第10章无机结合料稳定基层
10．1 概述
在各种粉碎或原状松散的土、碎(砾)石、工业废渣中，掺入适当数量的无机结合料(如水泥、石灰或工业废渣等)和水，经拌和得到的混合料在压实与养生后，其抗压强度符合规定要求的材料称为无机结合料稳定类混合料，以此修筑的路面基层称为无机结合料稳定基层。
无机结合料稳定路面具有稳定性好、抗冻性能强、结构本身自成板体等特点，但具耐磨性差，因此广泛用于修筑路面结构的基层和底基层。
粉碎的或原状松散的土按照土中单个颗粒(指碎石、砾石、砂和土颗粒)粒径的大小和组成，将土分成细粒土、中粒土和相粒土。不同的土与无机结合料拌和得到不同的稳定材料，例如石灰土、水泥土、水泥砂砾、石灰粉煤灰碎石等。
无机结合料稳定材料种类较多，其物理、力学忭质各有特点，使用时应根据结构要求、结合料和原材料的供应情况及施工条件进行综合技术、经济比较后选定。
由于无机结合料稳定材料的刚度介于柔性路面材料和刚性路面材料之间，常称之为半刚性材料。以此修筑的基层或底基层亦称为半刚性基层或半刚性底基层。在我国已建成的高速公路和一级公路中，大多数路面采用了无机结合料稳定类基层。近几十年来，不少国家也越来越多地采用水硬性无机结合料处治粒料和处治土作为沥青路面的基层和底基层。其原因主要有：
①车辆轴载增大和交通量增加对路面的承载能力要求越来越高，无机结合料处治基层的沥青路面更能适应现代重型交通的需要。
②优质石料的料源日益减少。使用无机结合料处治材料，可以使用原先不能应用的质量较低的石料，甚至使用当地的土。这样可以避免远运优质石料，从而节约大量成本。
10．2 无机结合料稳定类材料的力学性质
10．2．1 强度特征
无机结合料稳定类材料是一种半刚性材料，各种半刚性材料都具有一定的抗拉强度。测定半刚性材料的抗拉强度有3种方法：一种方法是利用梁式试件，采用三分点加载，进行弯拉试验，测得的抗拉强度为抗弯拉强度；第二种方法是用圆柱体试什直接拉伸测得的直接抗拉强度；第三种方法是用圆柱体试件沿其直径方向用线压力进行试验，直到被破坏，该强度称为间接抗拉强度或劈裂强度。同一种材料，用不同的方法测得的抗拉强度是不同的。近年来，部分
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国家建议采用抗拉强度来检验无机结合料稳定类材料层本身的强度，但广泛使用的无机结合料稳定类材料强度指标通常是7d无侧限抗压强度。
试验证明，对于一定的混合料，各种强度参数间是有直接联系的，但这种联系并不十分紧密，可能与集料类型有关。根据美国的比较试验结果，强度低的混合料的弯拉强度约为抗压强度的1／3，强度高的混合料的弯拉强度约为抗压强度的1／5，并可用下列关系式表示：
由于无侧限抗压强度是比较容易确定的参数，因此它是研究无机结合料稳定类材料性质以及施工质量控制时最经常采用的指标。我国的规范也都采用这个强度指标。而3个抗拉强度指标中，间接抗拉强度的试验是最简便的。它使用的仪器简单，可以使用做抗压强度试
验的仪器和试模，操作方便，试验精度也较高，因此，有些国家采用间接抗拉强度作为无机结合料稳定类材料及热拌沥青混合料的抗拉强度指标，并把它用到路面设计的应力验算中。
10．2．2 应力一应变特性
无机结合料稳定类材料的强度和刚度都随龄期而增长，因此往往早期强度低，后期强度高。测定其应力应变特性关系时，应采用最符合路面结构实际工作状态的试验方法—三轴压缩试验。通过试验发现，这一类材料的应力一应变关系曲线呈现出非线性性状。同土一样，其弹性模量是三向主应力的函数。然而，在应力水平较低时(低于极限应力50％)，应力-应变曲线可近似视为线性的，按回弹应变量确定的回弹模量值，可以近似视为常数。
在不具备三轴压缩试验条件时，可采用室内承载板法测定尤机结合料稳定类材料早期抗压回弹模量。承载板试验的试件为直径×高＝150mm×l50mm，承载板直径为37．4mm，面积为11cm2。试验时取承载板的单位压力为200～700kPa，逐级加载，同时记录承载板的沉降量，回弹模量值按下式计算：
无机结合料稳定类材料的回弹模量值主要同土类、结合料剂量及龄期、侧限应力有关，在较大范围内变动。级配碎(砾)石的平均回弹模量值为400～500MPa，而采用不同结合料稳定后的半刚性材料的回弹模量值则高达1500～6600MPa，刚性材料水泥混凝土弹性模量为30000MPa，因此，无机结合料稳定材料的刚性介于柔性及刚性材料之间，这就是它被称为半刚性基层的原因。
10．2．3 疲劳特征
疲劳破坏是在小于材料极限强度的应力反复作用下所产生的累积破坏。所谓疲劳性能是指某种材料对不同水平应力的反复作用的反应，它以构成破坏所需荷载作用次数(疲劳寿命)来表示，通常用不同应力水平达到破坏时的荷载反复作用次数所绘成的散点图来说明。试验
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