路面基层施工(文字版)

第十四章路面基层施工第十四章路面基层施工第一节概述第二节基层材料与材料组成设计第三节半刚性基层施工第四节粒料类基层施工第五节柔性与刚性基层第一节概述一、路面对基层的要求沥青路面的基层是路面结构中的承重层，它承受由沥青面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基中去。因此，沥青路面的基层应具有足够的强度与刚度，并具有良好的扩散应力的能力。水泥混凝土路面的基层是保证路面板具有均匀而稳定的支承、防止唧泥和错台、延长路面使用寿命的重要层次，并能为面层混凝土板施工提供方便。基层受自然因素的影响虽然比面层小，但是仍然有可能受到地下水和通过面层渗入雨水的浸湿，同时也会产生一定幅度的温差变化和低温的作用。因此路面的基层应具有足够的水稳性和良好的抗冻性以及良好的抗冲刷和抗裂性能。基层表面虽不直接供车辆行驶，但仍然要求有较好的平整度，这是保证沥青面层平整度及水泥混凝土路面板厚度的基本条件。当基层厚度较大时，为保证工程质量可分为两层或三层铺筑。当采用不同材料修筑基层时，基层的最下层称为底基层，对底基层材料的要求可降低一些。第一节概述一、路面对基层的要求具有足够的强度和刚度具有足够的抗冲刷能力具有较小的收缩性具有足够的水稳性和冰冻稳定性路面对基层的要求具有足够的平整度与面层具有良好的结合性二、基层的基本类型及其适用范围路面基层按结构组合设计可分为四种类型:第一类是柔性基层材料，包括级配型集料、嵌锁型碎石以及沥青碎石混合料等；第二类是半刚性基层材料，包括水泥稳定类、石灰稳定类和石灰工业废渣稳定类等；第三类是刚性基层材料，包括水泥混凝土、贫混凝土和碾压混凝土等；第四类是复（混）合式基层，即上部使用柔性基层，下部使用半刚性基层。1．柔性基层：用热拌或冷拌沥青混合料（大粒径沥青碎石）、沥青贯入碎石、以及不加任何结合料的粒料类等材料铺筑的基层。柔性基层可用于各级公路。2．半刚性基层半刚性基层用无机结合料稳定土类的材料铺筑一定厚度的基层。半刚性材料基层、底基层按其组成结构状态分为均匀密实结构、悬浮密实结构、骨架密实结构和骨架空隙结构。均匀密实型是指无机结合料稳定细粒土，如石灰土、水泥土、二灰土等。悬浮密实、骨架密实和骨架空隙结构均是指无机结合料稳定中、粗粒土。三种类型的区分主要是根据混合料压实后，集料中粗颗粒间空隙体积与压实后起填充作用的细料体积之间的关系来确定。半刚性材料基层适用于以下范围：（1）水泥稳定类适用于各级公路的基层、底基层。石灰粉煤灰稳定类材料，对冰冻地区、多雨潮湿地区宜用于下基层或底基层。石灰稳定类材料适用于各级公路的底基层以及三、四级公路的基层。（2）高速公路、一级公路的基层和上基层骨架密实型的稳定集料。（3）二级及二级以下公路的基层和各级公路的底基层均可采用悬浮密实型混合料。（4）骨架空隙结构型混合料具有较高的空隙率，适用于考虑路面内部排水要求的基层。3．刚性基层用普通混凝土、低强度等级混凝土、贫混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土等材料做的基层。贫混凝土基层与其它基层相比具有技高的强度、刚度，较好的整体性和稳定性，良好的抗冲刷性和抗裂性，多孔透水贫混凝土还兼有内部排水功能。第二节基层材料与材料组成设计一、基层组成材料及要求1、路面基层用土的分类土作为半刚性基层材料的骨架，按照土中单个颗粒（指碎石、砾石和砂等颗粒）的粒径大小和组成，将土分为下列三种，即：细粒土、中粒土和粗粒土。（1）细粒土：颗粒的最大粒径小于9.5mm，且其中小于2.36mm的颗粒含量不少于90%（如塑性指数不同的各种粘性土、粉性土、砂性土、砂和石屑等）。（2）中粒土：颗粒的最大粒径小于26.5mm，且其中小于19mm的颗粒含量不少于90%（如砂砾土、碎石土、级配砂砾、级配碎石等）。（3）粗粒土：颗粒的最大粒径小于37.5mm，且其中小于31.5mm的颗粒含量不少于90%（如砂砾石、碎石土、级配砂砾、级配碎石等）。（二）对基层用土的技术要求对路面基层用土的一般要求是易于粉碎，满足级配要求，便于碾压成型。1．液限与塑性指数水泥稳定细粒土的液限不应超过40，塑性指数不应大于17。对中粒土和粗粒土，如土中小于0.6mm的颗粒含量在30%以下，塑性指数可稍大。实际工程中，宜选用塑性指数小于12的土。塑性指数大于17的土，宜采用石灰稳定，或用水泥和石灰综合稳定。2．颗粒组成一般地说凡能被粉碎的土都可用水泥稳定，其最大颗粒和颗粒组成应满足规范的要求。最大粒径过大，拌和、摊铺、压实均有困难，表面平整度也难达到要求。最大粒径过小，则水稳性不足且投资增加。对细粒土，土的均匀系数Cu应大于5。对中粒土和粗粒土，均匀系数应大于10。对于二级及以下公路和次干路以下城市道路用作基层时，集料最大粒径不应超过37.5mm（方孔筛）；用作底基层时，集料最大粒径不应超过53mm。对于高速、一级公路和城市快速路、主干路用作基层时，集料最大粒径不应超过31.5mm（方孔筛）；用作底基层时，集料最大粒径不应超过37.5mm。水泥稳定类集料的颗粒组成应满足表14—1的要求。水泥稳定类集料级配参考范围表14—1结构类型及层位通过下列筛孔(mm)的质量百分率(%)37.531.5199.54.752.360.60.075悬浮密实型基层-10090~10060~8029~4915~326~200~5底基层10093~10075~9050~7029~5015~356~200~5骨架密实型基层-10068~8638~5822~3216~288~150~3石灰粉煤灰稳定类集料的颗粒组成范围应满足表14—2和表14—3的要求。骨架密实型石灰粉煤灰稳定类集料级配参考范围表14—2筛孔尺寸通过下列筛孔(mm)的质量百分率(%)37.531.526.5199.54.752.361.180.60.075基层-10095~10048~6824~3411~216~162~120~60~3集料类型层位通过下列筛孔(mm)的质量百分率(%)37.531.5199.54.752.361.180.60.075级配碎石基层-10088~9855~7530~5016~3610~254~180~5底基层10094~10079~9251~7230~5016~3610~254~180~5级配砂砾基层-10085~9855~7539~5917~3517~3510~250~10底基层10085~10065~8950~7235~5525~4517~3510~270~15悬浮密实型石灰粉煤灰稳定类集料级配参考范围表14—33．压碎值集料压碎值要求应符合表14—4的要求。4．硫酸盐与腐殖质基层、底基层的集料压碎值要求（%）表14—4道路等级材料类型高速、一级公路和城市快速路、主干路二级公路和城市次干路三、四级公路和城市支路水泥、石灰粉煤灰稳定类≤30≤35≤35石灰稳定类基层-≤30≤35底基层≤35≤40≤40级配碎石基层≤26≤30≤35底基层≤30≤35≤40填隙碎石泥结碎石基层--≤26底基层≤30≤30≤30级配或天然砂砾基层--≤35底基层≤30≤35≤404．硫酸盐与腐殖质水泥稳定时，土的腐殖质含量不应大于2%，硫酸盐含量不应大于0.25%。腐殖质含量超过2%以及塑性指数偏高的土，不应单用水泥稳定，若需采用这种土，必须先用石灰进行处理之后方可用水泥稳定。石灰及二灰稳定类所用土的有机质含量不应超过10%，硫酸盐含量不应超过0.8%。（三）无机结合料技术要求1．水泥：选用初凝时间3h以上和终凝时间较长（宜在6h以上）的水泥，快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥不应使用。宜采用强度等级较低（如32.5）的水泥。2．石灰：质量III级以上的生石灰或消石灰，要尽量缩短石灰的存放时间。石灰在野外堆放时间较长时，应妥善覆盖保管，不应遭日晒雨淋。使用等外石灰、贝壳石灰、珊瑚石灰等，应进行试验，对于高速公路、一级公路和城市快速路、主干路宜采用磨细生石灰粉。（具体生石灰或消石灰的技术指标见课本P309表14-5）3．工业废渣：用于路面基层的工业废渣，除石灰类渣外，主要有粉煤灰、煤渣、水淬渣、高炉重矿渣、钢渣及其它冶金矿渣、煤矸石等。二、基层材料组成设计（一）设计原则半刚性基层混合料组成设计所要达到的目标是：所设计的混合料组成在强度上满足设计要求、抗裂性达到最优且便于施工。材料组成设计的基本原则是结合料剂量合理、尽可能采用综合稳定以及集料应有一定级配。混合料组成中，结合料的剂量太低则不能成为半刚性材料，剂量太高则刚度太大，容易脆裂。实际上，限制低剂量是为了保证整体性材料具有基本的抗拉强度，以满足荷载作用的强度要求。限制高剂量可使模量不致过大，避免结构产生太大的拉应力，同时降低收缩系数，使结构层不会因温、湿度变化而引起拉伸破坏。采用水泥、石灰综合稳定时，混合料中有一定水泥可提高早期强度，有一定石灰可使刚度不会太大，掺入一定数量的粉煤灰可以降低收缩系数，必要时可根据材料性质和施工季节，加入早强剂或其它外掺剂。集料应有一定的级配。集料数量以达到靠拢而不紧密为原则，其空隙让无机结合料填充，形成各自发挥优势的稳定结构。因此，较为理想的基层材料应是石灰、粉煤灰、水泥综合稳定粒料类半刚性材料。半刚性基层材料中结合料和集料种类繁多，应以就地取材为前提，并根据以上原则通过试验求得合理组成，以充分发挥其优势。（二）混合料组成设计方法及试验项目1．标准密度（最大干密度）试验（1）试验方法的选择：击实法、振动台法和表面振动压实仪法（各试验方法的适用范围见表14-6）基层材料最大干密度试验方法表14—6试验方法适宜基层类型适用基层用土类型重型击实法均匀密实、悬浮密实细粒土振动台法骨架密实、骨架空隙通过0.075mm标准筛的土颗粒质量百分数不大于15%的无粘性自由排水中、粗粒土表面振动压实仪法骨架密实、骨架空隙通过0.075mm标准筛的土颗粒质量百分数不大于15%的无粘性自由排水中、粗粒土（2）半刚性基层材料：振动击实法（3）粒料类基层：重型击实法和振动法（4）沥青稳定碎石基层：标准马歇尔击实法、大型马歇尔击实法、旋转压实法和振动法；我国主要采用马歇尔击实法2．强度试验：承载比试验、抗压强度试验。3.耐久性试验。其中石灰粉煤灰稳定类结构层的抗冻性技术要求见表14-7.石灰粉煤灰稳定类抗冻性技术要求表14—7冻区划分重冻区中冻区轻冻区非冻区冻结指数(℃﹒d)≥20002000~800800~50≤5028天5次冻融循环后的残留强度比(%)≥70≥65≥60-注:冻结指数是指每年冬季负温度与天数乘积的类积值(℃﹒d);三、半刚性基层材料组成设计的重型击实法（一）混合料组成设计强度要求半刚性基层混合料组成设计的主要内容是根据强度标准值通过试验选取适宜于稳定的材料，确定材料的配比以及最大干密度和最佳含水量。表中所列数值指龄期为7d（标养6d、浸水1d）的无侧限抗压强度。（具体压实度及强度要求见课本P313表14-8)。（二）混合料组成设计步骤（1）初拟结合料剂量（配合比）配制同一种土样、不同结合料剂量的混合料，水泥和石灰的剂量可参考表14—9、14—10所列数值。水泥剂量参考值表14—9土类层位水泥剂量(%)中粒土和粗粒土基层34567底基层34567塑性指数小于12的土基层578911底基层45679其它细粒土基层810121416底基层6891012石灰剂量参考值表14—10土类层位石灰剂量(%)砂砾土和碎石土基层34567塑性指数小于12的粘性土基层1012131416底基层810111214塑性指数大于12的粘性土基层5791113底基层578911二灰稳定类混合料试件的制备可根据不同情况进行。对硅铝粉煤灰，采用石灰粉煤灰做基层或底基层时，石灰与粉煤灰之比可以是1︰2~1︰9。采用石灰粉煤灰土做基层或底基层时，石灰与粉煤灰的比常用1︰2~l︰4（对于粉土，以1︰2为宜）。石灰粉煤灰与细粒土的比例一般为30︰70~90︰10。采用石灰粉煤灰粒料做基层