路基路面工程 第十四章解析

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1、第十四章 路面基层施工 第十四章 路面基层施工 n 第一节 概述 n 第二节 基层材料与材料组成设计 n 第三节 半刚性基层施工 n 第四节 粒料类基层施工 n 第五节 柔性与刚性基层 第一节 概述 n一、路面对基层的要求 n沥青路面的基层是路面结构中的承重层，它承受 由沥青面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到 下面的垫层和土基中去。因此，沥青路面的基层 应具有足够的强度与刚度，并具有良好的扩散应 力的能力。 n水泥混凝土路面的基层是保证路面板具有均匀而 稳定的支承、防止唧泥和错台、延长路面使用寿 命的重要层次，并能为面层混凝土板施工提供方 便。 n基层受自然因素的影响虽然比面层小，但是仍然有

2、可能 受到地下水和通过面层渗入雨水的浸湿，同时也会产生 一定幅度的温差变化和低温的作用。因此路面的基层应 具有足够的水稳性和良好的抗冻性以及良好的抗冲刷和 抗裂性能。基层表面虽不直接供车辆行驶，但仍然要求 有较好的平整度，这是保证沥青面层平整度及水泥混凝 土路面板厚度的基本条件。 n当基层厚度较大时，为保证工程质量可分为两层或三层 铺筑。当采用不同材料修筑基层时，基层的最下层称为 底基层，对底基层材料的要求可降低一些。 第一节 概述 n一、路面对基层的要求 具有足够的强度和刚度 具有足够的抗冲刷能力 具有较小的收缩性 具有足够的水稳性和冰冻稳定性 路面对基层的要求 具有足够的平整度 与面层具有

3、良好的结合性 n二、基层的基本类型及其适用范围 n路面基层按结构组合设计可分为四种类型: 第一类是柔性基层材料，包括级配型集料、嵌锁型碎石以 及沥青碎石混合料等； 第二类是半刚性基层材料，包括水泥稳定类、石灰稳定类 和石灰工业废渣稳定类等； 第三类是刚性基层材料，包括水泥混凝土、贫混凝土和碾 压混凝土等； 第四类是复（混）合式基层，即上部使用柔性基层，下部 使用半刚性基层。 1柔性基层： 用热拌或冷拌沥青混合料（大粒径沥青碎石）、沥青 贯入碎石、以及不加任何结合料的粒料类等材料铺筑的基 层。柔性基层可用于各级公路。 2半刚性基层 半刚性基层用无机结合料稳定土类的材料铺筑一定厚 度的基层。 半刚

4、性材料基层、底基层按其组成结构状态分为均匀 密实结构、悬浮密实结构、骨架密实结构和骨架空隙结构 。 均匀密实型是指无机结合料稳定细粒土，如石灰土、水泥 土、二灰土等。 悬浮密实、骨架密实和骨架空隙结构均是指无机结合 料稳定中、粗粒土。三种类型的区分主要是根据混合料压 实后，集料中粗颗粒间空隙体积与压实后起填充作用的细 料体积之间的关系来确定。 半刚性材料基层适用于以下范围： （1）水泥稳定类适用于各级公路的基层、底基层。石 灰粉煤灰稳定类材料，对冰冻地区、多雨潮湿地区宜用于 下基层或底基层 。石灰稳定类材料适用于各级公路的底 基层以及三、四级公路的基层。 n （2）高速公路、一级公路的基层和上

5、基层骨架密实型 的稳定集料。 n （3）二级及二级以下公路的基层和各级公路的底基层 均可采用悬浮密实型混合料。 n （4）骨架空隙结构型混合料具有较高的空隙率，适用 于考虑路面内部排水要求的基层。 3刚性基层 用普通混凝土、低强度等级混凝土、贫 混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土等材 料做的基层。贫混凝土基层与其它基层相比 具有技高的强度、刚度，较好的整体性和稳 定性，良好的抗冲刷性和抗裂性，多孔透水 贫混凝土还兼有内部排水功能。 第二节 基层材料与材料组成设计 n一、基层组成材料及要求 n1、路面基层用土的分类 n土作为半刚性基层材料的骨架，按照土中单个颗粒（指碎石、砾 石和砂等颗粒）的粒径

6、大小和组成，将土分为下列三种，即：细 粒土、中粒土和粗粒土。 n（1）细粒土：颗粒的最大粒径小于9.5mm，且其中小于 2.36mm的颗粒含量不少于90%（如塑性指数不同的各种粘性 土、粉性土、砂性土、砂和石屑等）。 n（2）中粒土：颗粒的最大粒径小于26.5mm，且其中小于 19mm的颗粒含量不少于90%（如砂砾土、碎石土、级配砂砾 、级配碎石等）。 n（3）粗粒土：颗粒的最大粒径小于37.5mm，且其中小于 31.5mm的颗粒含量不少于90%（如砂砾石、碎石土、级配砂 砾、级配碎石等）。 n（二）对基层用土的技术要求 n 对路面基层用土的一般要求是易于粉 碎，满足级配要求，便于碾压成型。

7、n 1液限与塑性指数 n 水泥稳定细粒土的液限不应超过40，塑 性指数不应大于17。对中粒土和粗粒土， 如土中小于0.6mm的颗粒含量在30%以下 ，塑性指数可稍大。实际工程中，宜选用 塑性指数小于12的土。塑性指数大于17的 土，宜采用石灰稳定，或用水泥和石灰综 合稳定。 n2颗粒组成 n一般地说凡能被粉碎的土都可用水泥稳定，其最大颗粒 和颗粒组成应满足规范的要求。最大粒径过大，拌和、 摊铺、压实均有困难，表面平整度也难达到要求。最大 粒径过小，则水稳性不足且投资增加。 n对细粒土，土的均匀系数Cu应大于5。对中粒土和粗粒 土，均匀系数应大于10。 n对于二级及以下公路和次干路以下城市道路用

8、作基层时 ，集料最大粒径不应超过37.5mm（方孔筛）；用作底 基层时，集料最大粒径不应超过53mm。 n对于高速、一级公路和城市快速路、主干路用作基层时 ，集料最大粒径不应超过31.5mm（方孔筛）；用作底 基层时，集料最大粒径不应超过37.5mm。水泥稳定类 集料的颗粒组成应满足表141的要求。 水泥稳定类集料级配参考范围 表141 结构类型及层位 通过下列筛孔(mm)的质量百分率(%) 37.531.5199.54.752.360.60.075 悬浮 密实型 基层-1009010060802949153262005 底基层10093100759050702950153562005 骨架密

9、 实型 基层-100688638582232162881503 石灰粉煤灰稳定类集料的颗粒组成范围应满 足表142和表143的要求 。 骨架密实型石灰粉煤灰稳定类集料级配参考范围 表142 筛孔 尺寸 通过下列筛孔(mm)的质量百分率(%) 37.531.526.5199.54.752.361.180.60.075 基层-100951004868243411216162120603 集料 类型 层位通过下列筛孔(mm)的质量百分率(%) 37.531.5199.54.752.361.180.60.075 级配 碎石 基层-1008898557530501636102541805 底基层1009

10、41007992517230501636102541805 级配 砂砾 基层-100859855753959173517351025010 底基层10085100658950723555254517351027015 悬浮密实型石灰粉煤灰稳定类集料级配参考范围 表143 n3压碎值 n集料压碎值要求应符合表144的要求。 n n n4硫酸盐与腐殖质 基层、底基层的集料压碎值要求（%） 表144 道路等级 材料类型 高速、一级公路和 城市快速路、主干路 二级公路和 城市次干路 三、四级公路 和 城市支路 水泥、石灰粉煤灰稳定类303535 石灰稳定类基层-3035 底基层354040 级配碎石基

11、层263035 底基层303540 填隙碎石 泥结碎石 基层-26 底基层303030 级配或 天然砂砾 基层-35 底基层303540 n4硫酸盐与腐殖质 n水泥稳定时，土的腐殖质含量不应大于2%，硫 酸盐含量不应大于0.25%。 n腐殖质含量超过2%以及塑性指数偏高的土，不 应单用水泥稳定，若需采用这种土，必须先用石 灰进行处理之后方可用水泥稳定。石灰及二灰稳 定类所用土的有机质含量不应超过10%，硫酸盐 含量不应超过0.8%。 （三）无机结合料技术要求 1水泥：选用初凝时间3h以上和终凝时间较长 （宜在6h以上）的水泥，快硬水泥、早强水泥以及 已受潮变质的水泥不应使用。宜采用强度等级较低

12、 （如32.5）的水泥。 2石灰：质量III级以上的生石灰或消石灰， 要尽量缩短石灰的存放时间。石灰在野外堆放时间 较长时，应妥善覆盖保管，不应遭日晒雨淋。使用 等外石灰、贝壳石灰、珊瑚石灰等，应进行试验， 对于高速公路、一级公路和城市快速路、主干路宜 采用磨细生石灰粉。（具体生石灰或消石灰的技术 指标见课本P309表14-5） 3工业废渣：用于路面基层的工业废渣，除石灰类 渣外，主要有粉煤灰、煤渣、水淬渣、高炉重矿渣、钢渣 及其它冶金矿渣、煤矸石等。 二、基层材料组成设计 n（一）设计原则 n半刚性基层混合料组成设计所要达到的目标是： 所设计的混合料组成在强度上满足设计要求、抗 裂性达到最优

13、且便于施工。 n材料组成设计的基本原则是结合料剂量合理、尽 可能采用综合稳定以及集料应有一定级配。混合 料组成中，结合料的剂量太低则不能成为半刚性 材料，剂量太高则刚度太大，容易脆裂。实际上 ，限制低剂量是为了保证整体性材料具有基本的 抗拉强度，以满足荷载作用的强度要求。限制高 剂量可使模量不致过大，避免结构产生太大的拉 应力，同时降低收缩系数，使结构层不会因温、 湿度变化而引起拉伸破坏。 n采用水泥、石灰综合稳定时，混合料中有一定水 泥可提高早期强度，有一定石灰可使刚度不会太 大，掺入一定数量的粉煤灰可以降低收缩系数， 必要时可根据材料性质和施工季节，加入早强剂 或其它外掺剂。 n集料应有一

14、定的级配。集料数量以达到靠拢而不 紧密为原则，其空隙让无机结合料填充，形成各 自发挥优势的稳定结构。因此，较为理想的基层 材料应是石灰、粉煤灰、水泥综合稳定粒料类半 刚性材料。半刚性基层材料中结合料和集料种类 繁多，应以就地取材为前提，并根据以上原则通 过试验求得合理组成，以充分发挥其优势。 n（二）混合料组成设计方法及试验项目 n 1标准密度（最大干密度）试验 u （1）试验方法的选择：击实法、振动台法和 表面振动压实仪法（各试验方法的适用范围见表 14-6） u 基层材料最大干密度试验方法 表146 试验 方法 适宜基层类 型适用基层用土类型 重型击实 法 均匀密实、悬浮密实细粒土 振动台

15、法骨架密实、骨架空隙通过0.075mm标准筛的土颗粒质量百分 数不大于15%的无粘性自由排水中、粗粒 土 表面振动压 实仪 法 骨架密实、骨架空隙通过0.075mm标准筛的土颗粒质量百分 数不大于15%的无粘性自由排水中、粗粒 土 u （2）半刚性基层材料：振动击实法 u （3）粒料类基层：重型击实法和振动法 u （4）沥青稳定碎石基层：标准马歇尔击实法、大型马 歇尔击实法、旋转压实法和振动法；我国主要采用马歇尔 击实法 n 2强度试验 ：承载比试验 、抗压强度试验。 n 3.耐久性试验。其中石灰粉煤灰稳定类结构层的抗冻 性技术要求见表14-7. 石灰粉煤灰稳定类抗冻性技术要求 表147 冻区

16、划分 重冻区中冻区轻冻 区非冻区 冻结 指数(d)200020008008005050 28天5次冻融循环后的残 留强度比(%) 706560- 注: 冻结指数是指每年冬季负温度与天数乘积的类积值(d); n三、半刚性基层材料组成设计的重型击实法 n （一）混合料组成设计强度要求 n 半刚性基层混合料组成设计的主要内容是根据 强度标准值通过试验选取适宜于稳定的材料，确 定材料的配比以及最大干密度和最佳含水量。表 中所列数值指龄期为7d（标养6d、浸水1d）的无 侧限抗压强度。（具体压实度及强度要求见课本 P313表14-8)。 n （二）混合料组成设计步骤 n （1）初拟结合料剂量（配合比） n 配制同一种土样、不同结合料剂量的混合料