路基路面工程第十章

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1、第十章 碎、砾石路面,1,2,3,碎、砾石路面的力学性能,碎石路面与基层,级配砾（碎）石路面,4,优质级配碎石基层,5,碎（砾）路面的养护,目 录（contents）,10-1 碎、砾石路面的力学特性,一、碎、砾石路面的强度构成 碎、砾石路面结构强度形成特点： 1.矿料颗粒之间的联结强度，一般比矿料颗粒本身强度小得多； 2.在外力作用下，材料首先将在颗粒之间产生滑动和位移，使其失去承载能力而遭致破坏。,10 碎、砾石路面,(一)纯碎石材料-按嵌挤原则产生强度 1.强度构成：主要取决于剪切面上的法向应力和材料的内摩阻角。由三项因素构成： a.粒料表面的相互滑动摩擦； b.体积膨胀而需克服的阻力；

2、 c.粒料重新排列需克服的阻力。,2.破坏形式：颗粒间产生相对运动。 3.与强度相关的材料因素：形式、尺寸、均匀性、粗糙度、压实程度(下层的刚度和边缘约束情况)等。 4. 特点：透水性好，不易冰冻、不易压实。,10 碎、砾石路面,(二)土-碎(砾)石混合料 1.强度构成：主要靠颗粒之间通过压实而得到嵌挤(锁结)作用，同时还部分依靠细料所提供的粘结作用。 2.与强度和刚度相关的因素：颗粒尺寸分布、颗粒形状和密实度以及细料的物理性质。 3.强度组成原则：根据粗集料和细集料的比例不同，组成强度的原则不同。 a-不含细料-按嵌挤原则； b-含适量的细料：按骨架密实原则； c-含大量细料-按密实原则。,

3、10 碎、砾石路面,4.组成状态： 1)第一种状态：仅含有少量或者不含细料； 2)第二种状态：含有适量的细料填满集料间的孔隙； 3)第三种状态：细料含量过多，使集料悬浮于土中，彼此失去接触。 5.细粒含量对CBR和密实度的影响； 6.细料的物理性质对混合料的强度和稳定性的影响。,10 碎、砾石路面,土-碎石混合料强度组成的三种状态,10 碎、砾石路面,二、碎、砾石材料的应力-应变特性,1.变形包括弹性变形和塑性变形两部分； 2.碎砾石材料的应力-应变特性具有明显的非线性特征； 3.采用三轴试验进行测定； 4.碎砾石材料的模量同材料的级配、颗粒形状密实度等因素和受力状态有关，变动在100700M

4、Pa； 5.泊松比取决于主应力或偏应力和平均法向应力的比值，一般可取0.30.35。,10 碎、砾石路面,三、碎、砾石材料的形变累积 碎、砾石混合料在重复应力作用下的塑性变形累积规律： 1.当偏应力d低于某一数值时，塑性变形随作用次数增加而增加，且逐渐趋向稳定。重复次数大于104次后，达到一平衡状态，平衡状态的应变量d/3的比值大小有关。 2.当偏应力较大时，塑性变形量随作用次数增加而不断增长，直至破坏。 3.级配差，塑性变形大(孔隙率大粒料压碎，孔隙率小，变形增大)。 细料最大密实含量：塑性变形小(粗料的压实性差)。,10 碎、砾石路面,一、水结碎石路面,定义：大小不同的轧制碎石从大到小分层

5、铺筑，洒水碾压而成的路面结构： 结构强度：决定嵌锁力和石粉的粘结力。 材料：碎石强度III级以上，粒径0.60.8h。 厚度：1016cm。 施工： 摊铺-碾压(预、轻)-洒水碾压(中压)-嵌缝、洒水-重压-封面(撒石屑)-洒水碾压(中压)-养护。,10 碎、砾石路面,特点：碎石质量和规格要求严格，碾压方式严格，碾压遍数较多，水稳性好，耐磨耗性能差。 用作面层较少，常用作沥青路面的基层或整平层、联结层(不撒封面，以加强联接) 影响碾压质量的因素：石料性质、形状、层厚、压路机类型和重量、碾压行程与次数，以及洒水与铺撒嵌缝料的适时与否等。,10 碎、砾石路面,定义：以碎石作骨料，粘土为填充结合料，

6、经压实而成的路面结构。 结构强度：嵌锁力、土的粘结力。 材料：骨料，强度III级以上，粒径0.60.8mm(粒度比较整齐)。 粘土：塑性指数1215，含量15%18%。 厚度：820cm(厚度大于15cm分两层铺)。 施工：灌浆法、拌和法、层铺法。 特点：水稳性差、透水性差。,二、泥结碎石路面,10 碎、砾石路面,10 碎、砾石路面,三、泥灰结碎石 定义：以碎石为骨料，一定数量粘土和石灰作粘结填充料、经压实而成的路面结构。 结构强度：嵌锁力、土和石灰的粘结力； 材料：结合料20%；土、灰比：1:10； 厚度：816cm； 施工：同泥结碎石； 特点：水稳性优于泥结碎石，可用作潮湿和中温路段的沥青

7、路面基层。,四、填隙干压碎石基层 干压碎石是指将碎石材料撤铺后直接压实而成的结构层。,10 碎、砾石路面,10-3 级配砾(碎)石路面,定义 ：级配砾(碎)石路面是一种由各种集料(砾石、碎石、工业废渣等)和土，按最佳级配原理掺配而成的混合料，经摊铺、修整、压实后形成，是密实结构。 强度组成：摩阻力和粘结力。 特点：具有一定的水稳性和力学强度。 一、级配砾(碎)石路面与基层的厚度和材料 路面厚度：一般816cm。 材料：天然砂砾或较软的碎石，不低于级，符合级配要求。,10 碎、砾石路面,基层材料要求：中湿和潮湿应加石灰稳定方可作基层。符合级配要求。注意控制小于0.5mm细料含量和塑性指数。 二、

8、级配砾(碎)石路面与基层的施工 (1)准备工作； (2)备料运料； (3)铺料； (4)拌和，边拌边洒水； (5)摊平 ； (6)碾压。,10 碎、砾石路面,12-4 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。 优质级配碎石基层特点：碎石强度高、形状接近立方体、级配良好和压实好。 强度主要来源:碎石本身强度及碎石颗粒之间的嵌挤力。 强度刚度评价指标：CBR值、回弹模量。,10 碎、砾石路面,碎石基层质量决定因素：高质量的碎石，高密度的良好级配和良好的施工压实手段。 材料的基本要求：压碎值、小于0.5m

9、m含量及其塑性指数、级配。 回弹模量是表征级配碎石刚度的重要指标及设计参数。,10 碎、砾石路面,8-5 碎(砾)路面的养护,碎（砾）石路面养护的主要任务：在各种交通组成和交通量的荷载作用下，使路面保持应有的强度和平整度。 产生的病害：沉陷、松散、坑洞、车辙及裂缝等。 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和松散，以及大气温度、湿度变化等因素的破坏作用，并提高路面平整度。 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来铺筑。,10 碎、砾石路面,保护层-在磨耗层上面，用来保护磨耗层，减少车轮对磨耗层的磨损。加铺保护层是一项经常性措施 保

10、护层厚度一般不大于1cm。 按使用材料和铺设方法的不同，保护层分为稳定保护层与松散保护层两种。,10 碎、砾石路面,11-1 块料路面概述,定义：用块状石料或混凝土，预制块铺筑的路面称为块料路面。 主要优点：坚固耐久、清洁少尘、养护修理方便。 主要缺点：用手工铺筑，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；块料之间填缝料嵌填，使块料满足强度和稳定性的要求。 整平层作用：用来垫平基础表面及块石底面，以保持块石顶面平整及缓和车辆行驶时的冲击、振动作用。 整平层材料：一般采用级配良好、清洁的粗砂或中砂，有时采用煤渣或石屑以及水泥砂或沥青砂作整平层。

11、,11 块料路面,填缝料作用：主要用来填充块料间缝隙，嵌紧块料，加强路面的整体性，并起着保护块料边角与防止路面水下渗作用。 材料：一般采用砂作填缝料，有时应用水泥砂浆或沥青玛蹄脂。 块料路面的强度构成：主要借基础的承载力和石块与石块之间的摩擦力所构成。 基层：一般采用粒料基层和半刚性基层。 破坏特征：粒料基层主要表现为使用年限内产生的永久变形量。 半刚性基层主要是基层底面的弯拉应力超过材料的疲劳强度。,11 块料路面,11-2 天然块料路面,定义：用石料经修琢成块状材料铺筑的路面称天然块料路面。 分类：高级石块路面、中级石块路面、低级石块路面。 块石面层的施工过程：放样、摊铺整平层、铺砌石块及

12、嵌缝压实。 施工注意事项： 1.摊铺整平层时，应注意与铺砌石块进度相配合，不宜超前过多。 2. 铺砌石块时，应根据道路中线、边线及路拱形状，先铺路缘石及导石，再挂线进行排砌。,11 块料路面,3. 对于不整齐石块、应先选用较大石块铺在路边缘，然后用适当尺寸的石块铺砌中间，并使边部纵向铺砌进度适当超出中间部分。 4.铺砌的石块应将平整的大面朝上，小头竖直嵌入整平层一定深度，石块之间必须靠紧、错缝、表面平整，且石块长边应与行车方向垂直。在陡坡和弯道超高路段，应由低处向高处铺砌。石块铺砌好并用路拱板检验合格后，即用填缝料嵌缝并加以夯打或碾压，直到坚实稳定无显著变形为止。,11 块料路面,11-3 机

13、制块料路面,机制块料路面：是用工厂预制的高强度、高精确度的块体紧密排列作为面层形成的路面。 .主要特点： (1)路面采用的机制块料本身具有良好的物理性能； (2)具有良好的抗冻性和耐热能力； (3)具有良好的防滑性和安全性；,11 块料路面,机制块料块体基本形状,11 块料路面,(4)块体可手工铺砌，也可使用机械设备，施工简便，速度快，不需养生，竣工后可立即开放交通； (5)路面适用范围广； (6)块体可制成不同形状，拼出各种图案，配以适当颜色，能美化桥面，与整个桥环境相协调，使之赏心悦目，减少旅途中的精神疲劳； (7)选用各种颜色的机制块料铺砌在路面上，可做成各种永久性的交通标志； (8)机

14、制块料路面寿命长，可超过二十年，且机制块料可重复利用，其残值比其它类型路面大得多； (9)路面维修方便。,11 块料路面,. 机制块料块体形状对路面结构的影响 机制块料路面由于其结构本身的特点，块体形状对路面的嵌锁性能影响较大。 平面嵌锁：主要有摩擦嵌锁；楔形作用和几何作用。 摩擦嵌锁作用主要与块体之间的接触面积、侧面的粗糙程度和接触宽度有关，楔形作用和几何作用主要与平面形状与缝宽有关。,11 块料路面,复习思考题： 一、名词解释 1.碎砾石路面 2.水结碎石 3.泥结碎石 4.级配碎石 5.磨耗层 6.保护层 二、思考题 1.碎(砾)石结构层的强度构成特点是什么？ 2.简述水泥结碎石路面的施工过程。 3.泥结碎石路面灌浆施工的工序？ 4.试述级配砾（碎）石路面与基（垫）层的施工。 5.何谓碎石路面?常用的碎石路面分几种类型，各有什么特点? 6.简述碎（砾）石路面的养护与维修。 7.试述磨耗层、保护层其作用及施工方法。,小 结,优质级配碎石基层,无结合料处治粒料在国外是一种极为普遍的筑路材 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。我国也在多项大型工程中用了这类材料和结 构，取得了良好效果。 优质级配碎石基层强度主要来源于碎石本身强度及颗 粒间的嵌挤力。因此，对于碎石基层应保证高质量的碎石， 获得高密度的良好级配和良好的施工压实手段。,