碎砾石路面,块料路面,无机混合料稳定路面.doc

碎、砾石路面
第一节 碎、砾石路面的力学性能
一、 碎、砾石路面的强度构成
碎、砾石路面通常是指水结碎石路面、泥结碎石路面以及密级配的碎（砾）石路面等数种，这类路面通常只能用于中等低交通量得公路
1、 纯碎石材料
纯碎石材料按嵌挤原则产生强度，它的抗剪强度主要取决于剪切面上的法向应力和材料内摩阻角，由下列三项因素组成：
（1） 粒料表面的相互滑动摩擦
（2） 因剪切时体积膨胀而需克服的阻力
（3） 因粒料重新排列而受到的阻力
2、 土——碎（砾）石混合料
三种物理状态：
（1） 不含或含很少细料（指0.075mm以下的颗粒）的混合料，它的强度和稳定性依靠颗粒之间摩阻力获得。特点：密实度较低，透水性好，不易冰冻，没有黏结性，不易压实。
（2） 含有足够的细料来填充颗粒间空隙的混合料，它仍然能通过颗粒接触而获得强度，抗剪能力、密实度有所提高，透水性低，施工时较第一种情况易压实。
（3） 含有大量细料，而粗颗粒之间的接触很少，集料仅仅是“浮”在细料之中。特点：施工时易压实，密实度较低，易冰冻，难于透水，强度和稳定性受含水率影响很大。
3、 对不同细料含量的土砾石混合料，随压实功增加，密实度和CBR值均增加，而且都存在一个相应的最佳细料含量。
最大密实度时的最佳细料含量为8%~10%
最大CBR值时的最佳细料含量为6%~8%
细料成分对碎石集料CBR的影响一般比对砾石的影响小
对于同一粒径分配，由有棱角颗粒组成混合料的CBR值通常也比圆滑颗粒混合料的CBR值稍大一些
对于细料含量多的混合料，必须限制细料的塑形指数
二、碎、砾石材料的应力——应变性能
K2
Er = K1 θ (Mpa)
Er——回弹模量
K1、K2——与材料有关的试验参数
θ——主应力之和
颗粒材料的模量取决于材料的级配、形状、表面构造、密实度和含水率等。一般密实度越高，模量值越大；棱角多，表面粗糙者有较高模量；当细料含量不多时，含水率影响甚小。
二、 砾石材料的形

第二节 碎石路面与基层
碎石路面：用加工轧制的碎石按嵌挤原理铺压而成的路面
水结碎石路面：用人工轧制的碎石从大到小分层铺筑，经洒水碾压后形成的一种结构层，厚度为10~16cm.
泥结碎石路面：以碎石为集料、泥土作为填充料和黏结料，经压实修筑成的一种结构。厚度为8~20cm.
泥灰结碎石路面：以碎石为集料，用一定数量的石灰和土作黏结填缝料的碎石路面。水稳定性比泥结碎石好。
填隙干压碎石基层：碎石基层可采用干压方法，要求填缝紧密，碾压坚实。

第三节 级配砾（碎）石路面
级配砾（碎）石路面，是由各种集料（碎石、砾石）和土，按最佳级配原理修筑而成的路面层或基层。

一、 级配砾（碎）石路面与基（垫）层的厚度和材料
级配砾（碎）石路面厚度，一般为8~16cm
级配砾（碎）石路面所用材料，主要为天然砾石或较软的碎石
二、 级配砾（碎）石路面与基（垫）层的施工
开挖路槽→备料运料→铺料→拌和与整形→碾压→铺封层

第四节 优质级配碎石基层
无结合料处治粒料在国外是一种应用极为普遍的筑路材料，广泛用于柔性路面的基层和底基层，用于基层的常为较优质的碎石层。
优质级配碎石基层强度主要来源于碎石本身强度及碎石颗粒之间的嵌挤力。
级配是影响级配碎石强度与刚度的重要因素。
回弹模量是表征级配碎石刚度的重要指标及设计参数。

第五节 碎（砾）石路面的养护
一、 磨耗层与保护层
磨耗层：是路面的表面部分，用以抵抗由车轮水平力和轮后吸力所引起的磨损，以及大气温度、湿度变化等因素的破坏作用，并能提高路面平整度。磨耗层应具有足够的坚实性和稳定性，通常多用坚硬、耐磨、抗冻性强的级配粒料铺筑。
保护层：铺在磨耗层上，用来保护磨耗层，减少车轮对磨耗层得磨损。加铺保护层是一项经常性措施。保护层厚度一般不大于1cm.
二、 碎（砾）石路面养护维修与改善
1、 磨耗层的修理
2、 坑槽、车辙的修补
3、 路面松散和波浪（搓板）的防治
形成波浪的原因：材料配合不好，施工不当，养护不善

块料路面
第一节 概述
块料路面：用块状石料或混凝土预制块铺筑的路面。根据其使用材料性质、形状、尺寸、修琢程度的不同，分为条石、小方石、拳石、粗琢石及混凝土块料路面。
主要优点：坚固耐久、清洁沙尘、养护修理方便，易于翻修，粗糙度较好
主要缺点：手工铺筑，难以实现机械化施工，块料之间容易出现松动，铺筑进度慢，建筑费用高。
构造特点：必须设置整平层，块料之间还需用填缝料嵌填，使块料满足强度和稳定性的要求。

第二节 天然块料路面
由石料经修琢成块状材料而铺筑的路面称天然块料路面。
拳石和粗琢块石路面可直接铺砌在厚10~20cm的砂或炉渣层上，也可用碎砖、碎石、级配砾石作基层。
条石、小方石路面，根据需要可铺设在贫水泥混凝土、碎石或稳定土基层上。
整齐石块和条石路面，要求有质量较高的基层和整平层，一般基层采用C20水泥混凝土，整平层为M10水泥砂混合物。
天然块料路面的施工方法：
1、 拳石和粗琢块石路面
（1）摊铺整平层
在基层上按规定厚度及压实系数，均匀摊铺具有最佳湿度的砂或煤渣，用轻型压路机略加滚压。摊铺应与排砌进度配合，一般应保持在石块铺砌工作前8~10m为宜。
（2）排砌块石
先根据道路中线、边线及路拱形状，设置纵、横向间距分别为1~1.5m与1~2.5m的方格块石铺砌带。
2、条石及小方石路面
铺砌条石路面时，在整平层上先沿路边纵向排两行至三行块石（长边与路中线平行）。条石的铺砌方法有横向排列、纵向排列及斜向排列三种。
铺砌小方石路面，除一般的横向排列法外，也有以弧形或扇形的嵌花式来铺砌的。

第三节 机制快料路面
由预制的混凝土小块铺筑的路面称机制块料路面。
预制快料路面的厚度可取8~20cm。块料平面尺寸可用（15~30cm）*（12~15cm）的矩形块，也可用15~30cm的六角形块。
机制块料路面的受力机理、施工与天然块料基本类似，但其能实现工厂化制块，且路面平整度较易保证。

无机结合料稳定路面
第一节 概述
在粉碎的或原状松散的土中掺入一定量的无机结合料（包括水泥、石灰或工业废渣等）和水，经拌合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材料，以此修筑的路面为无机结合料稳定路面。
特点：稳定性好，抗冻性能强，结构本身自成板体，耐磨性差
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，常称词为半刚性材料。以此修筑的基层或底基层亦称为半刚性基层（底基层）。

第二节 无机结合料稳定材料的物理力学特性
1、 无机结合料稳定材料的应力——应变特性
（1） 无机结合料稳定路面的重要特点之一是强度和模量随龄期的增长而不断增长，逐渐具有一定的刚性性质。
（2） 一般规定水泥稳定类材料设计龄期为3个月，石灰或石灰粉煤灰（简称二灰）稳定材料设计龄期为6个月。
（3） 半刚性材料应力——应变特性试验方法：顶面法、粘贴法、夹具法、承载板法等。
（4） 试验内容：抗压强度、抗压回弹模量、劈裂强度、劈裂模量、抗弯拉强度、抗弯拉模量
2、 无机结合料稳定材料的疲劳特性
（1） 材料的抗拉强度是路面结构设计的控制指标。
（2） 抗拉强度试验方法有直接抗拉试验、间接抗拉试验和弯拉试验。常用的疲劳试验有弯拉疲劳试验和劈裂疲劳试验。
（3） 无机结合料稳定材料的疲劳寿命主要取决于重复应力与极限应力之比σf /σs.
（4） 在一定的应力条件下，材料的疲劳寿命取决于材料的强度和刚度。

3、 无机结合料稳定材料的干缩特性
（1） 无机结合料稳定材料经拌合压实后，由于水分挥发和混合料内部的水化作用，混合料的水分会不断减少。由此发生的毛细管作用、吸附作用、分子间力的作用、材料矿物晶体或凝胶体间层间水的作用和碳化收缩作用等会引起无机结合料稳定材料体积收缩。
（2） 描述材料干缩特性的指标主要有干缩应变、干缩系数、干缩量、失水量、失水率和平均干缩系数。
干缩应变（εd）——水分损失引起的试件单位长度的收缩量（*10^-6）
干缩系数——某失水量时，试件单位失水率的干缩应变（*10^-6）
失水量——试件失去水分的质量（g）
失水率——试件单位质量的失水量（%）
干缩量——水分损失时试件的收缩量（10^-3mm）
（3） 对稳定粒料类，三类半刚性材料的干缩特性的大小次序为：石灰稳定类>水泥稳定类>石灰粉煤灰稳定类
（4） 对于稳定细粒土，三类半刚性材料的收缩性的大小排列为：石灰土>水泥土和水泥石灰土>石灰粉煤灰土
4、 半刚性材料的温度收缩特性
（1） 半刚性材料是由固相、液相和气相组成，所以半刚性材料的外观胀缩性是三相不同温度收缩性综合效应的结果。
（2） 半刚性材料温度收缩的大小与结合料类型和剂量、被稳定材料的类别、粒料含量、龄期等有关。
（3） 温度收缩性：石灰土砂砾（16.7*10^-6）>悬浮式石灰粉煤灰粒料（15.3*10^-6）>密实式石灰粉煤灰粒料（11.4*10^-6）和水泥砂砾（5%~7%水泥剂量为10*10^-6~15*10^-6）。

第三节 石灰稳定类基层
在粉碎的土和原状松散的土（包括各种粗、中、细粒土）中掺入适量的石灰和水，按照一定技术要求，经拌合，在最佳含水率下摊铺、压实及养生，其抗压强度符合规定要求的路面基层称为石灰稳定类基层。
石灰剂量=石灰质量/干土质量
1、石灰稳定土强度形成原理
（1）离子交换作用
（2）结晶作用
（3）火山灰作用
（4）碳酸化作用
2、影响强度的因素
（1）土质
黏性土较好，其稳定的效果显著，强度也高；高液限黏土施工不易粉碎；采用粉性土的石灰土早期强度较低，但后期强度也可满足行车要求；采用低液限土质时易拌合，但难以碾压成型，稳定的效果不显著。一般采用塑形指数15~20的黏性土较合适。
（2）灰质
石灰应是消石灰粉或生石灰粉，对高速公路或一级公路宜用磨细生石灰粉。
（3）石灰剂量
石灰剂量较低时（小于3%~4%）时，石灰主要起稳定作用，土的塑形、膨胀性减少，使土的密实度、强度得到改善。随剂量的增加，强度的稳定性均提高，但剂量超过一定范围时强度反而降低。
（4）含水率
（5）密实度
石灰土的密实度每增减1%，强度约增减4%左右。
（6）石灰土的龄期
石灰土强度与龄期关系：
β
Rt = Ri *t
Ri——一个月龄期抗压强度
Rt——t个月龄期抗压强度
β —系数，约为0.1~0.5
（7）养生条件
在一定潮湿条件下养生强度的形成比在一般空气中养生要好
3、石灰土基层的应用
石灰稳定土一般可以用于各类路面的基层或底基层，不得做二级及二级以上各等级公路的基层或底基层，不宜用于冰冻地区的潮湿路段以及其他地区的过分潮湿路段，当低等级公路采用高级路面时，也不宜用石灰稳定土做基层。
4、石灰稳定土基层缩裂防治
（1）控制压实含水率
（2）严格控制压实标准
（3）施工要在当地气温进入0℃前一个月结束，以防在不利季节产生严重温缩
（4）重视初期养护，保证石灰土表面处于潮湿状态，严防干晒
（5）石灰稳定土施工结束后要及早铺筑面层，使石灰土基层含水率不发生大变化，可减轻干缩裂隙
（6）在石灰稳定土中掺加集料（砂砾、碎石等），使其集料含量为70%~80%，使混合料满足最佳组成要求
（7）为防止基层裂缝的反射，国内外常采取下列措施：设置联结层、铺筑碎石隔离过渡层
5、石灰土混合料设计
（1）石灰土的强度标准
（2）混合料的设计步骤
①制备同一种土样、不同石灰剂量的石灰土混合料
②确定混合料的最佳含水率和最大干压实密度
③按最佳含水率与工地预期达到的压实密度制备试件，进行强度试验时，做平行试验的试件数量应符合规定
④试件在规定温度下保湿养生6d,浸水1d,进行无侧限抗压强度试验
6、石灰土（底）基层的施工
①备料（石灰、土）
②混合料配比
③路拌法施工要求（摊铺、拌合与洒水）
④场拌（或集中场拌）法施工要求（拌合、摊铺）
⑤整型
⑥碾压
⑦养生
7、碎（砾）石灰土（底）基层
石灰稳定碎（砾）石土，简称碎（砾）石灰土。将拌合均匀的碎（砾）石灰土经摊铺、整型、碾压、养生后成型的（底）基层，称石灰土（底）基层。

第四节 水泥稳定类基层
1、 概述
在粉碎的或原状松散的土（包括各种粗、中、细粒土中掺入适量的水泥和水，按照一定技术要求，经拌合摊铺，在最佳含水率下压实及养护成型，其抗压强度符合规定要求，以此修建的路面基层称为水泥稳定类基层。
2、 强度形成原理
① 水泥的水化作用
② 离子交换作用
③ 化学激发作用
④ 碳酸化作用
3、 影响强度的因素
① 土质
② 水泥的成分和剂量
③ 含水率
④ 施工工艺过程
4、 材料要求及混合料组合设计
（1） 材料要求
① 土：石渣、石屑、砂砾、碎石土、砾石土等
② 水泥：普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等
③ 水：饮用的水，均可以应用
（2） 混合料组成设计
① 强度和压实度标准
② 设计步骤：制备同一种土样、不同水泥剂量的混合料；确定最佳含水率和最大干压实密度；按最佳含水率和计算得到的干压实密度制试件
5、 水泥稳定粒料施工
（1） 材料（水泥、集料）
（2） 混合料设计
（3） 施工要求
① 底基层准备：底基层表面应平整、坚实、具有规定的路拱，没有任何松散和软弱地点
② 一般规定
③ 拌合方法和摊铺
④ 整型
⑤ 碾压
⑥ 接缝处理
⑦ 养生及交通管制
⑧ 养生期满验收合格后立即浇透层油

第五节 工业废渣稳定基层
1、 概述
石灰稳定工业废渣基层具有水硬性、缓凝性、强度高、稳定性好、成板体、且强度随龄期不断增加，抗水、抗冻、抗裂而且收缩性小，适应各种气候环境和水文地质条件等特点。
2、 对材料要求
① 石灰
② 废渣材料
③ 粒料（砾料）
3、 混合料组成设计
4、 石灰煤渣类基层
5、 石灰粉煤灰类基层
（1） 基本概念
石灰粉煤灰（二灰）基层是用石灰和粉煤灰按一定配比，加水拌合、摊铺、碾压及养生而成型的基层。在二灰中掺入一定量的土，加水拌合、摊铺、碾压及养生而成型的基层，称二灰土基层。
（2） 施工
① 材料：石灰、粉煤灰、集料
混合料设计
② 施工要求
准备底基层
二灰碎石混合料应用拌合机械集中拌合，不得采用路拌；用摊铺机铺筑，防止水分蒸发和产生离析；碾压和整型的全部操作应在当天完成
养生与浇洒沥青透层油