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1、第二章基层以及垫层第一第一节 粒料粒料类结构构层一、一、 粒料粒料类材料的力学特性材料的力学特性（一）（一）应力力干的干的轧制集料回制集料回弹模量随主模量随主应力和的力和的变化化 碎、碎、砾石材料石材料应力力应变曲曲线 颗粒材料的模量决定于材料的粒材料的模量决定于材料的级配、形状、表面构造、密配、形状、表面构造、密实度和含水量等。度和含水量等。一般密一般密实度愈高，模量度愈高，模量值愈大；棱角多，表面粗糙者有愈大；棱角多，表面粗糙者有较高模量高模量 。不同的偏不同的偏应力，同力，同样的材料的模量也不同，因此的材料的模量也不同，因此处于不同于不同层位的粒料的位的粒料的设计模量因上模量因上层重量的
2、不同而不同。重量的不同而不同。第二章基层以及垫层（二）（二） 粒料粒料类材料的疲材料的疲劳特性特性砾质材料在良好排水条件下塑性形变的发展 颗粒材料没有明粒材料没有明显的疲的疲劳极限，通常表极限，通常表现为塑性塑性变形的累形的累计。除了受到。除了受到颗粒粒级配、密配、密实度、材料的棱角或表面的粗糙程度之外，偏度、材料的棱角或表面的粗糙程度之外，偏应力的大小也决力的大小也决定塑性形定塑性形变累累计的的发展。展。第二章基层以及垫层二、嵌二、嵌挤类碎石碎石结构构层嵌嵌挤碎石基碎石基层是用尺寸是用尺寸较均匀的均匀的轧制碎石作基本材料，并以石渣和石屑嵌制碎石作基本材料，并以石渣和石屑嵌缝，或者以粘土或灰土
3、灌，或者以粘土或灰土灌缝，经压实，按嵌，按嵌挤原理原理铺压而成。而成。 （一）力学特性（一）力学特性按嵌按嵌挤原原则产生生强度，抗剪度，抗剪强度主要决定于剪切面上的法向度主要决定于剪切面上的法向应力和材料内摩阻角。力和材料内摩阻角。由下列三由下列三项因素构成：（因素构成：（1）粒料表面的相互滑）粒料表面的相互滑动摩擦；（摩擦；（2）因剪切）因剪切时体体积膨膨胀而需克服的阻力；（而需克服的阻力；（3）因粒料重新排列而受到的阻力。）因粒料重新排列而受到的阻力。 （二）分（二）分类1.不含胶不含胶结料的碎石料的碎石层 干干压碎石、水碎石、水结碎石，碎石，铺撒嵌撒嵌缝石屑石屑时，统称填隙碎石，手工称填
4、隙碎石，手工铺砌砌100200mm粒径的大粒径的大块石再以小碎石嵌石再以小碎石嵌缝叫手叫手摆碎石。碎石。2.含有胶含有胶结料的碎石料的碎石层 泥泥结碎石、泥灰碎石、泥灰结碎石碎石通常用于中、低通常用于中、低级路面的基路面的基层，泥，泥结或泥灰或泥灰结碎石碎石还可用于砂石路面的面可用于砂石路面的面层第二章基层以及垫层（三）材料要求（三）材料要求编号编号碎石名称碎石名称粒径范围粒径范围(mm)用途用途123粗碎石粗碎石中碎石中碎石细碎石细碎石755050353525骨料骨料45石渣石渣石屑石屑2515155嵌缝料嵌缝料6米石米石05封面料封面料1.石料石料碎石碎石应具有具有较高的高的强度（度（II
5、I级以上）、以上）、韧性和抗磨耗能力；性和抗磨耗能力；应具有棱角且近于立方具有棱角且近于立方体体, 长条扁平的石料不超条扁平的石料不超过10%；应干干净，不含泥土，不含泥土杂物。碎石的最大尺寸物。碎石的最大尺寸应根据根据石料品石料品质及碎石及碎石层的厚度来确定，的厚度来确定，坚硬石料不得超硬石料不得超过碎石碎石层压实厚度的倍。厚度的倍。 2.粘土与石灰粘土与石灰泥泥结碎石碎石层所用粘土，所用粘土，应具有具有较高的粘性，塑性指数以高的粘性，塑性指数以1215为宜。粘土内不得宜。粘土内不得含腐殖含腐殖质或其它或其它杂物。粘土用量一般不超物。粘土用量一般不超过混合料混合料总重的重的1518%。石灰与
6、土的。石灰与土的用量不用量不应大于混合料大于混合料总重的重的20%，其中石灰，其中石灰剂量量为土重的土重的812%。 第二章基层以及垫层2.含胶含胶结料的碎石料的碎石层施工施工灌灌浆法施工工序法施工工序准准备工作工作撒撒铺石料并石料并摊平平浇灌泥灌泥浆预碾碎石碾碎石撒撒铺嵌嵌缝料碾料碾压撒撒铺石屑（米石）洒水碾石屑（米石）洒水碾压成型成型初期养初期养护1.不含胶不含胶结料的碎石料的碎石层施工施工准准备工作工作撒撒铺石料并石料并摊平平碾碾压碎石（洒水）碎石（洒水）预碾碎石碾碎石撒撒铺嵌嵌缝料碾料碾压（洒水）（洒水）撒撒铺石屑（米石）洒水碾石屑（米石）洒水碾压成型成型初期养初期养护水水结碎石建碎石
7、建议使用石灰石或白云石使用石灰石或白云石（四）施工工（四）施工工艺第二章基层以及垫层三、三、级配配类砾（碎）石（碎）石结构构层由各种集料（由各种集料（砾石、碎石、工石、碎石、工业废渣）和土，按密渣）和土，按密实级配原理修筑而成的路面配原理修筑而成的路面结构构层，强度由摩阻力和粘度由摩阻力和粘结力构成。力构成。 （一）力学特性（一）力学特性（二）分（二）分类1.级配配砾（碎）石（碎）石 优质级配碎石，国外广泛用于柔性路面的基配碎石，国外广泛用于柔性路面的基层 普通普通级配（配（砾）碎石，用于中、低）碎石，用于中、低级柔性路面的基柔性路面的基层或砂或砂 石路面的磨耗石路面的磨耗层 2.原状原状砾（
8、碎）石土（碎）石土用于中、低等用于中、低等级道路的基道路的基层、砂石路面的面、砂石路面的面层，较细 的砂土混合物用于砂石路面的的砂土混合物用于砂石路面的稳定定类保保护层3.原状砂原状砂砾用于路面的用于路面的垫层，较细的用于砂石路面的松散的用于砂石路面的松散类保保护层第二章基层以及垫层（三）材料要求与施工工（三）材料要求与施工工艺1.级配碎石配碎石1）符合最佳）符合最佳级配（一般采用配（一般采用变K法的最大密法的最大密实度曲度曲线）；）；2）压碎碎值不大于不大于26；3）针片状含量不超片状含量不超过20；4）小于的小于的细料料应无塑性且液限无塑性且液限应小于小于25 ； 集中厂拌法施工工序（适用
9、于高速、一集中厂拌法施工工序（适用于高速、一级公路的公路的优质级配碎石）配碎石）准准备下承下承层施工放施工放样石料运石料运输石料厂拌石料厂拌现场机械机械摊铺(松松铺系数系数1.251.35)洒水振洒水振动碾碾压成型成型路拌法施工工序（适用于二路拌法施工工序（适用于二级以下公路的普通以下公路的普通级配碎石）配碎石）准准备下承下承层施工放施工放样未未筛分碎石运分碎石运输和和摊铺（平地机）（平地机）运运输和撒布石屑、整形和撒布石屑、整形洒水振洒水振动碾碾压成型成型第二章基层以及垫层2.级配配砾石石宜于宜于选择河床河床洁净砂砂砾，要求，要求颗粒尺寸在粒尺寸在540mm之之间，其中，其中2540mm 含
10、量不少于含量不少于50%，为防止防止冻胀和湿和湿软，应注意控制小于注意控制小于细料的含量料的含量和塑性指数。在中湿和潮湿路段，用作和塑性指数。在中湿和潮湿路段，用作沥青路面的基青路面的基层时，应在在级配配砾石石中中掺石灰石灰 级配配砾石拌合法施工工石拌合法施工工艺准准备下承下承层施工放施工放样整形碾整形碾压运运输和和摊铺掺配集料配集料运运输和和摊铺主要集料主要集料洒水拌合洒水拌合必要必要时洒水洒水3.原状原状砾（碎）石土（碎）石土原状原状砾（碎）石的性（碎）石的性质取决于混合料中石、土的比例和石取决于混合料中石、土的比例和石块的的级配分布，配分布，石、土比例小于石、土比例小于7：3的不宜用作基
11、的不宜用作基层，一般，一般应通通过颗粒分析后决定其是否粒分析后决定其是否用于粒料用于粒料类结构构层还是用于是用于稳定定类结构构层。级配不良，很配不良，很难通通过调整整级配配达到达到级配粒料配粒料类标准的只能用于路基。准的只能用于路基。第二章基层以及垫层第二第二节 无机无机结合料合料稳定定类结构构层一、无机一、无机结合料合料稳定定类材料的力学特性材料的力学特性（一）（一）应力力应变特性特性 力学参数（力学参数（MPa)28天天90天天180天天28天天180天天90天天180天天R4.495.576.330.710.88Ep2093309738720.540.80 sp0.4130.6340.8
12、130.510.78Esp53392612870.410.72水泥水泥稳定碎石的力学特性指定碎石的力学特性指标与与龄期的关系期的关系 石灰粉煤灰石灰粉煤灰稳定碎石的力学特性指定碎石的力学特性指标与与龄期关系期关系 力学参数力学参数（MPa)28天天90天天180天天28天天180天天90天天180天天R3.105.758.360.370.69Ep1086199328590.380.70 sp0.2190.5360.9130.410.59Esp35996017200.370.56结合料合料稳定材料的定材料的应力力-应变特性与原材料的性特性与原材料的性质、结合料的性合料的性质和和剂量及密量及密实度
13、、含水量、度、含水量、龄期、温度等有关。期、温度等有关。 第二章基层以及垫层（二）疲（二）疲劳特性特性 二灰砂二灰砂砾(小梁小梁)应力力强度比疲度比疲劳寿命曲寿命曲线 散点概散点概率分布率分布曲曲线回回归的的对数疲数疲劳曲曲线在一定的在一定的应力条件下，整体性材料的疲力条件下，整体性材料的疲劳寿命取决于材料的寿命取决于材料的强度和度和刚度。度。强度愈大度愈大刚度愈小，其疲度愈小，其疲劳寿命就愈寿命就愈长。第二章基层以及垫层（三）干（三）干缩特性特性 无机无机结合料合料稳定材料的干定材料的干缩特性特性(最大干最大干缩应变和平均干和平均干缩系数系数)的大小与的大小与结合料的合料的类型、型、剂量、被
14、量、被稳定材料的定材料的类别、粒料含量、粒料含量、小于的小于的细颗粒的含量、粒的含量、试件含水量和件含水量和龄期等有关期等有关 。（四）温（四）温缩特性特性 温度收温度收缩的大小与的大小与结合料合料类型和型和剂量、被量、被稳定材料的定材料的类别、粒料含量、粒料含量、龄期等有关期等有关。第二章基层以及垫层二、石灰二、石灰稳定定类（一）石灰（一）石灰稳定土定土强度形成原理度形成原理 1.离子交离子交换作用作用2.结晶作用晶作用3.火山灰作用火山灰作用4.碳酸化作用碳酸化作用（二）影响（二）影响强度的因素度的因素 1.土土质2.灰灰质 塑性指数塑性指数717的粘性土的粘性土稳定效果最好；定效果最好；
15、塑性指数塑性指数过大的重粘土不宜破碎和拌合，效果大的重粘土不宜破碎和拌合，效果变差；差；塑性植塑性植树小于小于4的土不宜用石灰的土不宜用石灰稳定；定；有机有机质含量大于含量大于10和硫酸和硫酸盐类含量大于的土不宜用石灰含量大于的土不宜用石灰稳定。定。石灰石灰细度度石灰石灰应是消石灰粉或磨是消石灰粉或磨细生石灰粉；生石灰粉；石灰有效活性成分石灰有效活性成分尽量尽量缩短石灰的存放短石灰的存放时间，满足有效足有效钙美含量要求美含量要求 第二章基层以及垫层3.石灰石灰剂量量 石灰石灰剂量量较低低(小于小于34)时，石灰主要起，石灰主要起稳定作用，土的塑性、膨定作用，土的塑性、膨胀、吸水量减小，、吸水量
16、减小，使土的密使土的密实度、度、强度得到改善。随着度得到改善。随着剂量的增加，量的增加，强度和度和稳定性均提高，但定性均提高，但剂量超量超过一定范一定范围时，强度反而降低。生度反而降低。生产实践中常用的最佳践中常用的最佳剂量范量范围，对于粘性土及粉于粘性土及粉性土性土为814；对砂性土砂性土则为916。 4.含水量含水量 5.密密实度度 6.石灰土的石灰土的龄期期 7.养生条件养生条件 水促使石灰土水促使石灰土发生物理化学生物理化学变化，形成化，形成强度；便于土的粉碎、拌和与度；便于土的粉碎、拌和与压实，并且有，并且有利于养生。加入石灰后，土的最佳含水量增加。利于养生。加入石灰后，土的最佳含水
17、量增加。石灰土的石灰土的强度随密度随密实度的增加而增度的增加而增长。实践践证明，石灰土的密明，石灰土的密实度每增减度每增减1%，强度度约增减增减4%左右。而密左右。而密实的石灰土，其抗的石灰土，其抗冻性、水性、水稳定性也好，定性也好，缩裂裂现象也少象也少 。石灰土石灰土强度具有随度具有随龄期增期增长的特点。一般石灰土初期的特点。一般石灰土初期强度低，前期度低，前期(12个月个月)增增长速速率率较后期后期为快。快。1个月抗个月抗压强度达到度达到30 ，3个月达到个月达到60，设计龄期期为6个月。个月。温度温度温度高温度高时，物理化学反，物理化学反应、硬化、硬化、强度增度增长快，反之快，反之强度增
18、度增长慢慢 ；湿度湿度一定潮湿条件下养生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度的形成比在一般空气中养生要好 。第二章基层以及垫层（三）石灰土的（三）石灰土的应用用 1.低低剂量（量（34 %）用于地基）用于地基处理，高理，高剂量用于二量用于二级以下公路基以下公路基层或底基或底基层.2.稳定定细粒土不宜直接用作粒土不宜直接用作沥青路面的基青路面的基层;3.冰冰冻地区的潮湿路段或其他地区的地区的潮湿路段或其他地区的过湿路段，不宜采用石灰土做基湿路段，不宜采用石灰土做基层；4.不宜用作水泥路面的基不宜用作水泥路面的基层。（四）石灰土的配合比（四）石灰土的配合比 结构层位结构层位土类土类
19、塑性指数塑性指数12塑性指数塑性指数12砂砾土、碎石土砂砾土、碎石土基层基层513101637底基层底基层511814石灰土的最佳含水量以石灰土的最佳含水量以击实试验确定，最低的石灰确定，最低的石灰剂量通量通过7d无无侧限抗限抗压强度度试验确定确定（五）石灰土的施工工（五）石灰土的施工工艺 1生石灰生石灰应在使用前在使用前710天天进行充分消解成熟石灰粉，熟石灰粉行充分消解成熟石灰粉，熟石灰粉应尽快使用；尽快使用；2.路拌法或厂拌法拌合，路拌法或厂拌法拌合，细粒土拌合后粒土拌合后闷料料12小小时，拌，拌压时间不超不超过2d；3.现场配合比比配合比比实验室配合比提高石灰室配合比提高石灰剂量和含水
20、量量和含水量1；4.覆盖保湿养生不少于覆盖保湿养生不少于7d。各种土各种土类的合理石灰的合理石灰剂量量第二章基层以及垫层三、水泥三、水泥稳定定类（一）（一）强度形成原理度形成原理 1.水泥的水化作用；水泥的水化作用；2. 离子交离子交换作用；作用；3.化学激化学激发作用；作用；4.碳酸化作用碳酸化作用 。（二）影响（二）影响强度的因素度的因素 1.土土质1）稳定定级配配良好的碎良好的碎(砾)石和砂石和砂砾，效果最好，不但，效果最好，不但强度高，而且水泥用量少；度高，而且水泥用量少；2）其次是砂性土，再次之是粉性土和粘性土；）其次是砂性土，再次之是粉性土和粘性土；3）重粘土）重粘土难于粉碎和拌和
21、，不宜于粉碎和拌和，不宜单独用水泥来独用水泥来稳定，一般要求土的塑性指数不大于定，一般要求土的塑性指数不大于17 2.水泥的成分和水泥的成分和剂量量 1）硅酸）硅酸盐水泥的水泥的稳定效果好，而定效果好，而铝酸酸盐水泥水泥较差；差；2）不宜用快硬水泥、早）不宜用快硬水泥、早强水泥、禁用受潮水泥、禁用受潮变质的水泥，不需要使用高的水泥，不需要使用高标号水泥；号水泥；3）高）高剂量成本高、干量成本高、干缩大，大，48较为合理；合理；4）稳定粒料的水泥定粒料的水泥剂量低于量低于稳定定细粒土的粒土的剂量。量。 第二章基层以及垫层3.含水量含水量 水泥正常水化所需的水量水泥正常水化所需的水量约为水泥重的水
22、泥重的20%，对于砂性土，完全水化达到于砂性土，完全水化达到最高最高强度的含水量度的含水量较最佳密度的含水量最佳密度的含水量为小；而小；而对于粘性土于粘性土则相反。相反。 4.施工工施工工艺过程程1）水泥土从开始加水拌和到完成）水泥土从开始加水拌和到完成压实的延的延迟时间要尽可能最短，一般要在要尽可能最短，一般要在6h以内；以内；2）尽量使用低）尽量使用低标号水泥，有号水泥，有时可以使用可以使用缓凝凝剂；3）需湿法养生）需湿法养生 ；4）养生温度愈高，）养生温度愈高，强度增度增长的愈快。的愈快。 （三）水泥（三）水泥稳定定类材料的材料的应用用 1.水泥水泥稳定砂定砂砾或或级配碎石用于各配碎石用
23、于各级公路路面基公路路面基层，尤其适用于水泥路面；，尤其适用于水泥路面；2.水泥水泥稳定定细粒土不宜用于二粒土不宜用于二级以上公路的基以上公路的基层。第二章基层以及垫层（四）水泥（四）水泥稳定定类的配合比的配合比 结构层位结构层位土类土类中、粗粒土中、粗粒土塑性指数塑性指数12其他细粒土其他细粒土基层基层37511816底基层底基层2648612配合比配合比设计方法与石灰方法与石灰稳定定类相同，水泥相同，水泥稳定粒料的定粒料的级配配应满足相足相应规范的要求。范的要求。（五）水泥（五）水泥稳定定类的施工工的施工工艺 1.水泥水泥稳定粒料定粒料应采用中心拌和厂拌和采用中心拌和厂拌和 ，平地机或混合
24、料，平地机或混合料摊铺机机摊铺；2. 碾碾压要在拌合后要在拌合后34h内完成，拌碾内完成，拌碾时间不不应超超过6h ；3.现场配合比比配合比比实验室配合比提高水泥室配合比提高水泥剂量和含水量量和含水量14.洒水覆盖养生至少洒水覆盖养生至少3d，养生期，养生期结束、束、应立即立即浇洒透洒透层油油 。第二章基层以及垫层四、工四、工业废渣渣稳定定类（二）石灰粉（二）石灰粉+煤灰煤灰稳定碎石的配合比定碎石的配合比（一）不同工（一）不同工业废渣渣稳定材料分定材料分类及及强度形成原理度形成原理1.石灰粉石灰粉+煤灰煤灰稳定粒料定粒料/细粒土粒土类；2.石灰石灰+水淬高炉水淬高炉矿渣渣/钢渣渣/电石渣石渣稳
25、定粒料定粒料类；3.石灰石灰稳定煤渣定煤渣类；4.水泥水泥稳定破碎定破碎矿渣渣类；5.石灰石灰/水泥水泥稳定媒矸石定媒矸石类。1.材料材料1）使用消石灰，石灰的）使用消石灰，石灰的质量宜符合量宜符合III级以上技以上技术指指标；2）粉煤灰的）粉煤灰的烧失量要小于失量要小于20%，活性成分，活性成分(SiO2、Al2O3)总含量一般要求超含量一般要求超过70% ；3）颗粒最大粒径高速、一粒最大粒径高速、一级公路不大于，二公路不大于，二级以下公路不大于以下公路不大于40mm ；4）石灰工）石灰工业废渣混合料中粒料重量宜占渣混合料中粒料重量宜占80%以上，并有良好的以上，并有良好的级配配 。2.配合
26、比配合比设计1）混合料的）混合料的设计方法和步方法和步骤参照石灰参照石灰稳定土定土进行；行；2）混合料的）混合料的设计强度与石灰土相近；度与石灰土相近；3）为提高早期提高早期强度可度可掺加少于石灰加少于石灰剂量量30的水泥；的水泥；4）石灰与粉煤灰的比）石灰与粉煤灰的比为1：21：4，石灰粉煤灰与粒料的比，石灰粉煤灰与粒料的比为20：8015：85 第二章基层以及垫层（三）施工工（三）施工工艺1）生石灰）生石灰应在使用前在使用前710天天进行充分消解成熟石灰粉，熟石灰粉行充分消解成熟石灰粉，熟石灰粉应尽快使尽快使用；用；2）应采用中心拌和厂拌和采用中心拌和厂拌和 ，平地机或混合料，平地机或混合
27、料摊铺机机摊铺；3）现场配合比比配合比比实验室配合比提高石灰室配合比提高石灰剂量和含水量量和含水量1；4）采用振）采用振动碾碾压工工艺，提高含水量和加大振，提高含水量和加大振动功率可以功率可以实现混合料的液化，混合料的液化，提高提高压实效果；效果；4）覆盖保湿养生不少于）覆盖保湿养生不少于7d，养生期，养生期结束、束、应立即立即浇洒透洒透层油。油。 第二章基层以及垫层五、无机五、无机结合料合料稳定定类基基层缩裂防治措施裂防治措施 （一）（一）满足足强度的情况下，限制度的情况下，限制结合料用量；合料用量；（二）提高混合料中粒料的含量；（二）提高混合料中粒料的含量；（三）（三）严格控制格控制压实标准；准；（四）（四）严格控制格控制压实含水量（不宜含水量（不宜过高）；高）；（五）注意初期潮湿养生，尽量在高温季（五）注意初期潮湿养生，尽量在高温季节施工；施工；（六）及（六）及时铺筑上筑上层覆盖；覆盖；（七）（七）设置隔离置隔离层或格或格栅。第二章基层以及垫层第二章基层以及垫层
