《路基路面工程 教学课件 ppt 作者 郭兰英 主编 朱红兵 董连成 副主编第九章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《路基路面工程 教学课件 ppt 作者 郭兰英 主编 朱红兵 董连成 副主编第九章（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、9 碎石路面与基层 9-1 概述 9-2碎、砾石路面的力学特性 9-3碎、砾石路面与基层 9-4 级配碎（砾）石基层 9-5 优质级配碎石基层,重点,掌握各种碎砾石路面的强度构成原则； 掌握土碎石混合料3种物理状态； 掌握各种碎砾石路面使用范围、对材料的要求、施工程序。,9 碎石路面与基层 9 -1概述,碎（砾）石包括级配碎石、级配砾石、天然砂砾等， 碎（砾）石作为路面基层的粒料应具备以下功能： （1）具有一定抗剪强度，在荷载，尤其是重载作用下，不会发生剪切破坏。 （2）具有较高的承载能力，即有较高模量，通过合理设计可使上面的沥青层底面不产生过大的拉应变或拉应力而导致路面过早疲劳开裂。 （3）
2、具有良好排水性能。,路青混凝土面层,优质级配碎石,半刚性基层,采用碎（砾）石路面（或）基层应注意以下几点：,由于碎（砾）石路面属非整体性材料，因此，用作路面面层时只适合于低交通量道路或简易铺装临时道路； 作为高级路面基层时，其上各层的抗疲劳验算应为重点； 在重复荷载作用下可能导致塑性变形，应注意验算车辙总量。 粒料是指不加任何结合料稳定的集料，一般除了加水拌和外不加任何结合料又称为无结合料集料，或非处治集料。 按照我国现行基层施工规范将粒料材料分为两种即级配型和嵌锁型。,9-2碎、砾石路面的力学特性,一、碎(砾)石路面强度构成,由矿料之间的联结程度构成强度。 即=c+tg,材料的粘结力,材料的
3、内摩擦力,松散材料：在外力作用下，材料先在颗粒之间产生滑动和位 移，使其失去承载能力而遭到破坏的混合料。例：碎砾石路面,松散材料组成的结构强度,颗粒本身的强度,主要是颗粒之间的联结强度,1）嵌锁型原则 嵌锁型原则的理论基础是填充理论 2）级配原则 最佳级配组成的理论基础是C.A.G魏矛斯（Weymooth）提出的干涉理论,(一)纯碎石材料 c=0，=tg 嵌锁原则:抗剪强度取决于c+tg,各类碎砾石材料的抗剪特性和影响因素：,剪切面上的 法向力,材料内摩擦角 ,（2）石料的强度、形状、尺寸、均匀性、 表面 粗糙 度。施工时的压实程度。,（1）颗粒表面的相互滑动摩檫；,（2）因剪切时体积膨胀而需
4、克服的阻力；,（3）因颗粒重新排列而受到的阻力。,（1）单一颗粒30、许多颗粒紧密接触4050,=c+tg,(二)土-碎（砾）石混合料 土-碎（砾）石混合料的强度和稳定性取决于内摩阻力和粘结力的大小。,此类材料的强度形成原理和细料（土）的含量有关：,=c+tg,1.含土量较少时：以嵌挤原则形成强度。 特点：密实度较低、透水性好、不易冰冻、压实困难。 2.含土足量时：足量的细料主要用以填充孔隙、以嵌挤 原则形成强度。 特点：和上述特点对相比抗剪强度、密实度提高，透水 性低，易压实。 3.含土量较多时：集料悬浮于细料之中。以密实原则形 成强度。 特点：易压实、密实度低、易冰冻、透水性差、含水量 对
5、强度、稳定性影响大。,图10-1 土碎石混合料3种物理状态,图10-2 土砾石混合料密实度和CBR随细料含量而变化,图10-1 土碎石混合料3种物理状态,6,图9-3 土碎石混合料密实度 和CBR随细料含量而变化,7,图9-4 混合料密实度和CBR随细料 和最大粒径的变化,8,从上述试验分析可知，在混合料颗粒组成已知的情况下，密实度才可以作为衡量强度和稳定性的依据，细料含料偏多的混合料强度和稳定性大大低于细料含量偏低的混合料。,图 10-1,图9-5 塑性指数对砾石（最大粒径 2.54cm）三轴强度的影响,实践表明,集料为碎石时,由于颗粒嵌挤作用增强,其强度和稳定性比圆滑砾石集料好,渗透系数也
6、高,更易排水。除了颗粒尺寸分布外，细粒土的物理性质对强度和稳定性也有影响，特别当集料颗粒间丧失接触时影响更大。,二、 碎（砾）石材料的应力应变特性,碎（砾）石材料的显著特点是应变的非线性性质，回弹模量 颗粒材料的回弹模量大小，决定于材料的级配、形状、表面构造、密实度和含水量等。 一般密实度愈高，模量值愈大； 棱角多，表面粗糙者有较高模量； 当细料含量不多时，含水量仅有甚小影响。,三、碎（砾）石材料的变形积累 1、良好级配砾石在保证良好排水条件下塑性形变的发展，由图可见，当应力作用次数达到104次时，形变已基本上不发展；,图 砾石材料在良好的排水条件下塑性形变的发展,但当荷载应力较大，超过材料的
7、耐久疲劳应力，达到一定次数后，形变随应力作用次数而迅速发展，最终导致破坏。,2、级配组成差的粒料。即使应力作用了很多次，仍继续有塑性形变的增长，但想获得低的塑性形变，级配料中的细料含量必须少于获得最大密实度的含量。,10-3碎（砾）石路面与基层,1.定义：碎石路面是用加工轧制的碎石按嵌挤原理铺压而成的路面， 2.分类：按施工方法及所用填充料不同可分为：水结碎石、泥结碎石、泥灰结碎石、干压碎石四种。 3.用途及特点：碎石路面通常用砂、砾石、天然砂石、或块石为基层，有时亦可直接铺在路基上。 碎石路面的优点是投资不高，可以随交通量的增加分期改善；缺点是平整度差，易扬尘，泥结碎石路面雨天还易泥泞。,4
8、.碎石路面的强度构成：,碎石路面的强度主要依靠石料的嵌挤作用以及填充结合料的粘结作用。 嵌挤力的大小主要取决于石料的内摩阻角。 粘结力(用材料的粘结力表示)的大小主要取决于填充结合料本身的内聚力及其与矿料之间的粘附力大小。 通常按其尺寸大小划分为6类，碎石颗粒尺寸大致为075mm，如表9-1所示。,一、水结碎石路面 1.定义：是用大小不同的轧制碎石从大到小分层铺筑，经洒水碾压后形成的一种结构。 2.强度来源：碎石之间的嵌挤作用，碾压所产生的石粉与水形成的石粉浆的作用。（石灰岩，白云岩） 3.厚度：1016cm。 4.使用范围：中级路面的面层，各级公路的底基层和二级以下公路的基层。,5.材料要求
9、： 碎石本身强度较高(级以上)，韧性和抗磨耗能力高。 碎石应有棱角，近似于正方形，扁平料含量不超过10。 干净不含泥土杂物。 碎石尺寸应依据石料品质，碎石层确定。 最大颗粒0.8层厚度。 6.施工过程： （1）准备工作（放样、选料、布料堆、机器） （2）撒铺主层石料并摊平。 （3）预碾碎石不洒水碾压（稳定期）,此阶段采用轻型压路机（68t）(6080KN)不洒水碾压2-3遍，之后洒水碾压，目的在于使碎石在压路机作用下，自动调整其位置，达到互相挤紧而不移出的目的，达到初步的稳定。 （4）（压实期）洒水碾压：随着预碾，压碎的石料嵌入石料空隙，使碎石挤紧，摩阻力增加，碾压效果降低，此时采用洒水，增加
10、压实功能（812T）其目的在于减少石料间的摩阻力，通过碾压进一步增加石料的紧密程度不再松动，不起波浪，表面无轮迹。 （5）成型期：撒铺嵌缝料碾压撒水碾压 把嵌缝料均匀扫入缝隙内，继续洒水碾压，采用重型压路机（12KN）碾压到表面不出现轮迹为止 。,最后在路面上撒铺石粉或粗砂，采用中型压路机干压35遍，即可完成。表面形成密实 的表面层，不出现轮迹为止。（作面层用）,6.注意点：表面粗碎石的空隙既要填满，填缝料又不能覆盖粗碎石而自成一层，碎石的棱角可外露35mm。,表9-2 水结碎石路面的碾压行程次数,二、泥结碎石路面 定义：是指以碎石作为骨料，粘土作为填充料和粘结料，经碾压密实后形成的路面。 泥
11、结碎石层虽用同一尺寸石料修筑，但在使用过程中由于行车荷载的反复作用，石料会被压碎而向密实级配转化。 强度来源：碎石粒料之间的嵌挤作用和土的粘结作用。密实型。 厚度：820cm.当总厚度15cm时，一般分两层铺筑，上层厚度610cm,下层厚为914cm。,使用情况： 泥结碎石可做三、四级公路中级路面的面层，亦能用作沥青路面的基层，但其水稳定性较差，当用作沥青路面基层时一般只适用于干燥路段。 泥结碎石作为基层时，主层矿料的粒径不宜小于40mm，并不大于层厚的0.7倍。填缝料应与主层矿料的最小粒径相衔接。 材料要求：石料强度不低于级，长扁平状粘料不宜超过20，粘土的塑性指数要高，在1215为宜。含土
12、量不宜大于混合料总重的15。 施工方法：灌浆法、拌和法、层铺法,以灌浆法为例： （1）准备工作：放样，布置料堆，整理路槽，拌制泥浆。 泥浆：0.8:1或 1:1的体积比拌合 过稠：积在石层表面龟裂。 过稀：流淌于石层底部。干缩。 （2）摊铺碎石：将事先准备好的石料按松铺系数一次性摊铺。松铺系数1.21.3 要求：颗粒均匀，纵、横断面符合要求。 主层矿料粒径： 底层一般采用12号或23号碎石，面层一般采用34号碎石。 （3）初步碾压：,目的：使碎石初步压紧，但保留一定的空隙以便灌注泥浆。 方法：采用轻型压路机，速度2530m/min 轮迹重叠2530cm，610遍，石料不松动为止。过多碾压将赌塞
13、缝隙，影响灌浆。 （4）浇灌泥浆： 在预压稳定的碎石层上，灌注预先调制好的泥浆，泥浆要浇得均匀，量要足，表面和碎石齐平为度，但碎石的棱角仍可露出泥浆之外。 （5）撒嵌缝料：灌浆12小时后，泥浆下注，空气溢出，在未干的碎石表面撒嵌缝料，以填入碎石层表面空隙。 （6）碾压(中型) ：灌注后待表面已干而内部泥浆处于半湿状态时，再进行碾压，一直碾压到无明显轮迹且碎石缝隙内泥浆能翻到路面上与所撒石屑粘结成为一个整体。,三、泥灰结碎石路面。 1定义：是以碎石作骨料，采用一定数量的石灰土作 粘 结填缝料，经碾压而成的一种路面。,2.材料要求： 要求与泥结碎石相同；石灰质量不低于3级。石灰与土的用量不应大于混
14、合料总重的20，其中石灰剂量为土重的812。 3.施工程序与质量要求： 与泥结碎石路面相同。采用拌和法时，应先将石灰与粘土拌和均匀，再撒在石料上拌和，摊铺均匀，边压边洒水，使石灰与土在碾压中成浆并充满空隙。,泥结碎石也可用于基层，但用于沥青路面的基层时，只能用于干燥路段上 。,四、填隙碎石路面 1.填隙碎石定义：是用单一尺寸的粗粒碎石做主骨料，形成嵌挤作用，用石屑填满碎石间的孔隙，增加其密实度和稳定性的路面，称填隙碎石。,填隙碎石,1）水结碎石（湿法施工） 2）干压碎石（干法施工）,要求填缝紧密，碾压坚实。,2.石料和嵌缝料的尺寸： 视结构层的厚度而定，如压实厚度为810cm，一般采用3050
15、mm粒径的石料和515mm粒径的嵌缝料； 如压实厚度为1115cm，碎石最大尺寸不得大于层厚的0.70倍，50mm以上粒径的石料应占7080，同时应两次嵌缝，其粒径为2040mm和515mm。,3.使用范围：干压碎石用于各级公路的底基层和二级以下公路的基层，施工最小厚度为8cm。合适厚度1012cm（干压）。,如土基软弱，应先铺筑低剂量石灰土或砂砾垫层以防止软土上挤和碎石下陷。,4.填隙碎石的主要缺点： 潮湿的填隙料实际上不可能靠振动压路机将空隙填满。振动遍数多了可能使主集料浮到填隙料层上，严重丧失稳定性。 5.大块碎石基层：使用尺寸较大的碎石(大于80100mm) 铺筑厚度为1525cm的基
16、层，常称为大块碎石基层。,表9-3 填隙碎石粗碎石颗粒组成,表9-4 填隙料的颗粒组成,1、定义：用大小不同的粗细碎（砾）石集料和砂或粘土按照最佳级配原理经摊铺碾压而成的路面结构层或基层。 2、强度构成： 密实的结构强度由摩阻力和粘结力构成。,9-4 级配碎（砾）石基层,3、特点： 平整度较好（相对而言），施工及维修简易，造价低，但耐摩性差易产生波浪和变形，耐久性差。 4、几何尺寸： 路拱：2.53.5 厚度：816cm.大于16cm时，应分层铺筑， 下层厚度为0.6H。上层厚度为0.4H。,结构层分层施工,表9-5 级配碎（砾）石矿料级配表,5、对材料的要求： 主要粒料为天然砾石或较软的碎石。形状以立方体为宜。强度不低于级。 级配范围表9-5为准。扁平，细长颗粒的总含量不超过20。细料和塑性指数符合表9-5规定。 为了
