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(xué)性能,碎石路面與基層,級(jí)配礫（碎）石路面,,4,優(yōu)質(zhì)級(jí)配碎石基層,,5,碎（礫）路面的養(yǎng)護(hù),目 錄（contents）,§10-1 碎、礫石路面的力學(xué)特性,一、碎、礫石路面的強(qiáng)度構(gòu)成 碎、礫石路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度形成特點(diǎn)： 1.礦料顆粒之間的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度，一般比礦料顆粒本身強(qiáng)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(dòng)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(qiáng)度 1.強(qiáng)度構(gòu)成：主要取決于剪切面上的法向應(yīng)力和材料的內(nèi)摩阻角。由三項(xiàng)因素構(gòu)成： a.粒料表面的相互滑動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)。 3.與強(qiáng)度相關(guān)的材料因素：形式、尺寸、均勻性、粗糙度、壓實(shí)程度(下層的剛度和邊緣約束情況)等。 4. 特點(diǎn)

3、：透水性好，不易冰凍、不易壓實(shí)。,10 碎、礫石路面,(二)土-碎(礫)石混合料 1.強(qiáng)度構(gòu)成：主要靠顆粒之間通過壓實(shí)而得到嵌擠(鎖結(jié))作用，同時(shí)還部分依靠細(xì)料所提供的粘結(jié)作用。 2.與強(qiáng)度和剛度相關(guān)的因素：顆粒尺寸分布、顆粒形狀和密實(shí)度以及細(xì)料的物理性質(zhì)。 3.強(qiáng)度組成原則：根據(jù)粗集料和細(xì)集料的比例不同，組成強(qiáng)度的原則不同。 a-不含細(xì)料-按嵌擠原則； b-含適量的細(xì)料：按骨架密實(shí)原則； c-含大量細(xì)料-按密實(shí)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(xì)料； 2)第二種狀態(tài)：含有適量的細(xì)料填滿集料間的孔隙； 3)第三種狀態(tài)：細(xì)料含量過多，使集料懸浮于土中，彼此失去接觸。 5.細(xì)粒含量對(duì)CBR和密實(shí)度的影響； 6.細(xì)料的物理性質(zhì)對(duì)混合料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的影響。,10 碎、礫石路面,土-碎石混合料強(qiáng)度組成的三種狀態(tài),10 碎、礫石路面,二、碎、礫石材料的應(yīng)力-應(yīng)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(yīng)力-應(yīng)變特性具有明顯的非線性特征； 3.采用三軸試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定； 4.碎礫石材料的模量同材料的級(jí)配、顆粒形狀密實(shí)度等因素和受力狀態(tài)有關(guān)，變動(dòng)在100~700MPa； 5.泊松比取決于主應(yīng)力或偏應(yīng)力和平均法向應(yīng)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(fù)應(yīng)力作用下的塑性變形累積規(guī)律： 1.當(dāng)偏應(yīng)力σd低于某一數(shù)值時(shí)，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(fù)次數(shù)大于104次后，達(dá)到一平衡狀態(tài)，平衡狀態(tài)的應(yīng)變量σd/σ3的比值大小有關(guān)。 2.當(dāng)偏應(yīng)力較大時(shí)，塑性變形量隨作用次數(shù)增加而不斷增長(zhǎng)，直至破壞。 3.級(jí)配差，塑性變形大(孔隙率大粒料壓碎，孔隙率小，變形增大)。 細(xì)料＜最大密實(shí)含量：塑性變形小(粗料的壓實(shí)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(qiáng)

7、度：決定嵌鎖力和石粉的粘結(jié)力。 材料：碎石強(qiáng)度III級(jí)以上，粒徑＜0.6~0.8h。 厚度：10~16cm。 施工： 攤鋪-碾壓(預(yù)、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(hù)。,§10-2 碎石路面與基層,10 碎、礫石路面,特點(diǎn)：碎石質(zhì)量和規(guī)格要求嚴(yán)格，碾壓方式嚴(yán)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(qiáng)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(jī)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(shí)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(shí)而成的路面結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度：嵌鎖力、土的粘結(jié)力。 材料：骨料，強(qiáng)度III級(jí)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(diǎn)：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(shí)而成的路面結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(diǎn)：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(shí)而成的結(jié)構(gòu)層。,10 碎、礫石路面,§10-3 級(jí)配礫(碎)石路面,定義 ：級(jí)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(jí)配原理?yè)脚涠傻幕旌狭?，?jīng)攤鋪、修整、壓實(shí)后形成，是密實(shí)結(jié)構(gòu)。 強(qiáng)度組成：摩阻力和粘結(jié)力。 特點(diǎn)：具有一定的水穩(wěn)性和力學(xué)強(qiáng)度。 一、級(jí)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(jí)，符合級(jí)配要求。,10 碎、礫石路面,基層材料要求：中濕和潮濕應(yīng)加石灰穩(wěn)定方可作基層。符合級(jí)配要求。注意控制小于0.5mm細(xì)料含量和塑性指數(shù)。 二、級(jí)配礫(碎)石路面與基層的施工 (1)準(zhǔn)備工作； (2)備料運(yùn)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(jí)配碎石基層,無結(jié)合料處治粒

12、料在國(guó)外是一種應(yīng)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(jí)配碎石基層特點(diǎn)：碎石強(qiáng)度高、形狀接近立方體、級(jí)配良好和壓實(shí)好。 強(qiáng)度主要來源:碎石本身強(qiáng)度及碎石顆粒之間的嵌擠力。 強(qiáng)度剛度評(píng)價(jià)指標(biāo)：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(jí)配和良好的施工壓實(shí)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(jí)配。

13、 回彈模量是表征級(jí)配碎石剛度的重要指標(biāo)及設(shè)計(jì)參數(shù)。,10 碎、礫石路面,§8-5 碎(礫)路面的養(yǎng)護(hù),碎（礫）石路面養(yǎng)護(hù)的主要任務(wù)：在各種交通組成和交通量的荷載作用下，使路面保持應(yīng)有的強(qiáng)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(yīng)具有足夠的堅(jiān)實(shí)性和

14、穩(wěn)定性，通常多用堅(jiān)硬、耐磨、抗凍性強(qiáng)的級(jí)配粒料來鋪筑。,10 碎、礫石路面,保護(hù)層-在磨耗層上面，用來保護(hù)磨耗層，減少車輪對(duì)磨耗層的磨損。加鋪保護(hù)層是一項(xiàng)經(jīng)常性措施 保護(hù)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(hù)層分為穩(wěn)定保護(hù)層與松散保護(hù)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(yù)制塊鋪筑的路面稱為塊料路面。 主要優(yōu)點(diǎn)：堅(jiān)固耐久、清潔少塵、養(yǎng)護(hù)修理方便。

15、主要缺點(diǎn)：用手工鋪筑，難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化施工，塊料之間容易出現(xiàn)松動(dòng)，鋪筑進(jìn)度慢，建筑費(fèi)用高。 構(gòu)造特點(diǎn)：必須設(shè)置整平層；塊料之間填縫料嵌填，使塊料滿足強(qiáng)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(shí)的沖擊、振動(dòng)作用。 整平層材料：一般采用級(jí)配良好、清潔的粗砂或中砂，有時(shí)采用煤渣或石屑以及水泥砂或?yàn)r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(qiáng)路面的整

16、體性，并起著保護(hù)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(shí)應(yīng)用水泥砂漿或?yàn)r青瑪蹄脂。 塊料路面的強(qiáng)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(yīng)力超過材料的疲勞強(qiáng)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(jí)石塊路面、中級(jí)石塊路面、低級(jí)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(shí)。 施工注意事項(xiàng)： 1.攤鋪整平層時(shí)，應(yīng)注意與鋪砌石塊進(jìn)度相配合，不宜超前過多。 2. 鋪砌石塊時(shí)，應(yīng)根據(jù)道路中線、邊線及路拱形狀，先鋪路緣石及導(dǎo)石，再掛線進(jìn)行排砌。,11 塊料路面,3. 對(duì)于不整齊石塊、應(yīng)先選用較大石塊鋪在路邊緣，然后用適當(dāng)尺寸的石塊鋪砌中間，并使邊部縱向鋪砌進(jìn)度適當(dāng)超出中

18、間部分。 4.鋪砌的石塊應(yīng)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(cuò)縫、表面平整，且石塊長(zhǎng)邊應(yīng)與行車方向垂直。在陡坡和彎道超高路段，應(yīng)由低處向高處鋪砌。石塊鋪砌好并用路拱板檢驗(yàn)合格后，即用填縫料嵌縫并加以夯打或碾壓，直到堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定無顯著變形為止。,11 塊料路面,§11-3 機(jī)制塊料路面,機(jī)制塊料路面：是用工廠預(yù)制的高強(qiáng)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(diǎn)： (1)路面

19、采用的機(jī)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(jī)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(jī)械設(shè)備，施工簡(jiǎn)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(dāng)顏色，能美化橋面，與整個(gè)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(jī)制塊料鋪砌在路面上，可做成各種永久性的交通標(biāo)志； (8)機(jī)制塊料路面壽命長(zhǎng)，可超過二十年，且機(jī)制塊料可重復(fù)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(jī)制塊料塊體形狀對(duì)路面結(jié)構(gòu)的影響 機(jī)制塊料路面由于其結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)，塊體形狀對(duì)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(fù)習(xí)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(jí)配碎石 5.磨耗層 6.保護(hù)層  二、思考題 1.碎(礫)石結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度構(gòu)成特點(diǎn)是什么？ 2.簡(jiǎn)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(jí)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(diǎn)? 6

22、.簡(jiǎn)述碎（礫）石路面的養(yǎng)護(hù)與維修。 7.試述磨耗層、保護(hù)層其作用及施工方法。,小 結(jié),優(yōu)質(zhì)級(jí)配碎石基層,無結(jié)合料處治粒料在國(guó)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(guó)也在多項(xiàng)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(jí)配碎石基層強(qiáng)度主要來源于碎石本身強(qiáng)度及顆粒間的嵌擠力。因此，對(duì)于碎石基層應(yīng)保證高質(zhì)量的碎石，獲得高密度的良好級(jí)配和良好的施工壓實(shí)手段