路基路面工程2011.03主講周建普2021/10/10星期日19.1塊料路面與基層

9.2碎、礫石路面與基層

9.3無機結合料穩定類基層

9.中低級路面與基層2021/10/10星期日29.1.1塊料路面

用塊狀石料或混凝土預制塊輔筑的路面稱為塊料路面。塊料路面的主要優點：堅固耐久、清潔少塵、養護修理方便。特別適用與土基不夠穩定的橋頭高填土路段、鐵路交叉口、有地下管線的城市道路。塊料路面的主要缺點：手工鋪筑，難以實現機械化施工，鋪筑進度慢，建筑費用高，快料之間容易出現松動。(1)塊料路面的構造特點必須設置整平層，塊料之間需嵌填填縫料，使塊料滿足強度和穩定性要求。整平層是用來墊平基礎表面及塊料底面，以保證塊料頂面平整及緩和車輛行駛時的沖擊、振動作用。一般2-3cm厚，材料為級配良好的中、粗砂，有時用煤渣，石屑以及水泥砂或瀝青砂。填縫料主要是用來填充塊料間縫隙，嵌緊塊料，提高路面整體性。保護塊料邊角，防止路表水下滲。一般用砂，有時要用水泥砂或瀝青瑪蹄脂。塊料路面基層一般采用粒料基層和半剛性基層9.1塊料路面與基層2021/10/10星期日3(2)塊料路面的強度構成主要是基礎的承載力和塊料之間的摩擦力所構成塊料路面厚度取決于交通、基層結構整體強度、環境等因素，主要由半經驗－半理論方法確定。9.1塊料路面與基層圖9-2基層厚度與塊料厚度的關系圖9-1塊石受荷載時力的平衡p-垂直壓力；r-塊石側面摩擦力；σ-基層承載力2021/10/10星期日4（3）塊料路面的分類

根據塊料的來源不同,可分為天然塊料路面和機制塊料路面。

天然塊料路面:由石料經修琢塊狀材料的路面。

機制塊料路面:由預制的水泥混凝土小塊鋪筑的路面。9.1塊料路面與基層9.1.2塊料基層

采用錐形塊石、片石、卵石或混凝土塊手工擺砌，并用碎石嵌縫壓實而成的基層。2021/10/10星期日59.2.1碎石路面與基層用加工扎制的碎石按嵌擠原理鋪筑壓實而成的路面，稱為碎石路面。按施工方法及所用填充結合料分為水結碎石、泥結碎石，級配碎石和干壓碎石等路面。碎石路面通常用砂、礫石、天然砂礫或塊石為基層，有時直接輔筑在路基上。碎石路面的強度構成主要依靠石料的嵌擠作用以及充填結合料的粘結作用。嵌擠力大小取決于石料的內摩擦角，粘結力大小取決于填充結合料的內聚力及其與骨料之間的粘附力大小。(1)水結碎石路面與基層 用大小不同的扎制碎石從大到小分層鋪筑，經灑水輾壓而成的結構層。其強度由碎石之間的嵌擠作用以及輾壓時產生的石粉與水形成的石粉漿的粘結作用而構成。由于石灰巖和白云巖石粉的粘結力較強，因此是水結碎石路面與基層的常用石料。碎（礫）石路面：用加工軋制的碎（礫）石作主骨料，以石渣、石屑嵌縫，用粘土或石灰土泥漿灌縫并經壓實形成的路面。

9.2碎、礫石路面與基層2021/10/10星期日6(2)泥結碎石路面與基層碎石作骨料，粘土作填充料和結合料，經鋪筑壓實而成的一種結構層。其強度不僅有賴于碎石的相互嵌擠作用，同時也有賴與粘土的粘結作用，因含有一定數量的粘土，水穩性較差，不宜作瀝青路面的基層。(3)泥灰結碎石路面與基層以碎石為骨料，石灰土作填充結合料經壓實而形成的結構層。因摻入了石灰，提高了水穩定性，用作基層與泥結碎石相比，適應性更好。(4)填隙干壓碎石基層以碎石作骨料，形成嵌擠作用，用石屑填滿孔隙，增加密實度，采用干壓方式，這種結構填隙碎石。可作路面基層或底基層。

9.2.2級配礫（碎）石路面與基層用粒徑大小不同的粗細礫（碎）石集料和砂（或石屑）各占一定比例的混合料，其顆粒組成符合密實級配要求，其中包括一部分塑性指教較高的粘土填充孔隙并起粘結作用，經壓實后形成密實結構。9.2碎、礫石路面與基層2021/10/10星期日7（1）分類級配礫石路面與基層；

級配碎石路面與基層；原狀礫（碎）石路面與基層；天然砂粒石基（墊）層：天然砂粒經攤鋪壓實而成的路面結構層，不完全符合級配要求，但可就地取材，施工簡易，造價低廉。磨耗層與保護層：為提高碎（礫）石路面的平整度，抵抗車輪和自然因素的磨損和破壞作用，用堅硬耐磨的級配粒料加鋪在碎（礫）石路面上的結構層。磨耗層：是路面的表面部分，作用是抵抗車輪荷載和自然因素對路面的破壞作用，提高路面平整度，改善行車條件。厚度≤4cm。保護層：鋪筑在磨耗層上面，用來減少車輪對磨耗層的直接磨損和自然因素對磨耗層的直接影響。厚度≤1cm。9.2碎、礫石路面與基層2021/10/10星期日8（2）材料要求與施工流程級配碎石①符合最佳級配；②壓碎值不大于26；③針片狀含量不超過20％；④小于0.5mm的細料應無塑性且液限應小于25

。圖9-3集中廠拌法施工工序（適用于高速、一級公路的優質級配碎石）準備下承層施工放樣石料運輸石料廠拌現場機械攤鋪(松鋪系數1.25～1.35)灑水振動碾壓成型圖9-4路拌法施工工序（適用于二級以下公路的普通級配碎石）準備下承層施工放樣未篩分碎石運輸和攤鋪（平地機）運輸和撒布石屑、整形灑水振動碾壓成型9.2碎、礫石路面與基層2021/10/10星期日9級配礫石宜于選擇河床潔凈砂礫，要求顆粒尺寸在5～40mm之間，其中25～40mm含量不少于50%，為防止凍脹和濕軟，應注意控制小于0.5mm細料的含量和塑性指數。在中濕和潮濕路段，用作瀝青路面的基層時，應在級配礫石中摻石灰。圖9-5級配礫石拌合法施工工藝準備下承層施工放樣整形碾壓運輸和攤鋪摻配集料運輸和攤鋪主要集料灑水拌合必要時灑水原狀礫（碎）石土原狀礫（碎）石的性質取決于混合料中石、土的比例和石塊的級配分布，石、土比例小于7：3的不宜用作基層，一般應通過顆粒分析后決定其是否用于粒料類結構層還是用于穩定類結構層。級配不良，很難通過調整級配達到級配粒料類標準的只能用于路基填料。9.2碎、礫石路面與基層2021/10/10星期日109.3無機結合料穩定類基層

9.3.1概述（1）在粉碎的或原來松散的土中摻入適量的無機結合料（水泥、石灰、工業廢渣等）和水，經拌和得到的混合料在壓實和養生后，其抗壓強度符合規定要求，稱為無機結合料穩定材料。（2）無機結合料穩定材料具有穩定性好，抗凍性能強，結構本身自成板體等特點，但其不耐磨，因此廣泛用于鋪筑路面結構的基層和底基層。（3）按土中單個顆粒（指碎石、礫石、土顆粒）的粒徑大小和組成，分為粗粒土、中粒土、細粒土。不同的土與不同的無機結合料拌和得到不同的穩定材料，如石灰土、水泥土、二灰土、水泥穩定碎石、水泥穩定砂礫等。（4）無機結合料穩定類基層的重要特點是：強度和模量隨齡期的延長而不斷增長，逐漸具有一定的剛性性質。一般規定水泥穩定材料設計齡期為3個月，石灰和石灰粉煤灰穩定類材料設計齡期為6個月。2021/10/10星期日119.3.2無機結合料穩定材料的物理力學特性力學參數（MPa)28天90天180天28天／180天90天／180天抗壓強度（R）4.495.576.330.710.88抗壓回彈模量（Ep)2093309738720.540.80劈裂強度（sp）0.4130.6340.8130.510.78劈裂模量（Esp）53392612870.410.72水泥穩定碎石的力學特性指標與齡期的關系表9-1石灰粉煤灰穩定碎石的力學特性指標與齡期關系表9-2力學參數（MPa)28天90天180天28天／180天90天／180天抗壓強度（R）3.105.758.360.370.69抗壓回彈模量（Ep)1086199328590.380.70劈裂強度（sp）0.2190.5360.9130.410.59劈裂模量（Esp）35996017200.370.56結合料穩定材料的應力-應變特性與原材料的性質、結合料的性質和劑量及密實度、含水量、齡期、溫度等有關。

（1）應力—應變特性9.3無機結合料穩定類基層2021/10/10星期日12（2）疲勞特性

圖9-6二灰砂礫(小梁)應力強度比疲勞壽命曲線散點概率分布曲線回歸的對數疲勞曲線在一定的應力條件下，整體性材料的疲勞壽命取決于材料的強度和剛度。強度愈大剛度愈小，其疲勞壽命就愈長。9.3.無機結合料穩定類基層2021/10/10星期日13（3）干縮特性無機結合料穩定材料的干縮特性(最大干縮應變和平均干縮系數)的大小與結合料的類型、劑量、被穩定材料的類別、粒料含量、小于0.5mm的細顆粒的含量、試件含水量和齡期等有關。（4）溫縮特性溫度收縮的大小與結合料類型和劑量、被穩定材料的類別、粒料含量、齡期等有關。9.3.3石灰穩定類基層在粉碎的或原狀松散的土中摻入適量的石灰和水，經拌和，在最佳含水量下攤鋪、壓實及養生而成的路面基層，稱為石灰穩定類基層。 如：石灰+細粒土——石灰土（1）石灰穩定土強度形成原理土中加入適量石灰，在最佳含水量下按勻壓實，石灰與土發生一系列物理、化學作用，使土的性質發生改變。主要有四個方面：

①離子交換作用；②結晶作用；③火山灰作用；④碳酸化作用。9.3.無機結合料穩定類基層2021/10/10星期日14（2）石灰穩定土強度的影響因素

土質：塑性指數7～17的粘性土穩定效果最好；塑性指數過大的重粘土不宜破碎和拌合，效果變差；塑性植樹小于4的土不宜用石灰穩定；有機質含量大于10％和硫酸鹽類含量大于0.8％的土不宜用石灰穩定。灰質：石灰細度——應是磨細生石灰粉；石灰有效活性成分——盡量縮短石灰的存放時間，滿足有效鈣美含量要求。石灰劑量：石灰劑量較低(小于3～4％)時，石灰主要起穩定作用，土的塑性、膨脹、吸水量減小，使土的密實度、強度得到改善。隨著劑量的增加，強度和穩定性均提高，但劑量超過一定范圍時，強度反而降低。生產實踐中常用的最佳劑量范圍，對于粘性土及粉性土為8～14％；對砂性土則為9～16％。

含水量：水促使石灰土發生物理化學變化，形成強度；便于土的粉碎、拌和與壓實，并且有利于養生。加入石灰后，土的最佳含水量增加。密實度：石灰土的強度隨密實度的增加而增長。實踐證明，石灰土的密實度每增減1%，強度約增減4%左右。而密實的石灰土，其抗凍性、水穩定性也好，縮裂現象也少。9.3.無機結合料穩定類基層2021/10/10星期日15石灰土的齡期：石灰土強度具有隨齡期增長的特點。一般石灰土初期強度低，前期(1～2個月)增長速率較后期為快。1個月抗壓強度達到30％，3個月達到60％，設計齡期為6個月。養生條件：溫度條件，溫度高時，物理化學反應、硬化、強度增長快，反之強度增長慢；濕度條件，一定潮濕條件下養生強度的形成比在一般空氣中養生要好。（3）石灰土的應用低劑量（3～4%）用于地基處理，高劑量用于二級以下公路基層或底基層；穩定細粒土不宜直接用作瀝青路面的基層;冰凍地區的潮濕路段或其他地區的過濕路段，不宜采用石灰土做基層；不宜用作水泥路面的基層。（4）石灰土的配合比各種土類的合理石灰劑量可參考表9-3中數值，最低的石灰劑量通過7d無側限抗壓強度試驗確定,石灰土的最佳含水量通過擊實試驗確定。9.3.無機結合料穩定類基層2021/10/10星期日16（5）石灰土的施工生石灰應在使用前7～10天進行充分消解成熟石灰粉，熟石灰粉應盡快使用；路拌法或廠拌法拌合，細粒土拌合后悶料12小時，拌壓時間不超過2d；現場配合比比實驗室配合比提高1％的石灰劑量和含水量；覆蓋保濕養生不少于7d。各種土類的合理石灰劑量表9-3結構層位土類中、粗粒土塑性指數<12其他細粒土基層5～1310～163～7底基層5～118～14—9.3.無機結合料穩定類基層2021/10/10星期日179.3.4水泥穩定類基層

（1）概述水泥穩定類基層:在粉碎的或原狀松散的土中摻入適量的水泥和水，在最佳含水量下拌和攤鋪、壓實的養護成型的路面基層。 如：水泥+細粒土——水泥穩定土水泥穩定土可作路面基層和底基層，但禁止作高速公路和一級公路的基層，只能作底基層。水泥穩定粒料可作各級公路的基層和底基層，尤其適用于水泥路面。（2）水泥穩定類材料強度形成原理水泥和土、水之間發生多種非常重要的作用，使土的性能發生明顯變化。化學作用：如水泥顆粒的水化，硬化作用，有機物的聚合作用，水泥的水化產物與粘土礦物之間的化學作用等。物理化學作用：如粘土顆粒與水泥及水泥水化產物間的吸附作用。微粒的凝聚作用，水及水化產物的擴散、滲透作用，水化產物的溶解、結晶作用等。物理作用：如土塊的機械粉碎作用，混合料的拌和、壓實作用等。9.3.無機結合料穩定類基層2021/10/10星期日18（3）水泥穩定類材料強度的影響因素土質：穩定級配良好的碎(礫)石和砂礫，效果最好，不但強度高，而且水泥用量少；其次是砂性土，再次之是粉性土和粘性土；重粘土難于粉碎和拌和，不宜單獨用水泥來穩定，一般要求土的塑性指數不大于17。水泥的成分和劑量：硅酸鹽水泥的穩定效果好，而鋁酸鹽水泥較差；不宜用快硬水泥、早強水泥、禁用受潮變質的水泥，不需要使用高標號水泥；高劑量成本高、干縮大，4~8％較為合理，穩定粒料的水泥劑量低于穩定細粒土的劑量。含水量：水泥正常水化所需的水量約為水泥重的20%，對于砂性土，完全水化達到最高強度的含水量較最佳密度的含水量為小；而對于粘性土則相反。施工工藝過程：水泥土從開始加水拌和到完成壓實的延遲時間要盡可能最短，一般要在6h以內；盡量使用低標號水泥，有時可以使用緩凝劑；需濕法養生；養生溫度愈高，強度增長的愈快。9.3.無機結合料穩定類基層2021/10/10星期日19（4）水泥穩定類的配合比配合比設計方法與石灰穩定類相同，水泥穩定粒料的級配應符合有關規范的要求，各種土類的合理水泥劑量可參考表9-4中數值（5）水泥穩定類的施工水泥穩定粒料應采用中心拌和廠拌和，平地機或混合料攤鋪機攤鋪；

碾壓要在拌合后3～4h內完成，拌碾時間不應超過6h；現場配合比比實驗室配合比提高水泥劑量和含水量0.5～1％；灑水覆蓋養生至少3d，養生期結束、應立即澆灑透層瀝青。結構層位土類中、粗粒土塑性指數<12其他細粒土基層3～75～118～16底基層3～74～86～12各種土類的合理水泥劑量表9-49.3.無機結合料穩定類基層2021/10/10星期日209.3.5綜合穩定類基層

綜合穩定類基層:在粉碎的或原狀松散的土中摻入適量的水泥，石灰和其他穩定劑，經加水拌和，攤鋪，輾壓及養生后成型的路面基層。如二灰土。9.3無機結合料穩定類基層9.3.6工業廢渣穩定類基層利用工業廢渣鋪筑路面，不但提高了路面使用品質，而且降低了工程造價，具有重要經濟意義。常用的工業廢渣有：火力發電廠的粉煤灰和煤渣，鋼鐵廠的高爐渣和鋼渣，化肥廠的電石渣，煤礦的煤矸石。（1）不同工業廢渣穩定材料分類①石灰粉+煤灰穩定粒料/細粒土類；②石灰+水淬高爐礦渣/鋼渣/電石渣穩定粒料類；③石灰穩定煤渣類；④水泥穩定破碎礦渣類；⑤石灰/