对材料强度有利。重黏土虽然黏土颗含量多，由于不易粉碎和拌和，稳定效果反而会差些，而且容易产生缩裂。如土的塑性指数偏小，则施工时难于碾压成型。因此，宜采用塑性指数为 15～20 的黏土以及含有一定数量黏性土的中粒土或粗粒土用作石灰稳定土。对于硫酸盐含量超过 0.8% 或腐殖质含量超过10% 的土，对强度有明显影响的，不宜直接采用。

① 石灰稳定土用做高速公路和一级公路的底基层时，颗粒的最大粒径不应超过37.5 mm；用于其他等级公路时，颗粒的最大粒径不应超过53 mm。(www.xing528.com)

② 石灰稳定土用作基层时，颗粒的最大粒径不应超过37.5 mm。石灰稳定土不宜作为高等级公路的基层。

③ 石灰工业废渣稳定土。宜采用塑性指数为15～20的黏土（亚黏土），有机质含量不超过10%，最大粒径不应大于15 mm。

2.无机结合料

（1）水泥。

各类水泥都可以用于稳定土，水泥的矿物成分和分散度对其稳定效果有明显影响。对同一种土，硅酸盐水泥比铝酸盐水泥稳定效果好。在水泥矿物成分相同、硬化条件相似的情况下，其强度随水泥比表面积和活性的增大而提高。稳定土的强度还与水泥用量有关，一般说来：水泥剂量越大，稳定土的强度越高；但过多的水泥用量，虽获得了较高的强度，但在经济上不一定合理，在效果上也不明显，而且容易开裂。所以，水泥用量不存在最佳水泥用量，而存在一个经济用量。通常在保证土的性质能起根本变化，且能保证稳定土达到所规定的强度和稳定性的前提下，取尽可能低的水泥用量。

（2）石灰。

各种化学组成的石灰均可用于稳定土，但石灰质量应符合要求，石灰的质量标准见第二章。

石灰中产生黏结性的有效成分是活性氧化钙和氧化镁。它们的含量是评价石灰质量的主要指标，其含量越多，活性越高，质量也越好。有效氧化钙和氧化镁含量的测定方法，按我国现行行业标准《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》规定，有效氧化钙含量采用中和滴定法测定，氧化镁含量采用络合滴定法测定。

石灰剂量对石灰土强度影响显著，石灰剂量较低（ 3%～4%）时，石灰主要起稳定作用，土的塑性、膨胀性、吸水量减小，使土的密实度、强度得到改善。随着剂量的增加，强度和稳定性均提高，但剂量超过一定范围时，强度反而降低。石灰的最佳剂量，对黏性土和粉性土为干土重的8%～16%，对砂性土为干土重的10%～18%。剂量的确定应根据结构层技术要求进行混合料组成设计。

由于石灰剂量对石灰土强度影响显著，所以稳定土中石灰的剂量是我们的一个重要控制指标。常见的水泥或石灰剂量测定方法有EDTA滴定法和钙电极快速测定法。

① EDTA滴定法。本方法适用于在工地快速测定水泥或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（7 d 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。本方法进行一次剂量测定，只需要10 min。

② 钙电极快速测定法。此法适用于测定新拌石灰土中石灰剂量的测定。它是根据不同掺灰剂量的石灰土，经氯化铵溶液作用后，所生成氯化钙的量是不同的，而钙离子选择电极（见图8.1）能够将不同量的钙离子以电位（mV）的形式在仪器上显示出来。根据不同的掺灰量有不同的电位值，用事先配制的标准曲线（见图8.2）便可以找出相应的掺灰量。

图8.1　测试示意图

图8.2　标准曲线

在剂量不大的情况下，钙质石灰比镁质石灰稳定土的初期强度高，镁质石灰稳定土在剂量大时后期强度优于钙质石灰稳定土。

（3）工业废渣。

① 粉煤灰。粉煤灰是火力发电厂排出的废渣，属硅质或硅铝质材料，其本身不具有或有很小的黏结性，但它以细分散状态与水和消石灰或水泥混合，可以发生反应形成具有黏结性的化合物。所以石灰粉煤灰可用来稳定各种粒料和土，又称二灰土。

粉煤灰中SiO2、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 2 500 cm2/g。干和湿粉煤灰都可以应用，湿粉煤灰的含水量不宜超过 35%，干粉煤灰如堆积在空地上应加水，防止其飞扬而造成污染。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。

② 煤渣。煤渣是煤经锅炉燃烧后的残渣，主要成分是SiO2和Al2O3，其松干密度为 700～1 100 kg/m3。煤渣的最大粒径不应大于30 mm，颗粒组成宜有一定级配，且不宜含杂质。

3.水

水分是稳定土的一个重要组成部分，其技术指标符合水泥混凝土用水标准，一般饮用水均满足要求。水分以满足稳定土形成强度的需要，同时使稳定土在压实时具有一定的塑性，以达到所需要的压实度。水分还可以使稳定土在养生时具有一定的湿度。最佳含水量用标准击实试验确定。