吉大《土木工程施工技术》FAQ（三）

吉大《土木工程施工技术》FAQ（三）

第三章 基层（底基层）施工技术

一、简述石灰稳定类材料强度形成原理？

答：（1）形成原理

石灰稳定类包括石灰土、石灰砂砾土、石灰碎石土等，强度形成主要指石灰与细粒土的相互作用。

土中掺入石灰，石灰与土发生强烈的作用，使土的工程性质发生变化。初期土结团、塑性降低、最佳含水量增大、最大密实度减小；后期变化主要表现在结晶结构的形成，从而提高土的强度与稳定性。

石灰加入土中发生的物理与化学反应主要有离子交换、Ca（OH）2（氢氧化钙）的结晶、碳酸化和火山灰反应。反应的结果是石灰土的刚度不断增大，强度与水稳定性不断提高。

（2）离子交换反映

离子交换反映是指石灰加入土中，在水的参与下易离解成Ca2+和（OH）-离子，Ca2+可与粘土胶体颗粒反离子层上的K+、Na+离子发生离子交换，其结构使胶体吸附层减薄，从而使粘土胶体颗粒发生粘结，土的湿坍性得到改善，离子交换是石灰土初期强度形成的主要原因。

（3）Ca（OH）2的结晶反应

Ca（OH）2的结晶反应是石灰吸收水分形成含水晶体，所生产的晶体相互结合，与土粒结合起来形成共晶体，把土粒结成整体，使石灰土的水稳性得到提高。

（4）碳酸化反应

碳酸化反应是指Ca（OH）2与空气中的CO2反应生成CaCO3的过程，当石灰土的表层发生碳酸化反应，形成一层硬壳，从而阻碍CO2的渗入，使碳酸化反应过程较长，是石灰土后期强度增长的主要原因之一。

（5）火山灰反应

火山灰反应是指土中的活性硅铝矿物在石灰的碱性激发下解离，在水的参与下Ca（OH）2与反应生成含水的硅酸钙和铝酸钙的过程，所生成新的化合物与水泥水解后的产物相类同，是一种水稳性良好的结合料。火山灰反应是在不断吸收水分的情况下逐渐发生的，因而具有水硬性性质。

碳酸化与火山灰反应对提高石灰土的强度与稳定性起着决定性作用。

影响因素：影响石灰土强度与稳定性的主要因素有：土质、石灰的质量与剂量、养生条件与龄期等。

①土质

各种成因的亚砂土、亚粘土、粉土类土和粘土类土都可以用石灰来稳定。

 石灰土的强度随土的塑性指数增加而增大

 石灰土的强度随土的PH值的增大而增大

 石灰土强度有随土中CaCO3含量增加而增大

 石灰土的强度有随土的硅酸铝的增大而减少

②石灰质量与剂量

各种化学组成的石灰均可用于稳定土。

 白云石石灰的稳定效果优于方解石石灰

 活性CaO+MgO的含量越高，稳定效果越好

 石灰细度愈大，效果越好

 生石灰稳定土的效果优于熟石灰稳定土，但应注意成型时间，对一般磨细生石灰与土拌匀后闷料约3h成型效果最佳；

 石灰剂量的增加，石灰土的强度和稳定性提高，担当剂量超过一定范围，将导致石灰土的强度下降

 石灰土的最佳剂量随土质不同而异，土的分散度越高最佳剂量越大

 最佳石灰剂量也与养生龄期有关，在28d内，最佳石灰剂量随着龄期的增长而增大，28d后基本趋于稳定

③石灰土的强度

 石灰土的强度形成需要一定的温度和湿度

 高温和适当的湿度对石灰强度的形成有利

 石灰土的强度随龄期的增长大体符合指数规律

二、简述影响石灰土强度与稳定性的主要因素？

答：影响石灰土强度与稳定性的主要因素有：土质、石灰的质量与剂量、养生条件与龄期等。

①土质

各种成因的亚砂土、亚粘土、粉土类土和粘土类土都可以用石灰来稳定。

 石灰土的强度随土的塑性指数增加而增大

 石灰土的强度随土的PH值的增大而增大

 石灰土强度有随土中CaCO3含量增加而增大

 石灰土的强度有随土的硅酸铝的增大而减少

②石灰质量与剂量

各种化学组成的石灰均可用于稳定土。

 白云石石灰的稳定效果优于方解石石灰

 活性CaO+MgO的含量越高，稳定效果越好

 石灰细度愈大，效果越好

 生石灰稳定土的效果优于熟石灰稳定土，但应注意成型时间，对一般磨细生石灰与土拌匀后闷料约3h成型效果最佳；

 石灰剂量的增加，石灰土的强度和稳定性提高，担当剂量超过一定范围，将导致石灰土的强度下降

 石灰土的最佳剂量随土质不同而异，土的分散度越高最佳剂量越大

 最佳石灰剂量也与养生龄期有关，在28d内，最佳石灰剂量随着龄期的增长而增大，28d后基本趋于稳定

③石灰土的强度

 石灰土的强度形成需要一定的温度和湿度

 高温和适当的湿度对石灰强度的形成有利

 石灰土的强度随龄期的增长大体符合指数规律

三、简述水泥稳定性材料强度形成原理？

答：水泥稳定类包括水泥稳定砂砾、砂砾土、碎石土、土等，其强度的形成主要是水泥与细粒土的相互作用。

水泥矿物与土中的水分发生强烈的水解和水化反应，同时从溶液中分解出Ca（OH）2并形成其他水化物。水泥的各种水化物生成后，有的自行继续硬化形成水泥石骨架，有的与土相互作用，其作用形式有：离子交换及团粒化作用、硬凝作用、碳酸化作用。

①离子交换及团粒化作用

在水泥水化后的胶体中，Ca（OH）2和Ca2++2（OH）-共存。构成粘土的矿物是以SiO2为骨架合成的板状或针状的结晶，通常表面带有Na+和K+离子，析出的Ca+离子与土中的Na+和K+离子尽心当量吸附交换。结果使大量的土粒形成较大的土团。

由于水泥水化生产物Ca（OH）2具有强烈的吸附活性，使这些较大的土团粒进一步结合起来，形成水泥土的链条状结构，并封闭土团之间的孔隙，形成稳定的联接。

②硬凝作用

随着水泥水化反应的深入，溶液中析出大量Ca2+，当Ca2+的数量超过离子交换需要量后，则在碱性环境中使组成粘土矿物的SiO2，和Al2O3的一部分或大部分同Ca2+进行化学反应，生成不溶于水的稳定的结晶矿物（即硬凝反应），增大了土的强度。

③碳酸化反应

水泥水化物中的游离Ca（OH）2不断吸收水中的HCO3-和空气中的C02，生成CaCO3，这种反应能使土固结，提高土的强度，但比硬凝反应的作用差一些。

三、简述影响水泥稳定土强度与稳定性的主要因素有哪些？

答：影响水泥稳定土强度与稳定性的主要因素有土质、水泥成分与剂量、水等。

①土质

土的矿物成分

 除有机质或硫酸盐含量高的土外，各种砂砾土、砂土、粉土和粘土均可用水泥稳定

 有少量蒙脱石类矿物和不含腐殖质的各种碳酸盐土、覆盖粘土用水泥稳定后可取得良好效果

 由石英颗粒所组成的最佳级配土，适于用水泥稳定

 黑土腐殖层，尤其是草皮灰化土的腐殖层，用水泥稳定得到的强度最低；

 用水泥稳定含有大量蒙脱石和过于亲水的碱土其效果亦较差。

土的粒度成分

就土的粒度成分而言，适宜于用水泥稳定的土的范围相当广泛，但要达到规定的强度，

水泥剂量随粉粒和粘粒含量的增加而增高，因此，稳定重粘土水泥用量过高而不经济，且重粘土难于粉碎和搅合，实践证明用水泥稳定级配良好的土，既可节约水泥，又能取得满意的稳定效果。

②水泥的成分与剂量

 对于同一种土，水泥矿物成分是决定水泥稳定土强度的主导因素

 一般情况下，硅酸盐水泥的稳定效果较好，铝酸盐水泥较差

 水泥的矿物成分相同时，水泥稳定土的强度随着水泥比表面和活性的增大而提高

 在硬化条件相似的情况下，当水泥的矿物成分相同时，随着水泥分散度的增大，其化学活性和硬化能力也有所增长

 水泥稳定土的强度随水泥剂量的增加而增加，但考虑到水泥稳定土的抗温缩与抗干缩以及经济条件，应有一个合理的水泥用量范围。

③含水量

当混合料中含水量不足时，水泥就要与土争水，若土对水有较大的亲和力，就不能保证

水泥完成水化和水解作用。

水泥稳定土需要湿法养生，以满足水泥水化的需要；

水泥剂量大、养生温度高时，其增长速率大。

水泥稳定土的强度随龄期的增长而增长，二者之间大致呈指数关系。

四、简述修筑试验路段的任务？

答：检验拌和、运输、摊铺、碾压、养生等计划投入使用设备的可靠性；

检验混合料的组成设计是否符合质量要求及各道工序的质量控制措施；

提出用于大面积施工的材料配合比及松铺系数；

确定每一作业段的合适长度和一次铺筑的合理厚度；

五、简述路拌法施工工序？

答：①下承层准备与施工测量

施工前对下承层（底基层或土基）按质量验收标准进行验收，精心加工。之后，恢复中线，直线段每20-25m设一桩，平曲线段每10-15m设一桩，并在两侧路面边缘外0.3-0.5m处设指示桩，在指示桩上用红漆标出基层（或底基层）边缘设计标高及松铺厚度的位置。

②备料

所有材料应符合质量要求，并根据各路段基层（底基层）的宽度、厚度及预订的干密度，计算各路段需要的干燥集料数量；

根据混合料的配合比、材料的含水量及所用车辆的吨位，计算各种材料每车料的堆放距离；

也可根据各种集料所占的比例及松干密度，计算每种集料松铺厚度，以控制集料施工配合比；

对结合料（水泥、石灰等）仍以每袋的摊铺面积来控制剂量。

③摊铺和拌和

用平地机、推土机或人工按试验路段所求得的松铺系数进行摊铺，摊铺力求均匀；

摊铺工作就绪后，可使用温度土路拌机进行拌和作业

路拌时，首先调整液压分配阀的控制手柄，使路拌机的工作装置渐渐渗入混合料之中直至达到标尺要求的深度，拌和机就可以工作速度开始作业，工作速度以1.2-1.5km/h最为适宜。

在拌和开始阶段要反复检查拌和深度，是否留有“夹层”或切入下承层太深；

拌和路线应向基层的最外沿向中心线靠拢；

拌和中适时测定含水量：含水量大于最佳时，应进行自然蒸发，使含水量达到最佳值；含水量小于最佳值时，应补充洒水进行拌和，一般在摊铺洒水时，用水量应稍大些，这样可避免二次拌和所造成的浪费。

④碾压

拌和好的混合料以平地机整平，并刮出路拱，然后进行压实作业；

无机结合料稳定类结构层应用12t以上的压路机碾压:用12-15t三轮压路机碾压时，每层的压实厚度不应超过15cm；用18-20t的三轮压路机碾压时，每层的压实厚度不应超过20cm；对于稳定中粒土和粗粒土，采用能量大的振动压路机时，每层的压实厚度根据试验确定，压实厚度超过上述规定时，应分层铺筑，每层最小压实厚度为10cm。

压实应遵循先轻后重、先慢后快的原则；

直线段，由两侧路肩向路中心碾压；平曲线段，由内侧路肩向外侧路肩进行碾压；

碾压过程中，如有“弹簧：、松散、起皮等现象，应及时翻开重新拌和，或用其他方法处理，使其达到质量要求；

碾压结束之前，用平地机再终平一次，使其纵向顺势，路拱和超过符合设计要求；

终平应仔细进行，必须将局部高出部分刮除并扫出路外，对于局部低洼之处，不再进行找平，留待铺筑沥青层时处理。

⑤养生与交通管理

重视保湿养生，养生时间不应少于7d；

水泥稳定类混合料碾压完成后，即刻开始养生，二灰稳定类混合料是在碾压完成后的第二或第三天开始养生；

养生期结束，应立即铺筑沥青面层或下封层；

基层上未铺封层或面层时，不应开放交通；

当施工中断，临时开放交通时，也应采取保护措施。

六、简述厂拌法施工施工工序？

答：施工前，应先调试拌和设备；

拌和生产中，含水量应略大于最佳值，使混合料运到现场摊铺后碾压时的含水量不小于最佳值，按照合同或规范要求，在拌和厂抽检混合料的配合比；

将拌和好的混合料送到现场，如运距远，车上混合料应覆盖，以防水分损失过多；

用平地机、摊铺机、摊铺箱或人工按松铺厚度摊铺均匀；

其他工序同路拌法，图3-1为二灰砂砾机械化施工工艺流程图。

图3-1  二灰砂砾机械化施工工艺流程图

七、简述粒料类基层强度形成原理？

答：粒料类基层按强度构成原理可分为嵌锁型与级配型：嵌锁型包括泥结碎石、泥灰结碎石、填隙碎石等；级配型包括级配碎石、级配砾石、符合级配的天然砂砾、部分砾石轧制掺配而成的级配砾、碎石等。

(1)嵌锁型

强度主要依靠碎石颗粒之间的嵌锁和摩阻作用所形成的内摩阻力，颗粒之间的粘结力是次要的，其抗剪强度取决于剪切面上的法向应力和材料内摩阻角。

构成因素：粒料表面的相互滑动摩擦；剪切时体积膨胀而需克服的阻力；粒料重新排列而受到的阻力。

嵌锁型结构强度主要取决于石料的强度、形状、尺寸、均匀性、表面粗糙度以及施工时的压实程度；

当石料强度高、形状接近立方体、有棱角、尺寸均匀、表面粗糙、压实度高时，基层的强度就高。

（2）级配型

级配型粒料基层的强度和稳定性取决于内摩阻力和粘结力的大小

其强度与稳定性在很大程度上取决于集料的类型、集料的最大粒径和级配以及混合料中0.5mm以下细料的含量及塑性指数；

强度与密实度有很大关系。

因此，对级配型主要控制最大粒径、细料含量及其塑性指数和现场压实度。