道路建筑材料主 编：翟晓静 赵 毅 副主编：贾红霞主 审：李中秋 马彦芹

高职高专道路桥梁工程技术专业“十二五”规划教材高职高专道路桥梁工程技术专业“十二五”规划教材

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第三章 工程用土及无机结合料稳定土 

教学要点： 1. 土的粒度成分； 2. 级配曲线的作用； 3. 土的三项基本指标的测定方法； 4. 土的常用指标的计算方法； 5. 土的工程分类； 6. 无机结合料稳定土的分类、组成及性质； 7. 无机结合料稳定土的组成设计。

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第一节 工程用土 

一、土的形成

土是由地表面的岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积，形成固体矿物、流体水和气体的一种集合体。不同的风化作用形成不同性质的土。

1. 物理风化 2. 化学风化 3. 生物风化

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二、土的三相组成

土的三相组成对土的各项工程性质有很大的影响，现分述如下：

（一）土中固体颗粒

土中固体颗粒是土的三相组成中的主体，其粒度成分、矿物成分决定着土的工程性质。 土粒组成土体的骨架，各个土粒的特征以及土粒集合体的特征，对土的工程性质起着决定性的影响。

200 60 20 5 2 0.5 0.25 0.075 0.002 （ mm ）

巨粒组 粗粒组 细粒组

漂石（块石）

卵石（小块

石）

砾（角砾） 砂粉粒 粘粒

粗 中 细 粗 中 细

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1. 土颗粒的大小与形状 2. 粒度成分及其分析方法 （ 1 ）筛分法 （ 2 ）沉降分析法 3. 粒度成分的表示方法 常用的粒度成分的表示方法有：表格法、累计曲线法和三角坐

标法。 （ 1 ）表格法 （ 2 ）累计曲线法

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粒径 di

(mm)

粒径小于等于 di 的累计百分含量 pi

(%) 粒径 di

(mm)

粒径小于等于 di 的累计百分含量 pi

(%)

土样 A 土样 B 土样 C 土样 A 土样 B 土样 C

10 — 100.0 — 0.1 9.0 23.6 92.0

5 100.0 75.0 — 0.075 — 19.0 77.6

2 98.9 55.0 — 0.01 — 10.9 40.0

1 92.9 42.7 — 0.005 — 6.7 28.9

0.5 76.5 34.7 — 0.001 — 1.5 10.0

0.25 35.0 28.5 100.0

粒组 (mm)粒径小于等于的累计百分含量 pi (%) 粒组（ m

m ）

粒径小于等于的累计百分含量 pi (%)

土样 a 土样 b 土样 c 土样 a 土样 b 土样 c

10~5 0 25.0 0 0.10~0.075 9.0 4.6 14.4

5~2 1.1 20.0 0 0.075~0.01 0 8.1 37.6

2~1 6.0 12.3 0 0.01~0.005 0 4.2 11.1

1~0.5 16.4 8.0 0 0.005~0.001 0 5.2 18.9

0.5~0.25 41.5 6.2 0 ＜ 0.001 0 1.5 10.0

0.25~0.10 26.0 4.9 8.0

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累计曲线的用途主要有以下两个方面：

第一，由累计曲线可以直观地判断土中各粒组的分布情况。

第二，由累计曲线可确定土粒的级配指标，即不均匀系数和曲率系数。

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（ 3 ）三角坐标法 三角坐标法是一种图示法。 4. 矿物成分 土的固体颗粒部分是由各种矿物颗粒或矿物集合体组成的，不同矿物

成分的性质是有差别的，因此由不同矿物组成的土的性质也是不同。 原生矿物是岩石经物理风化破碎但成分没有发生变化的矿物碎屑。原

生矿物主要有石英、长石等，主要存在于卵、砾、砂、粉各粒组中。

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矿物成分

（二）土中水 土中水可以处于液态、固态或气态。土中细粒愈多，即土的分散度愈大，水对土的性质的影响也愈大。存在于土中的液态水可分为结合水和自由水两大类。

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（三）土中气

含气体的土称为非饱和土，非饱和土的工程性质研究已形成土力学的一个热点。

二、土的物理性质指标和物理状态指标

（一）土的物理性质指标

土的物理性质直接反映土的松密、软硬、轻重等物理状态，也间接反映土的工程性质。而土的松密、坚硬程度以及土的轻重主要取决于土的三相在数量上所占的比例。所以，要研究土的物理性质，就要分析土的三相比例关系。表示土的三相比例关系的指标，称为土的物理性质指标，包括土粒比重（土粒相对密度）、土的含水率、密度、孔隙比，孔隙率和饱和度等。

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气体的质量相对甚小，可以忽略不计。 土的三项基本物理性质指标是指土的密度 、土粒比重 和土的天然

含水率 ，基本物理性质指标通过试验方法测定。

1. 土的密度 和土的重度

（ l ）物理意义： 土的密度为单位体积土的质量，土的重度为单位体积土的重量 。

（ 2 ）表达式：

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（ 3 ）测定方法：①环刀法：适用于细粒土密度的测定；②电动取土器法：适用于硬塑土密度的快速测定；③蜡封法：适用于易破碎土和形态不规则的坚硬土密度的测定；④灌水法：适用于现场测定粗粒土和巨粒土的密度⑤灌砂法：适用于现场测定细粒土、砂类土和砾类土的密度测定。2. 土粒比重 （ l ）物理意义：土在 105~110℃下烘干至恒重时的质量与同体积的 4℃蒸馏水的质量之比，称为土粒比重（无量纲），亦称土粒相对密度。

（ 2 ）表达式：

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（ 3 ）测定方法：

①比重瓶法：适用于粒径小于 5mm 的土；

②浮力法：适用于粒径大于或等于 5mm 的土，且其中粒径大于或等于 20mm 的土质量应小于总土质量的 10% ；

③浮称法：适用于粒径大于或等于 5mm 的土，且其中粒径大于或等于 20mm 的土质量应小于总土质量的 10% ；

④虹吸筒法：适用于粒径大于或等于 5mm 的土，且其中粒径大于或等于 20mm 土的含量大于或等于总土质量的 10% 。

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3. 土的含水率

（ l ）物理意义：

土的含水率表示土中含水的数量，为土中水的质量与固体矿物质量的比值，用百分数表示。

（ 2 ）表达式：

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（ 3 ）测定方法：

①烘干法：适用于测定粘质土、粉质土、砂类土、砂砾石、有机质土和冻土土类的含水率；

②酒精燃烧法：适用于快速简易测定细粒土（含有机质的土除外）的含水率；

③比重法：适用于砂类土含水率的测定。

4. 其它常用指标

土的其他物理性质指标可以由基本物理性质指标计算取得。

（ 1 ）反映土的松密程度的指标有：

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1 ）孔隙比 e

①物理意义：土的孔隙比表示土中孔隙体积与固体颗粒的体积之比值。土的孔隙比直接反映土的密实程度，孔隙比越大，土越疏松；孔隙比越小，土越密实。它是确定地基承载力的指标。

②表达式：

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2 ）孔隙率 n

①物理意义：土的孔隙率表示土中孔隙大小的程度，为土中孔隙体积占总体积的百分比。

②表达式：

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（ 2 ）反映土的含水程度的指标有：

1 ）土的含水率

2 ）土的饱和度

①物理意义：土的饱和度表示土中水的体积与土的全部孔隙体积的比值，即孔隙被水充满的程度。

②表达式：

土的干密度通常用作人工填土压实质量控制的指标。土的干密度 越大，表明土体压的越密实，工程质量越好。

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3 ）特定条件下土的密度及重度有：

1 ）土的干密度 和土的干重度

①物理意义：土的干密度是指干燥状态下单位体积土的质量。土的干重度是指干燥状态下单位体积土的重量，

土的孔隙率的大小，影响着干密度的值。一般规律是：土的孔隙率愈小，土愈密实，干密度值愈大。

②表达式：

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2 ）土的饱和密度 和土的饱和重度

①物理意义：土的饱和密度是指孔隙中全部被水充满时，单位体积土的质量。土的饱和重度是孔隙中全部被水充满时，单位体积土的重量，

②表达式：

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3 ）土的有效密度 和土的浮重度

①物理意义：土的有效密度是指地下水位以下，土体受到水的浮力作用时，单位体积土的质量。土的浮重度是地下水位以下，土体受到水的浮力作用时，单位体积土的重量，

②表达式：

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（二）土的物理状态指标

土的物理状态，对于粗粒土，是指土的密实程度；对于细粒土，是指土的软硬程度或称为土的稠度。

1.粗粒土的密实度

无粘性土如砂、卵石为单粒结构，主要物理状态指标为密实度。工程上用孔隙比 e、相对密度 Dr和标准贯入试验 N作为划分其密实度的标准。

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（ 1 ）用孔隙比 e为标准根据孔隙比 e为标准来划分粗粒土的密实度，如表 3-5 所示。

用指标 e来划分砂土的密实度，无法反映土的颗粒级配的因素。例如：两个级配不同的砂，一种颗粒均匀的密砂，孔隙比为 ，另一种级配良好的松砂，孔隙比为 ，结果， 大于 ，即密砂的孔隙比反而大于松砂的孔隙比。

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（ 2 ）用相对密度 为标准

用天然孔隙比 e与同一种砂的最疏松状态孔隙比 和最密实状态孔隙比 进行对比，看 e 是接近 还是接近 ，来判断砂的密实度，即相对密度法。

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《公路桥涵地基与基础设计规范》 （ JTG D63-2007 ）中规定用 来判定砂土的密实程度，将砂分为 4 级，见表 3-6 。

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（ 3 ）用标准贯入试验 N为标准

标准贯入试验是在现场进行的原位测试。试验方法为：用卷扬机将质量为 63.5kg 的钢锤提升 76cm 高度，让钢锤自由下落，打击贯入器，先打入 15cm ，不计锤击数，继续贯入，记录每打入 10cm 的锤击数，贯入器累计贯入土中深度为30cm 所需的锤击数计为 ，若遇密实土层，贯入 30cm锤击数超过 50击时，不应强行打入，记录 50击的贯入深度。

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2.粘性土的稠度 粘性土的颗粒很细，土粒与土中水相互作用显著，同一种土，当它的含水率很小时，土呈半固体坚硬状态；当含水率适当增加，土粒间距离加大，土呈可塑状态。如果水量再增加，土中出现较多的自由水时，粘性土变成流动状态。

粘性土的稠度，反映土粒之间的联结强度随着含水率的高低而变化的性质。

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（ 1 ）液限 （% ） 定义：粘性土呈液态与塑态之间的界限含水率。 测定方法：液塑限联合测定法。 （ 2 ）塑限 （% ） 定义：粘性土呈塑态与半固态之间的界限含水率。 测定方法：液塑限联合测定法或滚搓法。 （ 3 ）塑性指数

定义：粘性土与粉土的液限与塑限的差值，去掉百分数，称塑性指数，记为 。

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物理意义：细粒土处于可塑状态下，含水率变化的最大区间。一种土的 和 之间的范围大，即 大，表明该土能吸附结合水多，但仍处于可塑状态，即该土的粘粒含量高或矿物成分吸水能力强。

（ 4 ）液性指数

定义：粘性土的液性指数为天然含水率与塑限的差值和液限与塑限差值之比，即：

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物理意义：液性指数又称相对稠度，是将土的含水率 与 及 相比较，以表明 是靠近 还是靠近 ，反映土的软硬程度。

工程应用：用液性指数 来划分粘性土的稠度状态，如表 3-7 。

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三、土的工程分类 土的分类一般原则是：粗粒土按粒度成分及级配特征；细粒土按塑性指数和液限，即塑性图法；有机土和特殊土分别单独各列为一类；对给定的土名给以明确含义的文字符号，既可一目了然，还可以运用电子计算机检索土质试验资料。

介绍土的分类方法之前，先熟悉一下国内外基本通用的、表示土类名称的文字代号，具体内容见表 3-8 。

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土的成分代号 表 3-8

漂石： B 块石： Ba

卵石： Cb 小卵石： Cba

砾： G 角砾： Ga 砂： S

粉土： S 粘土： M

细粒土： F 土： SI有机质：

O

土的级配代号：级配良好： W ；级配不良： P

土液限高低代号：高液限： H ；低液限： L

特殊土代号：黄土： Y ；红粘土：R 膨胀土： E ；盐渍土： St

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土类名称可以用一个基本代号表示，当由两个基本代号表示时，第一个代号表示土的主成分，第二个代号表示副成分（土的液限或级配），当由三个代号表示时，第一个代号表示土的主成分，第二个代号表示液限的高低或级配的好坏，第三个代号表示土中所含次要成分。

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（一）《公路桥涵地基与基础设计规范》（ JTG D63-2007 ）中土的分类

按照颗粒级配或塑性指数划分为碎石土、砂土和粘性土。各类土的分类标准如下：

1. 碎石土：粒径大于 2mm 的颗粒含量超过全重的 50% 的土。再根据颗粒级配及形状划分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。

2. 砂土：粒径大于 2mm 的颗粒含量不超过全重的 50% ，且塑性指数 不大于 1 的土。再根据颗粒级配划分为：砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。

3. 细粒土：塑性指数 大于 1 的土。再根据塑性指数值细分为粘土、亚粘土和粉土。见表 3-9 。

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4.人工填土：由人类活动而形成的堆积物。

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（二）《公路土工试验规程》中土的分类

《公路土工试验规程》中土分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四类。

1.巨粒土：试样中巨粒组质量多于总质量 50% 的土为巨粒土。

2.粗粒土：试样中巨粒组质量少于或等于总质量的 15% ，且巨粒与粗粒组土粒质量之和多于总质量 50% 的土为粗粒土。

粗粒组中砾粒组质量多于砂砾组质量的土为砾类土。砾类土根据其细粒含量和类别及粗粒组的级配进一步分类。

粗粒组中砾粒组质量少于或等于砂砾组质量的土为砂类土。砂类土根据其细粒含量和类别及粗粒组的级配进一步分类。

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3. 细粒土：试样中细粒组土粒质量多于总质量 50% 的土为细粒土。

细粒土进一步分类如图 3-7 所示，同时按照其在塑性图中（见图3-8 ）的位置确定土名，本分类中采用下列液限分区：低液限 ，高液限 。

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四、土的压实性（一）土的压实性对工程的意义

在工程建设中，经常遇到填土和软弱地基，为了改善这些土的工程性质，常采用压实的方法使土变得密实，这是一种经济合理的改善土的工程性质的方法。土的压实性，是指采用人工或机械对土施以夯实、振动作用，使土在短时间内压实变密，获得最佳结构，以改善和提高土的力学强度的性能，也称为土的击实性。

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（二）击实试验与土的压实性

1.击实试验

击实试验是研究土的压实性能的基本方法。击实是指对土瞬时地重复施加一定的机械功能使土体变密的过程。

击实仪的规格如表 3-10 所示。击实试验时，将含水率为一定值的土样分层装入击实筒内，每铺一层后都用击实锤按规定的落距锤击一定的次数，然后由击实筒的体积和筒内被击实土的总质量算出被击实土的湿密度 ，从被击实的土中取样测定其含水率 ，按式 3-15 计算击实土样的干密度 。

道路建筑材料 击实试验方法种类 表 3-10

实验方法 类别

锤底直径(cm)

锤质量(kg)

落高(30cm)

试筒尺寸 试样尺寸层数

每层击数

击实功(kJ/

m3 ）

最大粒径(mm)

内径(cm)

高(cm)

高度(cm)

体积(cm3)

轻型Ⅰ -1 5 2.5 30 10 12.7 12.7 997 3 27 598.2 20

Ⅰ -2 5 2.5 30 15.2 17 12 2177 3 59 598.2 40

重型Ⅱ -1 5 4.5 45 10 12.7 12.7 997 3 27

2687.0

20

Ⅱ -2 5 4.5 45 15.2 17 12 2177 3 592677.

240

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2. 土的压实特性 （ 1 ）压实曲线 击实试验所得到的击实曲线，是研究土的压实特性的基本关系图，

如图 3-9 所示，从图中可见，击实曲线（ - 曲线）上有一峰值，此处的干密度最大，称为最大干密度 ，与之对应的制备土样含水率则称之为最佳含水率 。峰点表明，在一定的击实功作用下，只有当压实土料为最佳含水率时，压实效果最好，土才能被击实至最大干密度。而土的含水率小于或大于最佳含水率（前者称为偏干，后者称为偏湿），所得干密度均小于最大值。

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最佳含水率和最大干密度这两个指标十分重要，对于路基的设计和施工都很有用处。最佳含水率与塑限接近，在击实时可取 = 或 = +2

，也可用经验公式 作为合适的制备土样含水率的范围。

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当土偏干时，含水率的变动对干密度的影响要比偏湿时的影响力更为明显，在图 3-10 中表现为曲线的左段比右段的坡度陡。此时的细粒土处于疏松状态，土的结构为片架结构，土中孔隙大都相互连接，土中含水少而含气多。土颗粒在击实功能的作用下颗粒骨架克服颗粒之间的表面摩擦阻力产生运动，土体致密。随着土中含水率的降低，这种颗粒间的摩阻力增大，颗粒运动困难，其土体在固定的击实功能作用下，土体的干密度越低，故不能达到最大干密度状态。

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在图 3-10右上侧的一条曲线称为饱和曲线，它表示当土在饱和状态时的含水率与干密度的关系。当土的含水率接近或大于最佳含水率时，由于土中气体与土体外大气不连通，土中孔隙中的空气越来越多处于“受困”状态，击实作用不能将受困气体排出土体外，即击实土不可能被击实到完全饱和，击实曲线位于饱和曲线的左下侧而不可能与饱和曲线相交。一般粘性土在最佳击实情况下，饱和度通常为 80%左右。

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图 3-10 不同击实功能对击实特性的影响

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（ 2 ）填土含水率控制 由于粘性填土存在着最佳含水率，因此在填土施工时应将土料

的含水率控制在最佳含水率左右，以最小的能量获得最好的密度。

（ 3 ）不同土类压实特性不同 图 3-11a为 5 种不同土料的粒径曲线。图 3-11b为 5 种土料在同

一标准击实条件下试验所得 5条曲线。由图可知，同一击实功能条件下，不同土类的击实特性也不一样。含粗粒越多的土样其最大干密度越大，而最佳含水率越小。不同级配土粒的这一击实特性，缘于土的组成和结构、土中各种力的存在与变化。

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（ 4 ）压实度 为便于工地压实质量的控制，工程上采用压实度来衡量压实质

量。压实度的定义是：

值越接近 1，表示对压实质量的要求越高，这应用于主要受力

层或重要工程，对于路基的下层或次要工程， 值可取的小一

些。

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五、土中水的运动规律 （一）土的毛细性 土的毛细性是指土中的毛细水能使水产生毛细现象的性质。土

的毛细现象是指土中水在表面张力的作用下，沿着细的孔隙向上及其他方向移动的现象。这种细的孔隙中的水为毛细水。

土的毛细现象在以下几个方面对工程有影响： 1.毛细水的上升是引起路基冻害的因素之一； 2. 对于房屋建筑，毛细水的上升会引起地下室过分潮湿； 3.毛细水的上升可能引起土的沼泽化和盐渍化，对建筑工程及农业经济有很大影响。

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（二）毛细水上升的高度和速度 毛细水上升到最大高度时，毛细水柱受到上举力和水柱重力而平衡，毛细水上升的最大高度为：

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在天然土层中，毛细水上升的高度不能简单的用上式计算，因为土的孔隙是不规则的，特别是土颗粒与水之间的物理化学作用，使得天然土层的毛细现象比毛细管的情况复杂。实践中有一些估算毛细水上升高度的经验公式，如海森经验公式：

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在粘性土颗粒周围吸附着一层结合水膜，结合水膜将减小土中孔隙的有效粒径，使得毛细水上升时受到很大阻力，上升的速度慢，上升的高度也受到影响。

毛细水在土中不是匀速上升的，而是随着高度的增加而减慢，直至接近最大高度时，渐趋近于零。从粒径而言，在较粗颗粒中，毛细水上升一开始进行的很快，以后逐渐缓慢，而且较粗颗粒的曲线为细颗粒的曲线所穿过，说明细颗粒土的毛细水上升高度较大，但上升速度慢。

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（三）土的渗透性 土孔隙中的自由水在重力作用下发生运动的现象，称为土的渗透。

在道路桥梁工程中，土的渗透应用比较广泛，例如，桥梁墩台基坑开挖排水时，需了解土的渗透性配置排水设备；在河滩上修筑渗水路堤时，需了解路堤填料的渗透性；在计算饱和粘土层上层建筑物的沉降和时间的关系，需掌握土的渗透性。

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图 3-12 土在水中的渗流

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1. 土的层流渗透定律——达西定律 水在孔隙中渗流，如图 3-12 所示。土中 a、 b 两点，已测得 a 点的

水头为 H1（水头，单位重量水体所具有的能量）， b 点的水头为 H2

， H1〉 H2，则水自高水头的 a 点流向低水头的 b 点，水流经的距离为 L 。由于土的孔隙通道很小，渗流过程中粘滞阻力很大，所以，在大多数情况下，水在孔隙中的流速很小，可以认为是层流。那么，土中水的渗透定律可以认为符合层流渗透定律，即 1856年法国工程师达西根据砂土的实验结果得到的，称为达西定律。达西定律是指在层流状态的渗流中，渗透速度 v 和水力梯度 J 的一次方成正比，并与土的性质有关。

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2. 土的渗透系数 土的渗透系数 K 是一个代表土的渗透性能强弱的定量指标，渗透

系数的测定方法主要分实验室内测定和野外现场测定。实验室测定渗透系数的方法从原理上大体上分为常水头法和变水头法两种。常水头实验法就是在整个实验过程中保持水头为一常数，变水头实验法就是在实验过程中水头差随时间一直在变化。现场测定渗透系数 K时，常用现场井孔抽水或井孔注水试验的方法。

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（四）动水力和流沙现象 水流作用在单位体积土体颗粒上的力称为动水力 （ kN/m3），

也称渗流力。

动水力的方向与水流方向一致。当水的渗流自上而下时，动水力的方向和重力方向一致，增加了土颗粒间的压力；若水的渗流方向自下而上时，动水力方向与重力方向相反，这样就减小了土颗粒间的压力。

道路建筑材料第二节 无机结合料稳定土

一、概述 无机结合料稳定土是在粉碎的或原来松散的土中，掺入一定量的无机结合料

（包括水泥、石灰、或粉煤灰等工业废渣）和水，经拌和、压实、养生后，得到的具有较高后期强度，并且整体性和水稳定性均较好的一种材料。

无机结合料稳定土结构层的刚度介于沥青路面材料和水泥混凝土路面材料之间，但耐磨性较差，所以不适于作为路面的面层，常用于路面的基层或底基层。由于稳定土材料具有较大的抗变形能力故常称为半刚性基层稳定土材料。

无机结合料稳定土按照使用的无机结合料的种类不同分为石灰稳定土、水泥稳定土、石灰工业废渣稳定土和综合稳定土等四大类。

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1. 石灰稳定土。 2. 水泥稳定土。 3. 石灰工业废渣稳定土。 4.综合稳定土。 无机结合料稳定土种类较多，其物理、力学性质各有其特点，使用时应根据结构要求、掺加结合料剂量和原材料的供应情况及施工条件等因素进行技术、经济比较后选择。

相对于无机结合料稳定土，沥青是一种稳定土使用的有机结合料，土粉碎后，与沥青（液体石油沥青、煤沥青、乳化沥青、沥青膏浆等）拌和压实形成的稳定土称为沥青稳定土。

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二、无机结合料的技术性质及要求 （一）石灰的技术性质与要求 （二）水泥的技术性质与要求 （三）工业废渣的技术性质与要求 1. 粉煤灰的技术性质 （ 1 ）粉煤灰的物理性质 1 ）细度 粉煤灰的颗粒越细，比表面积越大，活性越强，从而越能够增强稳定土混合料的抗压强度。

2 ）烧失量 烧失量是指粉煤灰在高温灼烧下损失的质量。灼烧失去的部分主要为未烧尽固态碳，碳成分的增加，意味着粉煤灰有效成分的减少。

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3 ）含水率 干粉煤灰和湿粉煤灰都可以应用。露天堆积的粉煤灰为了防止扬尘污染，应加适量水。

4 ）堆积密度 粉煤灰的堆积密度一般在 550～ 700kg/m3之间。

（ 2 ）粉煤灰的化学性质 粉煤灰中的活性氧化钙、氧化铝、氧化硅等在消石灰的碱性激

发作用下，能够生成稳定的水化硅酸钙和水化铝酸钙等凝胶成分，这也是二灰稳定类材料获得稳定性和强度的前提条件。粉煤灰中的活性氧化钙、氧化铝、氧化硅等的含量是评定粉煤灰的主要指标。

2.煤渣的技术性质

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三、无机结合料稳定土的性质 （一）无机结合料稳定土的强度形成原理 1. 水泥稳定土的强度形成原理 在水泥稳定土中，水泥、土和水之间发生了多种非常复杂的物

理、化学反应，从而使土的性能发生了明显的变化。水泥稳定土的强度主要来源于离子交换作用、碳酸化作用、硬凝反应与火山灰反应四个方面的作用。

（ 1 ）离子交换作用 （ 2 ）碳酸化作用

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（ 3 ）硬凝反应 （ 4 ）火山灰反应

火山灰作用的水化产物可以在土的团粒外围形成一层稳定的保护膜，具有很强的粘结力，同时保护膜的隔离作用阻止水分进入，使土的水稳定性提高。

2. 石灰稳定土的强度形成原理 石灰与土之间的物理、化学作用可分为四个方面：离子交换作用、碳酸化作用、火山灰反应和结晶作用。离子交换作用、碳酸化作用、火山灰反应与水泥稳定土中的反应机理相同，不再论述。

3. 石灰粉煤灰稳定土的强度形成原理 石灰粉煤灰稳定土的强度主要靠离子交换作用、碳酸化作用、火山灰反应和结晶作用四个方面的

作用形成。

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（二）影响稳定土强度的因素 1. 土质 对于石灰稳定土和石灰粉煤灰稳定土，可用亚砂土、亚粘土、

粉土类和粘土类土。 2. 稳定剂品种及用量 采用石灰作稳定剂时，必须测定石灰的有效氧化钙、有效氧化镁含量，宜用技术等级Ⅲ级以上的石灰，以提高石灰稳定土的强度。

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3. 含水量 一般情况下，在最佳含水量下压实的干密度较大的试件强度也

高，因此实际施工中尽可能达到最佳含水量，并注意控制养护中水分的蒸发，以保证某些稳定剂的水化。

4. 密实度 密实度越大，材料有效受荷面积越大，强度越高，受水影响的

可能性减少。密实度应通过选材和合适的施工工艺综合控制。 5.施工时间长短的影响 6.养生条件

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（三）无机结合料稳定土的技术性质 无机结合料稳定土应用广泛，由于耐磨性能差，在道路工程中一般

不用于路面的面层，主要作为路面基层、底基层材料。 1.最佳含水率与最大干密度 2.压实质量 3.强度 无机结合料稳定土的强度主要评价其抗压强度。 （ 1 ）无侧限抗压强度 1 ）试件制作要求 2 ）无侧限抗压强度标准 （ 2 ）劈裂强度

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4.干缩与温缩 （ 1 ）干缩 随着无机结合料稳定土内部水分的消耗及挥发，体积发生收缩，当收缩变形受到约束时，逐渐产生裂缝，称为干缩裂缝。

（ 2 ）温缩 无机结合料稳定土具有热胀冷缩性质。随着气温的降低，稳定土会产生冷却收缩变形，收缩变形受到约束时，逐渐形成裂缝，称为温缩裂缝。

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5.疲劳特性 在重复载荷作用下，材料从开始至出现疲劳破坏的载荷作用次

数称为材料的疲劳寿命。 6. 水稳定性与抗冻稳定性 稳定土材料的应用环境决定了其不但要有一定的强度，并且要具有良好的水稳定性与抗冻稳定性，否则，稳定类基层由于面层开裂，渗水或者两侧路肩渗水将使稳定土含水量增加，强度降低，从而使路面过早破坏。

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四、无机结合料稳定土的组成设计 稳定类材料组成设计，也称混合料设计，即根据对某种材料规

定的技术要求，选择合适的原材料，掺配用料（需要时），确定结合料的种类和数量及混合料的最佳含水量。材料组成设计是路面设计的重要组成部分。

（一）设计标准 （二）材料组成设计步骤 1. 原材料试验 原材料试验主要包括基础材料（各种土）和稳定剂性质试验。 2.拟定混合料配合比

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（ 2 ）通过击实试验确定混合料的最佳含水量和最大干密度。 （ 3 ）按最佳含水量和计算得的干密度制备试件进行强度试验 3. 试件的强度试验 4.选定石灰或水泥剂量