路基路面工程第十章

1、第十章 碎、礫石路面,,1,,2,,3,碎、礫石路面的力學性能,碎石路面與基層,級配礫（碎）石路面,,4,優(yōu)質(zhì)級配碎石基層,,5,碎（礫）路面的養(yǎng)護,目 錄（contents）,§10-1 碎、礫石路面的力學特性,一、碎、礫石路面的強度構(gòu)成 碎、礫石路面結(jié)構(gòu)強度形成特點： 1.礦料顆粒之間的聯(lián)結(jié)強度，一般比礦料顆粒本身強度小得多； 2.在外力作用下，材料首先將在顆粒之間產(chǎn)生滑動和位移，使其失去承載能力而遭致破壞。,

2、,10 碎、礫石路面,(一)純碎石材料-按嵌擠原則產(chǎn)生強度 1.強度構(gòu)成：主要取決于剪切面上的法向應力和材料的內(nèi)摩阻角。由三項因素構(gòu)成： a.粒料表面的相互滑動摩擦； b.體積膨脹而需克服的阻力； c.粒料重新排列需克服的阻力。,2.破壞形式：顆粒間產(chǎn)生相對運動。 3.與強度相關(guān)的材料因素：形式、尺寸、均勻性、粗糙度、壓實程度(下層的剛度和邊緣約束情況)等。 4. 特點

3、：透水性好，不易冰凍、不易壓實。,10 碎、礫石路面,(二)土-碎(礫)石混合料 1.強度構(gòu)成：主要靠顆粒之間通過壓實而得到嵌擠(鎖結(jié))作用，同時還部分依靠細料所提供的粘結(jié)作用。 2.與強度和剛度相關(guān)的因素：顆粒尺寸分布、顆粒形狀和密實度以及細料的物理性質(zhì)。 3.強度組成原則：根據(jù)粗集料和細集料的比例不同，組成強度的原則不同。 a-不含細料-按嵌擠原則； b-含適量的細料：按骨架密實原則； c-含大量細料-按密實原則

4、。,10 碎、礫石路面,4.組成狀態(tài)： 1)第一種狀態(tài)：僅含有少量或者不含細料； 2)第二種狀態(tài)：含有適量的細料填滿集料間的孔隙； 3)第三種狀態(tài)：細料含量過多，使集料懸浮于土中，彼此失去接觸。 5.細粒含量對CBR和密實度的影響； 6.細料的物理性質(zhì)對混合料的強度和穩(wěn)定性的影響。,10 碎、礫石路面,土-碎石混合料強度組成的三種狀態(tài),10 碎、礫石路面,二、碎、礫石材料的應力-應變特性,1.變形包括彈性變形和塑性變形兩

5、部分； 2.碎礫石材料的應力-應變特性具有明顯的非線性特征； 3.采用三軸試驗進行測定； 4.碎礫石材料的模量同材料的級配、顆粒形狀密實度等因素和受力狀態(tài)有關(guān)，變動在100~700MPa； 5.泊松比取決于主應力或偏應力和平均法向應力的比值，一般可取0.3~0.35。,10 碎、礫石路面,三、碎、礫石材料的形變累積 碎、礫石混合料在重復應力作用下的塑性變形累積規(guī)律： 1.當偏應力σd低于某一數(shù)值時，塑

6、性變形隨作用次數(shù)增加而增加，且逐漸趨向穩(wěn)定。重復次數(shù)大于104次后，達到一平衡狀態(tài)，平衡狀態(tài)的應變量σd/σ3的比值大小有關(guān)。 2.當偏應力較大時，塑性變形量隨作用次數(shù)增加而不斷增長，直至破壞。 3.級配差，塑性變形大(孔隙率大粒料壓碎，孔隙率小，變形增大)。 細料＜最大密實含量：塑性變形小(粗料的壓實性差)。,10 碎、礫石路面,一、水結(jié)碎石路面,定義：大小不同的軋制碎石從大到小分層鋪筑，灑水碾壓而成的路面結(jié)構(gòu)： 結(jié)構(gòu)強

7、度：決定嵌鎖力和石粉的粘結(jié)力。 材料：碎石強度III級以上，粒徑＜0.6~0.8h。 厚度：10~16cm。 施工： 攤鋪-碾壓(預、輕)-灑水碾壓(中壓)-嵌縫、灑水-重壓-封面(撒石屑)-灑水碾壓(中壓)-養(yǎng)護。,§10-2 碎石路面與基層,10 碎、礫石路面,特點：碎石質(zhì)量和規(guī)格要求嚴格，碾壓方式嚴格，碾壓遍數(shù)較多，水穩(wěn)性好，耐磨耗性能差。 用作面層較少，常用作瀝青路面的基層或整平層、聯(lián)結(jié)層(不撒封面，以加

8、強聯(lián)接) 影響碾壓質(zhì)量的因素：石料性質(zhì)、形狀、層厚、壓路機類型和重量、碾壓行程與次數(shù)，以及灑水與鋪撒嵌縫料的適時與否等。,10 碎、礫石路面,定義：以碎石作骨料，粘土為填充結(jié)合料，經(jīng)壓實而成的路面結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)強度：嵌鎖力、土的粘結(jié)力。 材料：骨料，強度III級以上，粒徑＜0.6~0.8mm(粒度比較整齊)。 粘土：塑性指數(shù)12~15，含量<15%~18%。 厚度：8~20cm(厚度大于15cm分兩層鋪)。 施工：灌漿

9、法、拌和法、層鋪法。 特點：水穩(wěn)性差、透水性差。,二、泥結(jié)碎石路面,10 碎、礫石路面,,,10 碎、礫石路面,三、泥灰結(jié)碎石 定義：以碎石為骨料，一定數(shù)量粘土和石灰作粘結(jié)填充料、經(jīng)壓實而成的路面結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)強度：嵌鎖力、土和石灰的粘結(jié)力； 材料：結(jié)合料＜20%；土、灰比：1:10； 厚度：8~16cm； 施工：同泥結(jié)碎石； 特點：水穩(wěn)性優(yōu)于泥結(jié)碎石，可用作潮濕和中溫路段的瀝青路面基層。,,四、填隙干壓碎石基層 干

10、壓碎石是指將碎石材料撤鋪后直接壓實而成的結(jié)構(gòu)層。,10 碎、礫石路面,§10-3 級配礫(碎)石路面,定義 ：級配礫(碎)石路面是一種由各種集料(礫石、碎石、工業(yè)廢渣等)和土，按最佳級配原理摻配而成的混合料，經(jīng)攤鋪、修整、壓實后形成，是密實結(jié)構(gòu)。 強度組成：摩阻力和粘結(jié)力。 特點：具有一定的水穩(wěn)性和力學強度。 一、級配礫(碎)石路面與基層的厚度和材料 路面厚度：一般8~16cm。 材料：天然砂礫或較軟的碎石

11、，不低于Ⅳ級，符合級配要求。,10 碎、礫石路面,基層材料要求：中濕和潮濕應加石灰穩(wěn)定方可作基層。符合級配要求。注意控制小于0.5mm細料含量和塑性指數(shù)。 二、級配礫(碎)石路面與基層的施工 (1)準備工作； (2)備料運料； (3)鋪料； (4)拌和，邊拌邊灑水； (5)攤平 ； (6)碾壓。,,,10 碎、礫石路面,§12-4 優(yōu)質(zhì)級配碎石基層,無結(jié)合料處治粒

12、料在國外是一種應用極為普遍的筑路 材料，廣泛用于柔性路面的基層和底基層，用于基層的常 為較優(yōu)質(zhì)的碎石層。 優(yōu)質(zhì)級配碎石基層特點：碎石強度高、形狀接近立方體、級配良好和壓實好。 強度主要來源:碎石本身強度及碎石顆粒之間的嵌擠力。 強度剛度評價指標：CBR值、回彈模量。,10 碎、礫石路面,碎石基層質(zhì)量決定因素：高質(zhì)量的碎石，高密度的良好級配和良好的施工壓實手段。 材料的基本要求：壓碎值、小于0.5mm含量及其塑性指數(shù)、級配。

13、 回彈模量是表征級配碎石剛度的重要指標及設(shè)計參數(shù)。,10 碎、礫石路面,§8-5 碎(礫)路面的養(yǎng)護,碎（礫）石路面養(yǎng)護的主要任務：在各種交通組成和交通量的荷載作用下，使路面保持應有的強度和平整度。 產(chǎn)生的病害：沉陷、松散、坑洞、車轍及裂縫等。 磨耗層-是路面的表面部分，用以抵抗由車輪水平力和輪后吸力所引起的磨損和松散，以及大氣溫度、濕度變化等因素的破壞作用，并提高路面平整度。 磨耗層應具有足夠的堅實性和

14、穩(wěn)定性，通常多用堅硬、耐磨、抗凍性強的級配粒料來鋪筑。,10 碎、礫石路面,保護層-在磨耗層上面，用來保護磨耗層，減少車輪對磨耗層的磨損。加鋪保護層是一項經(jīng)常性措施 保護層厚度一般不大于1cm。 按使用材料和鋪設(shè)方法的不同，保護層分為穩(wěn)定保護層與松散保護層兩種。,,,10 碎、礫石路面,§11-1 塊料路面概述,定義：用塊狀石料或混凝土，預制塊鋪筑的路面稱為塊料路面。 主要優(yōu)點：堅固耐久、清潔少塵、養(yǎng)護修理方便。

15、主要缺點：用手工鋪筑，難以實現(xiàn)機械化施工，塊料之間容易出現(xiàn)松動，鋪筑進度慢，建筑費用高。 構(gòu)造特點：必須設(shè)置整平層；塊料之間填縫料嵌填，使塊料滿足強度和穩(wěn)定性的要求。 整平層作用：用來墊平基礎(chǔ)表面及塊石底面，以保持塊石頂面平整及緩和車輛行駛時的沖擊、振動作用。 整平層材料：一般采用級配良好、清潔的粗砂或中砂，有時采用煤渣或石屑以及水泥砂或瀝青砂作整平層。,11 塊料路面,填縫料作用：主要用來填充塊料間縫隙，嵌緊塊料，加強路面的整

16、體性，并起著保護塊料邊角與防止路面水下滲作用。 材料：一般采用砂作填縫料，有時應用水泥砂漿或瀝青瑪蹄脂。 塊料路面的強度構(gòu)成：主要借基礎(chǔ)的承載力和石塊與石塊之間的摩擦力所構(gòu)成。 基層：一般采用粒料基層和半剛性基層。 破壞特征：粒料基層主要表現(xiàn)為使用年限內(nèi)產(chǎn)生的永久變形量。 半剛性基層主要是基層底面的彎拉應力超過材料的疲勞強度。,11 塊料路面,§11-2 天然塊料路面,定義：用石料經(jīng)修琢成塊狀材料

17、鋪筑的路面稱天然塊料路面。 分類：高級石塊路面、中級石塊路面、低級石塊路面。 塊石面層的施工過程：放樣、攤鋪整平層、鋪砌石塊及嵌縫壓實。 施工注意事項： 1.攤鋪整平層時，應注意與鋪砌石塊進度相配合，不宜超前過多。 2. 鋪砌石塊時，應根據(jù)道路中線、邊線及路拱形狀，先鋪路緣石及導石，再掛線進行排砌。,11 塊料路面,3. 對于不整齊石塊、應先選用較大石塊鋪在路邊緣，然后用適當尺寸的石塊鋪砌中間，并使邊部縱向鋪砌進度適當超出中

18、間部分。 4.鋪砌的石塊應將平整的大面朝上，小頭豎直嵌入整平層一定深度，石塊之間必須靠緊、錯縫、表面平整，且石塊長邊應與行車方向垂直。在陡坡和彎道超高路段，應由低處向高處鋪砌。石塊鋪砌好并用路拱板檢驗合格后，即用填縫料嵌縫并加以夯打或碾壓，直到堅實穩(wěn)定無顯著變形為止。,11 塊料路面,§11-3 機制塊料路面,機制塊料路面：是用工廠預制的高強度、高精確度的塊體緊密排列作為面層形成的路面。 １.主要特點： (1)路面

19、采用的機制塊料本身具有良好的物理性能； (2)具有良好的抗凍性和耐熱能力； (3)具有良好的防滑性和安全性；,11 塊料路面,機制塊料塊體基本形狀,11 塊料路面,(4)塊體可手工鋪砌，也可使用機械設(shè)備，施工簡便，速度快，不需養(yǎng)生，竣工后可立即開放交通； (5)路面適用范圍廣； (6)塊體可制成不同形狀，拼出各種圖案，配以適當顏色，能美化橋面，與整個橋環(huán)境相協(xié)調(diào)，使之賞心悅目，減少旅途中的精神疲勞； (7)選用各種顏色

20、的機制塊料鋪砌在路面上，可做成各種永久性的交通標志； (8)機制塊料路面壽命長，可超過二十年，且機制塊料可重復利用，其殘值比其它類型路面大得多； (9)路面維修方便。,11 塊料路面,,２. 機制塊料塊體形狀對路面結(jié)構(gòu)的影響 機制塊料路面由于其結(jié)構(gòu)本身的特點，塊體形狀對路面的嵌鎖性能影響較大。 平面嵌鎖：主要有摩擦嵌鎖；楔形作用和幾何作用。 摩擦嵌鎖作用主要與塊體之間的接觸面積、側(cè)面的粗糙程度和接觸寬度有關(guān)，楔形作用和幾何作

21、用主要與平面形狀與縫寬有關(guān)。,11 塊料路面,復習思考題： 一、名詞解釋 1.碎礫石路面 2.水結(jié)碎石 3.泥結(jié)碎石 4.級配碎石 5.磨耗層 6.保護層  二、思考題 1.碎(礫)石結(jié)構(gòu)層的強度構(gòu)成特點是什么？ 2.簡述水泥結(jié)碎石路面的施工過程。 3.泥結(jié)碎石路面灌漿施工的工序？ 4.試述級配礫（碎）石路面與基（墊）層的施工。 5.何謂碎石路面?常用的碎石路面分幾種類型，各有什么特點? 6

22、.簡述碎（礫）石路面的養(yǎng)護與維修。 7.試述磨耗層、保護層其作用及施工方法。,小 結(jié),優(yōu)質(zhì)級配碎石基層,無結(jié)合料處治粒料在國外是一種極為普遍的筑路材料，廣泛用于柔性路面的基層和底基層，用于基層的常為較優(yōu)質(zhì)的碎石層。我國也在多項大型工程中用了這類材料和結(jié)構(gòu)，取得了良好效果。 優(yōu)質(zhì)級配碎石基層強度主要來源于碎石本身強度及顆粒間的嵌擠力。因此，對于碎石基層應保證高質(zhì)量的碎石，獲得高密度的良好級配和良好的施工壓實手段