路基路面工程第十章

HPU第十章碎、砾石路面123碎、砾石路面的力学性能碎石路面与基层级配砾（碎）石路面4优质级配碎石基层5碎（砾）路面的养护目录（contents）§10-1碎、砾石路面的力学特性一、碎、砾石路面的强度构成碎、砾石路面结构强度形成特点：1.矿料颗粒之间的联结强度，一般比矿料颗粒本身强度小得多；2.在外力作用下，材料首先将在颗粒之间产生滑动和位移，使其失去承载能力而遭致破坏。10碎、砾石路面(一)纯碎石材料-按嵌挤原则产生强度1.强度构成：主要取决于剪切面上的法向应力和材料的内摩阻角。由三项因素构成：a.粒料表面的相互滑动摩擦；b.体积膨胀而需克服的阻力；c.粒料重新排列需克服的阻力。2.破坏形式：颗粒间产生相对运动。3.与强度相关的材料因素：形式、尺寸、均匀性、粗糙度、压实程度(下层的刚度和边缘约束情况)等。4.特点：透水性好，不易冰冻、不易压实。10碎、砾石路面(二)土-碎(砾)石混合料1.强度构成：主要靠颗粒之间通过压实而得到嵌挤(锁结)作用，同时还部分依靠细料所提供的粘结作用。2.与强度和刚度相关的因素：颗粒尺寸分布、颗粒形状和密实度以及细料的物理性质。3.强度组成原则：根据粗集料和细集料的比例不同，组成强度的原则不同。a-不含细料-按嵌挤原则；b-含适量的细料：按骨架密实原则；c-含大量细料-按密实原则。10碎、砾石路面4.组成状态：1)第一种状态：仅含有少量或者不含细料；2)第二种状态：含有适量的细料填满集料间的孔隙；3)第三种状态：细料含量过多，使集料悬浮于土中，彼此失去接触。5.细粒含量对CBR和密实度的影响；6.细料的物理性质对混合料的强度和稳定性的影响。10碎、砾石路面土-碎石混合料强度组成的三种状态10碎、砾石路面二、碎、砾石材料的应力-应变特性1.变形包括弹性变形和塑性变形两部分；2.碎砾石材料的应力-应变特性具有明显的非线性特征；3.采用三轴试验进行测定；4.碎砾石材料的模量同材料的级配、颗粒形状密实度等因素和受力状态有关，变动在100~700MPa；5.泊松比取决于主应力或偏应力和平均法向应力的比值，一般可取0.3~0.35。10碎、砾石路面三、碎、砾石材料的形变累积碎、砾石混合料在重复应力作用下的塑性变形累积规律：1.当偏应力σd低于某一数值时，塑性变形随作用次数增加而增加，且逐渐趋向稳定。重复次数大于104次后，达到一平衡状态，平衡状态的应变量σd/σ3的比值大小有关。2.当偏应力较大时，塑性变形量随作用次数增加而不断增长，直至破坏。3.级配差，塑性变形大(孔隙率大粒料压碎，孔隙率小，变形增大)。细料＜最大密实含量：塑性变形小(粗料的压实性差)。10碎、砾石路面一、水结碎石路面定义：大小不同的轧制碎石从大到小分层铺筑，洒水碾压而成的路面结构：结构强度：决定嵌锁力和石粉的粘结力。材料：碎石强度III级以上，粒径＜0.6~0.8h。厚度：10~16cm。施工：摊铺-碾压(预、轻)-洒水碾压(中压)-嵌缝、洒水-重压-封面(撒石屑)-洒水碾压(中压)-养护。§10-2碎石路面与基层10碎、砾石路面特点：碎石质量和规格要求严格，碾压方式严格，碾压遍数较多，水稳性好，耐磨耗性能差。用作面层较少，常用作沥青路面的基层或整平层、联结层(不撒封面，以加强联接)影响碾压质量的因素：石料性质、形状、层厚、压路机类型和重量、碾压行程与次数，以及洒水与铺撒嵌缝料的适时与否等。10碎、砾石路面定义：以碎石作骨料，粘土为填充结合料，经压实而成的路面结构。结构强度：嵌锁力、土的粘结力。材料：骨料，强度III级以上，粒径＜0.6~0.8mm(粒度比较整齐)。粘土：塑性指数12~15，含量15%~18%。厚度：8~20cm(厚度大于15cm分两层铺)。施工：灌浆法、拌和法、层铺法。特点：水稳性差、透水性差。二、泥结碎石路面10碎、砾石路面10碎、砾石路面三、泥灰结碎石定义：以碎石为骨料，一定数量粘土和石灰作粘结填充料、经压实而成的路面结构。结构强度：嵌锁力、土和石灰的粘结力；材料：结合料＜20%；土、灰比：1:10；厚度：8~16cm；施工：同泥结碎石；特点：水稳性优于泥结碎石，可用作潮湿和中温路段的沥青路面基层。四、填隙干压碎石基层干压碎石是指将碎石材料撤铺后直接压实而成的结构层。10碎、砾石路面§10-3级配砾(碎)石路面定义：级配砾(碎)石路面是一种由各种集料(砾石、碎石、工业废渣等)和土，按最佳级配原理掺配而成的混合料，经摊铺、修整、压实后形成，是密实结构。强度组成：摩阻力和粘结力。特点：具有一定的水稳性和力学强度。一、级配砾(碎)石路面与基层的厚度和材料路面厚度：一般8~16cm。材料：天然砂砾或较软的碎石，不低于Ⅳ级，符合级配要求。10碎、砾石路面基层材料要求：中湿和潮湿应加石灰稳定方可作基层。符合级配要求。注意控制小于0.5mm细料含量和塑性指数。二、级配砾(碎)石路面与基层的施工(1)准备工作；(2)备料运料；(3)铺料；(4)拌和，边拌边洒水；(5)摊平；(6)碾压。10碎、砾石路面§12-4优质级配碎石基层无结合料处治粒料在国外是一种应用极为普遍的筑路材料，广泛用于柔性路面的基层和底基层，用于基层的常为较优质的碎石层。优质级配碎石基层特点：碎石强度高、形状接近立方体、级配良好和压实好。强度主要来源:碎石本身强度及碎石颗粒之间的嵌挤力。强度刚度评价指标：CBR值、回弹模量。10碎、砾石路面碎石基层质量决定因素：高质量的碎石，高密度的良好级配和良好的施工压实手段。材料的基本要求：压碎值、小于0.5mm含量及其塑性指数、级配。回弹模量是表征级配碎石刚度的重要指标及设计参数。10碎、砾石路面§8-5碎(砾)路面的养护碎（砾）石路面养护的主要任务：在各种交通组成和交通量的荷载作用下，使路面保持应有的强度和平整度。产生的病害：沉陷、松散、坑洞、车辙及裂缝等。磨耗层-是路面的表面部分，用以抵抗由车轮水平力和轮后吸力所引起的磨损和松散，以及大气温度、湿度变化等因素的破坏作用，并提高路面平整度。磨耗层应具有足够的坚实性和稳定性，通常多用坚硬、耐磨、抗冻性强的级配粒料来铺筑。10碎、砾石路面保护层-在磨耗层上面，用来保护磨耗层，减少车轮对磨耗层的磨损。加铺保护层是一项经常性措施保护层厚度一般不大于1cm。按使用材料和铺设方法的不同，保护层分为稳定保护层与松散保护层两种。10碎、砾石路面§11-1块料路面概述定义：用块状石料或混凝土，预制块铺筑的路面称为块料路面。主要优点：坚固耐久、清洁少尘、养护修理方便。主要缺点：用手工铺筑，难以实现机械化施工，块料之间容易出现松动，铺筑进度慢，建筑费用高。构造特点：必须设置整平层；块料之间填缝料嵌填，使块料满足强度和稳定性的要求。整平层作用：用来垫平基础表面及块石底面，以保持块石顶面平整及缓和车辆行驶时的冲击、振动作用。整平层材料：一般采用级配良好、清洁的粗砂或中砂，有时采用煤渣或石屑以及水泥砂或沥青砂作整平层。11块料路面填缝料作用：主要用来填充块料间缝隙，嵌紧块料，加强路面的整体性，并起着保护块料边角与防止路面水下渗作用。材料：一般采用砂作填缝料，有时应用水泥砂浆或沥青玛蹄脂。块料路面的强度构成：主要借基础的承载力和石块与石块之间的摩擦力所构成。基层：一般采用粒料基层和半刚性基层。破坏特征：粒料基层主要表现为使用年限内产生的永久变形量。半刚性基层主要是基层底面的弯拉应力超过材料的疲劳强度。11块料路面§11-2天然块料路面定义：用石料经修琢成块状材料铺筑的路面称天然块料路面。分类：高级石块路面、中级石块路面、低级石块路面。块石面层的施工过程：放样、摊铺整平层、铺砌石块及嵌缝压实。施工注意事项：1.摊铺整平层时，应注意与铺砌石块进度相配合，不宜超前过多。2.铺砌石块时，应根据道路中线、边线及路拱形状，先铺路缘石及导石，再挂线进行排砌。11块料路面3.对于不整齐石块、应先选用较大石块铺在路边缘，然后用适当尺寸的石块铺砌中间，并使边部纵向铺砌进度适当超出中间部分。4.铺砌的石块应将平整的大面朝上，小头竖直嵌入整平层一定深度，石块之间必须靠紧、错缝、表面平整，且石块长边应与行车方向垂直。在陡坡和弯道超高路段，应由低处向高处铺砌。石块铺砌好并用路拱板检验合格后，即用填缝料嵌缝并加以夯打或碾压，直到坚实稳定无显著变形为止。11块料路面§11-3机制块料路面机制块料路面：是用工厂预制的高强度、高精确度的块体紧密排列作为面层形成的路面。１.主要特点：(1)路面采用的机制块料本身具有良好的物理性能；(2)具有良好的抗冻性和耐热能力；(3)具有良好的防滑性和安全性；11块料路面1234567891011121314151617机制块料块体基本形状机制块料块体基本形状11块料路面(4)块体可手工铺砌，也可使用机械设备，施工简便，速度快，不需养生，竣工后可立即开放交通；(5)路面适用范围广；(6)块体可制成不同形状，拼出各种图案，配以适当颜色，能美化桥面，与整个桥环境相协调，使之赏心悦目，减少旅途中的精神疲劳；(7)选用各种颜色的机制块料铺砌在路面上，可做成各种永久性的交通标志；(8)机制块料路面寿命长，可超过二十年，且机制块料可重复利用，其残值比其它类型路面大得多；(9)路面维修方便。11块料路面２.机制块料块体形状对路面结构的影响机制块料路面由于其结构本身的特点，块体形状对路面的嵌锁性能影响较大。平面嵌锁：主要有摩擦嵌锁；楔形作用和几何作用。摩擦嵌锁作用主要与块体之间的接触面积、侧面的粗糙程度和接触宽度有关，楔形作用和几何作用主要与平面形状与缝宽有关。11块料路面优质级配碎石基层无结合料处治粒料在国外是一种极为普遍的筑路材料，广泛用于柔性路面的基层和底基层，用于基层的常为较优质的碎石层。我国也在多项大型工程中用了这类材料和结构，取得了良好效果。优质级配碎石基层强度主要来源于碎石本身强度及颗粒间的嵌挤力。因此，对于碎石基层应保证高质量的碎石，获得高密度的良好级配和良好的施工压实手段。