路基路面工程課件第8章塊料、碎(礫)路面

結(jié)構(gòu)特點要求塊料具有較高的強度（以抗壓強度為標志）和抗磨性能以及規(guī)則的形狀和厚度，鋪砌平整，接縫嵌擠緊密，基礎(chǔ)（基層、墊層、土基體系）堅實、穩(wěn)定。優(yōu)劣情況主要優(yōu)點：1、有良好的受力承載性能，可較大幅度地減薄面層厚度；2、對地基變形的適應(yīng)能力強，適應(yīng)于路基狀況很差處的鋪面；

第一頁，共32頁。第一頁，共32頁。3、抗滑性好，耐磨耗；

4、可選用于環(huán)境要求高的場所，構(gòu)成完整的景觀風(fēng)采；還可以用砌塊鋪筑各種路面標志、標線，組織引導(dǎo)車流、人流交通。

主要缺點：表面接縫多，平整度較差，不適應(yīng)于高速行車。

第二頁，共32頁。第二頁，共32頁。適應(yīng)性(接縫多，車速低)

如港口和廠礦的堆貨場，港口道路和廠礦道路等的路面工程，也適用于旅游道路、景觀廣場、景觀道路、非城市主干道、交叉口、停車站、橋頭路段和急彎、陡坡路段的路面工程。第三頁，共32頁。第三頁，共32頁。8.1.2

水泥混凝土塊路面

水泥混凝土塊路面結(jié)構(gòu)組成——塊料層、墊砂層、基層和路基.

邊緣約束塊料層砂墊層基層第四頁，共32頁。第四頁，共32頁。1、水泥混凝土塊體——路面結(jié)構(gòu)主體材料，塊料之間的縫隙用砂填充2、墊砂層的作用是整平基層，并為面層形成緊密嵌鎖提供必要的條件。墊砂層的厚度為30～70mm，通常為50mm，這取決于基層的平整度。3、基層及土基的要求與一般瀝青路面相同，各種穩(wěn)定類基（墊）層，均可使用。4、邊緣約束的作用是限制塊體在行車荷載作用下的側(cè)向位移，以保證塊體間的嵌鎖。它的設(shè)置對保證聯(lián)鎖塊鋪層的使用性能是至關(guān)重要的。第五頁，共32頁。第五頁，共32頁。8.1.3塊石路面用塊狀石料鋪筑的路面均稱塊石路面。根據(jù)塊石的形狀、尺寸及修琢程度不同，分為條石、小方石、拳石和粗琢塊石等幾種路面。塊石路面按它的平整度，基層、整平層、填縫料、交通量分類為：高級——條石和小方石塊等整齊塊石路面次高級——粗琢塊石等半整齊塊石路面中級——拳石等不整齊塊石路面第六頁，共32頁。第六頁，共32頁。

塊石路面堅固耐久，清潔少塵，養(yǎng)護修理方便。但塊石路面施工主采要用手工鋪砌，有些塊石還要加工琢制，難以實現(xiàn)機械化施工，耗費勞動力多，人工鋪裝進度慢，建筑費高。根據(jù)上述特點，這種路面主要用于土基不夠穩(wěn)定的橋頭高填土路段，鐵路與公路平交道口，以及有地下管線的城市道路上和公園、廣場、紀念地等景觀區(qū)道路面層。第七頁，共32頁。第七頁，共32頁。塊石路面結(jié)構(gòu)組成——石塊面層、砂或石屑整平層、基層、墊層

級配礫石15-20cm,或水泥砼16cm.

砂或水泥砂漿混合物；路肩第八頁，共32頁。第八頁，共32頁。填縫——石塊之間須用填縫料填嵌密實，使石塊彼此嵌緊不松動，加強路面的整體性，并保護石塊邊角。一般用砂或石屑作填縫料。高級塊石路面也有用1：2～1：2.5的水泥砂漿或瀝青瑪蹄脂填縫。整平層的作用——墊平基層表面及石塊底面，以保持塊石面層頂面平整，緩和車輛行駛的沖擊和振動。

塊石路面的強度——主要由基礎(chǔ)的承載力和石塊之間的摩擦力構(gòu)成。第九頁，共32頁。第九頁，共32頁。8.2碎、礫石路面的力學(xué)特性8.2.1碎、礫石路面的強度構(gòu)成礦料顆粒本身強度固然重要，但是起決定意義的則是顆粒之間的聯(lián)結(jié)強度。

對這種材料的抗剪強度均可用下式表示。即：由此可見，由材料的粘結(jié)力和內(nèi)摩阻角所表征的內(nèi)摩阻力所決定的顆粒之間的聯(lián)結(jié)強度，即構(gòu)成了路面材料的結(jié)構(gòu)強度。第十頁，共32頁。第十頁，共32頁。但是各類碎、礫石材料的內(nèi)摩阻力Ф和粘結(jié)力c是不同的，因而兩種不同粒料基層的結(jié)構(gòu)強度構(gòu)成也不相同。

8.2.1.1純碎石材料

這類材料按嵌擠原則產(chǎn)生強度。由于純碎石材料粘結(jié)力很差，其抗剪強度主要決定于剪切面上的法向應(yīng)力和材料內(nèi)摩阻角。它由三項因素構(gòu)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。第十一頁，共32頁。第十一頁，共32頁。8.2.1.2土—碎（礫）石混合料

這類材料含土少時，也按嵌擠原則形成強度；而當含土量較多時，則按密實原則形成強度。

土-集料混合料基（墊）層的結(jié)構(gòu)強度和剛度，取決于顆粒尺寸分布、顆粒形狀和密實度。其中最重要的是顆粒尺寸分布，特別是粗集料和細集料的比例。

按顆粒尺寸分布情況的不同，土-集料混合料有三種不同的物理狀態(tài)。第十二頁，共32頁。第十二頁，共32頁。第一種狀態(tài)：僅含有少量或者不含細料，（細料指0.074mm以下的顆粒）；

第二種狀態(tài)：含有適量的細料填滿集料間的空隙；

第三種狀態(tài)：細料含量過多，使集料懸浮于土中，彼此失去接觸

.強度形成機理？第十三頁，共32頁。第十三頁，共32頁?；旌狭系男再|(zhì)取決于顆粒尺寸分布，應(yīng)有適當比例的細料含量，過多則又不利。第十四頁，共32頁。第十四頁，共32頁。除了顆粒尺寸分布外，當集料顆粒間喪失接觸時，細粒土的物理性質(zhì)對強度和穩(wěn)定性有一定的影響，對于細料含量多的混合料，必須限制細料的塑性指數(shù)。峰值PI增大，強度減小第十五頁，共32頁。第十五頁，共32頁。8.2.2碎、礫石材料的應(yīng)力-應(yīng)變特征碎（礫）石材料組成的基層結(jié)構(gòu)，只能承受面層傳遞下來的垂直應(yīng)力，而不能承受彎拉應(yīng)力；此外在承受垂直應(yīng)力作用時，其垂直變形受側(cè)向應(yīng)力約束?，F(xiàn)行設(shè)計規(guī)范采用回彈模量E表征其力學(xué)強度的指標，但國外也有采用加州承載比（CBR）的。第十六頁，共32頁。第十六頁，共32頁。碎（礫）石材料的顯著特點：（1）應(yīng)力-應(yīng)變的非線性性質(zhì)；（2）回彈模量受偏應(yīng)力σd和σ3大小的影響，隨偏應(yīng)力的增大而減小，隨σ3的增大而增大。回彈模量Er值可用下式表示：偏應(yīng)力軸向應(yīng)變σ3第十七頁，共32頁。第十七頁，共32頁。試驗表明，應(yīng)力重復(fù)次數(shù)、荷載作用時間及頻率對回彈模量的影響甚小。顆粒材料的模量決定于材料的級配、形狀、表面構(gòu)造、密實度和含水量等。一般密實度愈高，模量值愈大；棱角多，表面粗糙者有較高模量；當細料含量不多時，含水量對其影響甚小。第十八頁，共32頁。第十八頁，共32頁。8.2.3碎、礫石材料的形變累積

1、良好級配礫石在保證良好排水條件下塑性形變的發(fā)展變化規(guī)律：應(yīng)力水平較低時，作用次數(shù)達104

次時，形變已基本上不發(fā)展；但若應(yīng)力較大時，超過材料的耐久疲勞應(yīng)力，則應(yīng)力作用一定次數(shù)后，形變隨應(yīng)力作用次數(shù)的增加而迅速發(fā)展，最終導(dǎo)致破壞。

2、級配組成差的礫料，即使應(yīng)力作用了很多次，塑性形變?nèi)岳^續(xù)增長，如欲獲得較低的塑性形變，則材料級配中的細料含量必須少于使其獲得最大密實度的含量。第十九頁，共32頁。第十九頁，共32頁。8.3碎（礫）石路面與基層8.3.1概述碎（礫）石路面——用加工軋制的碎（礫）石作主骨科，并以石渣和石屑嵌縫，用粘土或石灰土泥漿灌縫，按嵌擠原理壓實形成的路面。類型：泥結(jié)碎石泥灰結(jié)碎石填隙碎石：干壓碎石（干法）水結(jié)碎石（濕法）第二十頁，共32頁。第二十頁，共32頁。結(jié)構(gòu)強度：既和石料本身的強度有關(guān)，也和碎石顆粒間的聯(lián)結(jié)程度有關(guān)。優(yōu)點：投資不高，盛產(chǎn)石料地區(qū)可就地取材，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它路面的基層。缺點：平整度差，易揚塵，在行車和自然因素影響下，易產(chǎn)生磨損、松散、磨耗層脫落露骨等病害。因此維修養(yǎng)護工作量大，而且適應(yīng)的交通量較小。第二十一頁，共32頁。第二十一頁，共32頁。8.3.2泥結(jié)碎石路面與基層泥結(jié)碎石路面是以碎石作骨料，粘土作填充料和結(jié)合料，經(jīng)壓實形成的路面。優(yōu)點：碾壓工作量小，使用石料等級較寬，造價低。缺點：干燥時易揚塵，潮濕時水穩(wěn)定性差。材料要求：碎石等級不低于III級，扁平細長顆粒不超過

20％，不得含有其他雜質(zhì)。施工方法：灌漿法、拌和法、層鋪法。第二十二頁，共32頁。第二十二頁，共32頁。適用：泥結(jié)碎石路面屬中級路面，應(yīng)用于三、四級公路，地方道路。它具有施工簡便、造價低的優(yōu)點；但因含一定數(shù)量的粘土，水穩(wěn)定性較差，不宜做瀝青路面基層。如做瀝青路面基層時，應(yīng)用于干燥路段，在中濕和潮濕路段，填充的粘結(jié)料中應(yīng)摻一定劑量的石灰，形成泥灰結(jié)碎石結(jié)構(gòu)，以提高其穩(wěn)定性。在泥結(jié)碎石路面上鋪筑磨耗層可以改善行車條件和方便養(yǎng)護。第二十三頁，共32頁。第二十三頁，共32頁。8.3.3泥灰結(jié)碎石路面泥灰結(jié)碎石路面是以碎石作骨科，用一定數(shù)量的石灰土填充空隙作粘結(jié)料形成的路面。它針對泥結(jié)碎石路面水穩(wěn)性不好的缺點，利用填充料中的石灰達到提高路面水穩(wěn)定性的目的。

泥灰結(jié)碎石多在潮濕與中濕路段作為瀝青路面的基層，亦可作為中級路面的面層。第二十四頁，共32頁。第二十四頁，共32頁。8.3.4填隙碎石基層填隙碎石基層——用單一尺寸的粗碎石做骨料，形成嵌擠作用，用石屑填滿碎石間的孔隙，增加密實度和穩(wěn)定性。填隙碎石可用做各等級公路的底基層和二級以下公路的基層，

適于盛產(chǎn)石料地區(qū)。施工方法分干法和濕法兩種。將碎石材料撒鋪后直接壓實而成的結(jié)構(gòu)層，稱為干壓碎石；經(jīng)灑水碾壓而成的稱為水結(jié)碎石。第二十五頁，共32頁。第二十五頁，共32頁。灑水的作用：1、適量灑水，可降低碎石顆粒間的摩擦力，提高壓實效果。2、水結(jié)碎石在壓實過程中會產(chǎn)生一部分磨碎的石粉，它可起粘結(jié)作用。由于石灰?guī)r或白云巖石粉的粘結(jié)力較強，因此常用它來鋪筑。材料的基本要求：扁平細長軟弱顆粒不應(yīng)超過15％，粗碎石集料壓碎值不超過30％，重要交通道路不超過26％。

填隙碎石基層強度的主要由碎石間的嵌擠鎖結(jié)作用形成，而粗碎石是填隙碎石基層形成強度和穩(wěn)定性的主要組成材料，碎石顆粒組成應(yīng)滿足規(guī)范的要求。第二十六頁，共32頁。第二十六頁，共32頁。8.4級配礫（碎）石路面與基（墊）層8.4.1概述級配礫（碎）石路面，是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。

級配礫（碎）石路面強度由集料間的摩阻力和細粒土的粘結(jié)力，經(jīng)碾壓密實聯(lián)結(jié)所構(gòu)成。第二十七頁，共32頁。第二十七頁，共32頁。它可以做中級路面面層；當路基處于干燥地段時，也可以做次高級路面的基層。在潮濕地段做瀝青路面基層時，應(yīng)在土中摻加一定劑量的石灰，以提高其強度和穩(wěn)定性。優(yōu)點：平整度較好（但須經(jīng)常養(yǎng)護），施工維修簡易，在就地取材前提下造價低廉。缺點：耐磨性差，在行車作用下易產(chǎn)生波浪變形，使用年限較短。第二十八頁，共32頁。第二十八頁，共32頁。8.4.2級配礫（碎）石路面與基墊層

級配礫（碎）石路面厚度一般8－16cm，當厚度大于16cm時，應(yīng)分兩層鋪筑。上層為總厚度的0.4，下層為總厚度的0.6。級配礫（碎）石用作高速、一級公路底基層和二級公路基層時，壓碎值不大于30％；二級公路底基層和二級以下基層，不大于35％；二級以下的底基層時不大于40％。8.4.3磨耗層與保護層為提高碎（礫）石路面的平整度，抵抗行車和自然因素的磨損和破壞作用，應(yīng)在面層上加鋪磨耗層和保護層。第二十九頁，共32頁。第二十九頁，共32頁。8.4.3.1磨耗層

磨耗層是用級配良好的石屑、砂礫等集料和粘土構(gòu)成的混合料，經(jīng)攤鋪和碾壓而成的層次。磨耗層應(yīng)具有足夠的堅實性和穩(wěn)定性。磨耗層是路面的表面部分，其作用是抵抗車輪荷載和自然因素對路面的破壞作用，從而有效地保證路面的強度和穩(wěn)定性，并提高路面平整度，改善行車條件，延長使用壽命。

磨耗層鋪筑后表面應(yīng)平整，具有規(guī)定的路拱形狀，并與其下的下面層聯(lián)結(jié)牢固成為整體，使之具有較好的強度和穩(wěn)定性。厚度及材料要求：厚度薄，最大不超過4cm。采用堅硬小礫石和石屑時，宜為2－3cm，砂土混合時宜為1.5－2cm，軟質(zhì)材料時，宜為3－4cm。第三十頁，共32頁。第三十頁，共32頁。8.4.3.2保護層

保護層由砂、土等材料鋪筑在磨耗層之上，厚度不大于1cm的薄層。用于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，是保護磨耗層，延長其使用壽命的薄層結(jié)