1、第三章第三章 路面基（底基）層和墊層路面基（底基）層和墊層第第三三篇篇 路面工程路面工程（第一分篇）（第一分篇） 教學要求教學要求 1.分析碎石、礫石類結構層強度形成的特點，描述其分別按嵌鎖原則和級配原則施工而形成結構層的種類； 2.敘述泥結碎石、泥灰結碎石、填隙碎石、級配碎（礫）石結構層材料的組成，描述各自的基本要求和適用性； 3. 描述無機結合料穩定類路面基層、底基層結構的種類和特點，分析石灰穩定土和水泥穩定土結構強度形成的原理； 4.描述石灰穩定土、水泥穩定土和石灰工業廢渣結構層的概念、基本要求和適用性； 5.描述路面基層、底基層和墊層采用不同穩定類型的結構力學特性以及適用性。第一節 碎

2、石、礫石類結構層 碎石、礫石類結構層是用粗、細碎（礫）石、粘土（或不含粘土）按照嵌鎖原則或級配原則鋪筑而成的結構層。 碎石是指符合工程要求的石料，經開采并按一定尺寸加工而成的有棱角的粒料。 礫石是指石料經水流長期搬運而成的一定尺寸的無棱角的粒料。 級配碎石是指按一定級配要求設計的由碎石組成的材料。 級配礫石是指按一定級配要求設計的由礫石組成的材料。第三章 路面基（底基）層和墊層嵌鎖原則嵌鎖原則 嵌鎖原則是采用分層撒鋪礦料（同層礦料的粒徑大小基本相同），并經嚴格碾壓而成的結構層（或采用開級配礦料進行拌和）。用這種方法修筑的路面結構，其強度構成主要依靠礦料之間相互嵌擠鎖結作用而產生較大的內摩阻力。

3、級配原則級配原則 級配原則是采用顆粒大小不同的礦料按一定比例（連續或間斷級配）配合，并摻入一定數量的結合料，拌和制成混合料，經過攤鋪、碾壓而形成的路面結構層。這種結構具有較大的密實度。一、碎石、礫石類結構層的特性 碎（礫）石路面指水結碎石路面、泥（灰）結碎石路面以及密級配的碎（礫）石路面等通常由碎石或礫石為主要路面材料鋪筑的能適應中低等交通量的路面。 碎（礫）石路面結構強度形成特點表現為礦料顆粒之間的聯結強度一般都要比礦料顆粒本身的強度小，在外力作用下，材料首先將在顆粒之間產生滑動和位移，使其失去承載能力而破壞。 路面材料的結構強度主要由材料的粘結力和內摩擦角所表征的內摩擦力所決定的顆粒間的聯

4、接強度構成。碎、礫石路面碎、礫石路面結構強度的形成結構強度的形成 按嵌擠原則產生強度，抗剪強度主要決定于剪切面上的法向應力和材料內摩阻角。由下列三方面構成： 1）粒料表面的相互滑動摩擦； 2）因剪切時體積膨脹而需克服的阻力； 3）因粒料重新排列而受到的阻力。 石料強度高、形狀接近于正方體、有棱角、尺寸均勻、表面粗糙、壓實度高，內摩擦角大。 碎、礫石類結構層既可做面層，也可做基層或底基層。由于碎、礫石類結構層做路面面層平整度較差，易揚塵，雨天泥濘，僅適用于四級公路的路面面層。 按嵌擠原則或密實原則形成強度，混合料的強度和穩定性取決于材料內摩阻力和粘結力的大小。內摩阻力和由此產生的抗剪力的大小取決

5、于密實度、顆粒形狀和顆粒大小的分配。 以集料大小的分配，特別是粗細成分比例最為重要。混合料的三中物理狀態v 泥結碎石結構層是以碎石作為集料，粘土作為填充料，經壓實泥結碎石結構層是以碎石作為集料，粘土作為填充料，經壓實修筑成的一種結構。修筑成的一種結構。v 碎（礫）石路面優點：碎（礫）石路面優點： 投資不高，生產石料地區就可以就地取材，并隨交通量的增加投資不高，生產石料地區就可以就地取材，并隨交通量的增加進行分期修建和改善，還可在分期修建過程中作為其他路面的進行分期修建和改善，還可在分期修建過程中作為其他路面的基層。基層。v 碎（礫）石路面缺點：碎（礫）石路面缺點： 平整度差，易楊塵，泥結碎石路

6、面雨天還易泥濘在行車和自然平整度差，易楊塵，泥結碎石路面雨天還易泥濘在行車和自然因素影響下，易產生磨損、松散、磨耗層脫落露骨等病害，因因素影響下，易產生磨損、松散、磨耗層脫落露骨等病害，因此維修養護工作量大，而且適應的交通量較小。此維修養護工作量大，而且適應的交通量較小。二、泥結碎石結構層v 結構層要求：結構層要求：厚度一般厚度一般820cm；當總厚度等于或超過；當總厚度等于或超過15cm時時，應分層施工，應分層施工v 強度形成機理：強度形成機理：泥結碎石結構層的力學強度和穩定性不僅取決于泥結碎石結構層的力學強度和穩定性不僅取決于碎石的相互嵌鎖作用，同時也有賴于土的粘結作用。碎石的相互嵌鎖作用

7、，同時也有賴于土的粘結作用。v 材料要求材料要求：強度等級不宜低于強度等級不宜低于級，細長、扁平狀顆粒不宜超過級，細長、扁平狀顆粒不宜超過15%；粘土，應具有較高的粘性，塑性指數以粘土，應具有較高的粘性，塑性指數以1826為宜為宜；粘土粘土用量一般不超過混合料總量的用量一般不超過混合料總量的15%18%。v 用途用途：四級公路的路面面層，并宜在其上設置砂土磨耗層和保護四級公路的路面面層，并宜在其上設置砂土磨耗層和保護層層，不能用于中濕和潮濕路段。不能用于中濕和潮濕路段。v 泥灰結碎石結構層是以碎石為集料，用一定數量的石灰和土泥灰結碎石結構層是以碎石為集料，用一定數量的石灰和土做填充料和結合料修

8、筑的結構。做填充料和結合料修筑的結構。v 材料材料v 石灰的質量不低于石灰的質量不低于級。級。v 石灰與土的用量不應大于混合料總重的石灰與土的用量不應大于混合料總重的20%，其中石灰劑量，其中石灰劑量為土重的為土重的8%12%。v 用途用途v 用于潮濕與中濕路段作為三、四級以下公路瀝青路面的基層用于潮濕與中濕路段作為三、四級以下公路瀝青路面的基層，亦可作為四級公路路面的面層。，亦可作為四級公路路面的面層。三、泥灰結碎石結構層v 用單一尺寸的粗碎石做主集料，形成嵌鎖作用，用石屑填滿碎石間用單一尺寸的粗碎石做主集料，形成嵌鎖作用，用石屑填滿碎石間的空隙，增加密實度和穩定性，這種結構稱為填隙碎石。的

9、空隙，增加密實度和穩定性，這種結構稱為填隙碎石。v 兩個關鍵兩個關鍵v 1、從上到下粗碎石間的空隙一定要填滿，即達到規定的密實度；、從上到下粗碎石間的空隙一定要填滿，即達到規定的密實度；v 2、表面粗碎石間既要填滿，但填隙料又不能覆蓋粗碎石而自成一、表面粗碎石間既要填滿，但填隙料又不能覆蓋粗碎石而自成一層，即表面應看得見粗碎石，其棱角可外露層，即表面應看得見粗碎石，其棱角可外露35mm。v 用途用途v 填隙碎石適用于各級公路的底基層和三、四級公路的基層，其施工填隙碎石適用于各級公路的底基層和三、四級公路的基層，其施工最小厚度為最小厚度為10cm，結構層適宜的厚度為，結構層適宜的厚度為1012c

10、m。四、填隙碎石結構層v 由各種大小不同粒徑集料，按密實級配要求組成混合料，經攤鋪、整形、碾壓而成的結構稱為級配碎（礫）石。v 分類分類v 混合料中，粗、細碎石集料和石屑各占一定比例，其顆粒組成符合規定的密實級配要求時，稱為級配碎石。v 結構中的混合料中，粗、細集料和砂各占一定的比例，其顆粒組成符合規定的密實級配要求時，稱為級配礫石。v 強度形成機理強度形成機理v 級配碎（礫）石結構層的強度是由集料的摩擦力、粘結力和嵌鎖作用構成，具有一定的水穩性和力學強度。五、級配碎（礫）石結構層v 質量要求質量要求v 控制顆粒的級配組成，特別是其中的最大粒徑、控制顆粒的級配組成，特別是其中的最大粒徑、4.7

11、5mm以下以下、0.6mm以下和以下和0.075mm以下的顆粒含量，以及塑性指數等。以下的顆粒含量，以及塑性指數等。同時，在施工中要嚴格控制級配集料的均勻性和壓實度。同時，在施工中要嚴格控制級配集料的均勻性和壓實度。v 用途用途v 級配碎石可用于各級公路的基層和底基層；級配碎礫石、級配級配碎石可用于各級公路的基層和底基層；級配碎礫石、級配礫石可用作輕交通的二級和二級以下公路的基層和各級公路的礫石可用作輕交通的二級和二級以下公路的基層和各級公路的底基層。底基層。五、級配碎（礫）石結構層第二節 無機結合料穩定類結構層 在在廣義的土中摻入一定量的無機結合料（包括水泥、石灰或工業廢渣等）和水，經拌和得

12、到的混合料再經壓實與養生后，其抗壓強度符合規定的要求時，稱為無機結合料穩定土，以此修筑的路面結構層稱為無機結合料穩定土結構層。 特點 無機結合料穩定土結構層具有穩定性好、抗凍性能強、結構本身自成板體等特點，但其耐久性差，易產生干縮和冷縮裂縫。一、無機結合料穩定土結構層的特性15穩定土分類穩定土分類v 細粒土：細粒土：顆粒的最大粒徑小于9.5mm，且其中小于2.36mm的顆粒含量不少于90%；v 中粒土：中粒土：顆粒的最大粒徑小于26.5mm，且其中小于19mm的顆粒含量不少于90%；v 粗粒土：粗粒土：顆粒的最大粒徑小于37.5mm，且其中小于31.5mm的顆粒含量不少于90%。按粒徑大小和組

13、成，分為三種：按粒徑大小和組成，分為三種：二、石灰穩定土結構層v 在廣義的土中，摻入適量的石灰和水，拌和后得到的混合料，經攤鋪、壓實及養生，當結構層的抗壓強度符合規定要求時，稱為石灰穩定土結構層。v 分類分類石灰土石灰砂礫土石灰碎石土石灰砂礫石灰碎石。石灰穩定土施工1.石灰穩定土結構層的強度機理石灰穩定土結構層的強度機理v 離子交換作用：離子交換作用：v 結晶作用：結晶作用：v 碳酸化作用：碳酸化作用：v 火山灰作用火山灰作用v 在初期，主要表現為土的結團、塑性降低、最佳含水量增加和最在初期，主要表現為土的結團、塑性降低、最佳含水量增加和最大密度減小等，后期主要表現為結晶結構的形成，從而提高其

14、板大密度減小等，后期主要表現為結晶結構的形成，從而提高其板體性、強度和穩定性。體性、強度和穩定性。Ca2+Na+、H+、K+ 2.影響石灰穩定土強度的因素影響石灰穩定土強度的因素 1)土質土質:一般要考慮塑性指數。但塑性指數過高不易粉碎，增加干縮裂縫；塑性指數偏低容易拌和，但難以碾壓成型，穩定效果不顯著。一般選用1520 2)灰質灰質: 石灰的等級愈高(即CaO+MgO的含量)時，穩定效果愈好；石灰的細度愈大，其比表面積愈大，在相同劑量下與土粒的作用愈充分，因而效果愈好。 3）石灰劑量石灰劑量:劑量增加，強度和穩定性均提高，但過高則強度反而降低。 要求粘性土及粉性土為814；砂性土則為9：16

15、。劑量的確定應根據結構層技術要求進行混合料組成設計。 4）含水量 5）壓實度 6）齡期：90d以前增長比較顯著 7）養生條件：主要指溫度與濕度。2.影響石灰穩定土強度的因素影響石灰穩定土強度的因素1）控制壓實含水量2）嚴格控制壓實標準3）溫縮的最不利季節4）重視初期養護5） 及早鋪筑面層6） 摻加集料(砂礫、碎石等) 防止基層裂縫的反射措施：防止基層裂縫的反射措施：設置瀝青碎石或瀝青貫入式聯結層；鋪筑級配碎石過渡層；土工織物夾層；應力吸收層（SAMI）；鋸縫；預裂。3 3. .石灰穩定土基層縮裂防治石灰穩定土基層縮裂防治4.應用應用v 一般：二級或二級以下基層。v 但石灰穩定土的收縮裂縫多、水

16、穩定性較差，不應做高速公路或一級公路的基層，必要時可以用做底基層。v 在冰凍地區的潮濕路段以及其他地區的過濕路段，也不宜采用石灰穩定土作基層。v 石灰穩定細粒土也不得用做二級公路路面的基層。三、水泥穩定土結構層v 在廣義的土中，摻人足量的水泥和水，通過拌和得到的混合料，經攤鋪、壓實及養生后，當其抗壓強度符合規定的要求時，稱為水泥穩定土。v 常用種類：常用種類： 水泥土、水泥砂、水泥碎石、水泥砂礫等。v 水泥穩定土能適應不同的氣候與水文條件，特別是在潮濕寒冷地水泥穩定土能適應不同的氣候與水文條件，特別是在潮濕寒冷地區的適應性較其他穩定土更強。區的適應性較其他穩定土更強。v 機理：機理：水化作用、

17、離子交換作用、化學激發作用、碳酸化作用。1.影響水泥穩定土強度的因素影響水泥穩定土強度的因素v 1）土質土質 各類土均可用水泥穩定，但穩定效果不同。級配良好的碎(礫)石和砂礫效果最好，其次是細粒土質砂；再次是粉質土和粘質土。另要求土的塑性指數不大于1 7。v 2）水泥水泥通常硅酸鹽水泥效果好，而鋁酸鹽水泥較差。水泥劑量48較為合理。v 3）含水量含水量v 用途：各級公路路面結構的基層和底基層。但水泥土禁止用做瀝青路面的基層，只能用做底基層。在高等級公路的水泥混凝土面板下，也不應用水泥土做基層。四、石灰工業廢渣穩定土 一定數量的石灰和粉煤灰(或石灰和煤渣)與其他集料相結合，加入適量的水(通常為最

18、佳含水量)，通過拌和得到的混合料，經攤鋪、壓實及養生后，當其抗壓強度符合規定要求時，稱為石灰工業廢渣穩定土，簡稱石灰工業廢渣。v 用石灰、粉煤灰穩定細粒土(含砂)簡稱二灰土；v 用石灰、粉煤灰穩定砂礫簡稱二灰砂礫；v 用石灰、粉煤灰穩定碎石簡稱二灰碎石；v 用石灰、粉煤灰穩定礦渣簡稱二灰礦渣等。v 用石灰、煤渣穩定細粒土(含砂)簡稱二渣土；v 用石灰、煤渣穩定砂礫或穩定碎石簡稱三渣；v 用石灰、煤渣穩定碎石土(細顆粒的土)簡稱三渣土等。 適用：適用：各級公路的基層和底基層，但二灰土不能作為高等級公路路面的基層，只能做底基層。施工最小厚度15cm，適宜為1620cm。石灰工業廢渣穩定土的分類石灰工業廢渣穩定土的分類1.強度形成原理強度形成原理 離子交換作用、結晶作用、化學激發作用、碳酸化作用。 表現為：其具有較強的膠結能力和穩定性以及初期強度較 低、后期強度較高的特點。2.影響二灰穩定類材料強度的因素影響二灰穩定類材料強度的因素 影響二灰穩定類材料強度的主要因素有石灰質量與用量、 粉煤灰質量與用量、土質（集料質量）、含水量、工藝過 程和養生條件等。3. 二灰穩定類結構層的應用二灰穩定類結構層的應用 二灰穩定類結構層適用于各