A07第十、十一、十二章中、低级路面与基层A

第10 11 12章中 低级路面与基层 第十章碎 砾石路面第十一章块料路面第十二章无机结合料稳定路面 上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 定义 以碎石或砾石为基本材料 并用适量的起粘结作用的细料嵌缝 经压实而成的路面结构 松散材料组成的路面结构 上级上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 通常指 水结碎石路面泥结碎石路面密级配碎 砾 石路面 一般只适用于中低等交通量的公路 上级上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 特点 矿料颗粒之间的联结强度一般比矿料颗粒自身强度小得多 在外力作用下 先在颗粒之间产生滑动和位移 失去承载能力而遭到破坏 上级上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 上级上页下页 一 力学特性一 强度构成 颗粒间的联结强度 非粘结强度 第十章碎 砾石路面P266 279 上级上页下页 分类 纯碎石材料土 碎 砾 石材料 第十章碎 砾石路面P266 279 上级上页下页 1 纯碎石材料 按嵌挤原则产生强度C 0结构强度主要决定于粒料之间相互滑动的抵抗力粒料表面的相互滑动摩擦 体积膨胀而需克服的阻力粒料重新排列需克服的阻力 第十章碎 砾石路面P266 279 上级上页下页 与强度相关的因素 形式 尺寸 均匀性 粗糙度 压实程度等 特点 透水性好 不易冰冻 不易压实 第十章碎 砾石路面P266 279 上级上页下页 2 土 碎 砾 石材料不含细料 按嵌挤原则 不易压实 透水性好 不易冰冻 含适量的细料 按嵌挤 粘结原则 易压实 透水性差 含大量细料 按密实原则 密实度低 易冰冻 透水性差 水稳性差 细粒含量对路面的强度和性能影响较大 图10 1 P267 第十章碎 砾石路面P266 279 上级上页下页 3 细粒含量和粗粒粒径对CBR和 的影响图10 3和图10 4 对于CBR和都存在有一个最佳的细料含量 图10 3 和CBR随粗料粒径的增大而增大 最佳细粒含量随粒径增大而减小 图10 2和图10 3 最大CBR的细粒含量小于最大的含量 第十章碎 砾石路面P266 279 上级上页下页 3 细粒含量和粗粒粒径对CBR和 的影响图10 5 最佳细粒含量时 碎石的CBR 砾石的CBR 最佳料含量越多 混合料的强度和稳定性越低 细料含量偏大时 混合料的强度随塑性的粒径和细料的含量 第十章碎 砾石路面P266 279 上级上页下页 二 应力 应变特性应力应变关系非线性性质 回弹模量的非线性性质 第十章碎 砾石路面P266 279 上级上页下页 三 变形累积应力 耐久疲劳极限一定次数塑性变形不再增加应力 耐久疲劳极限一定次数塑性变形剧增 破坏级配差 塑性变形 细料 最大密实含量 塑性变形 第十章碎 砾石路面P266 279 二 碎石路面与基层定义 用人工机制的碎石和适量的结合料按嵌挤原理铺压而成的路面 中级路面 分类 施工方法 填充结合料 水结碎石泥结碎石泥灰结碎石级配碎石干压碎石 上级上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 基层的材料 砂 砾石 石块等天然砂石 有时不铺基层 强度构成 嵌挤力 粘结力 各种粒径骨料要满足一定级配要求 上级上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 优点 投资不高 可以随交通量的增加分期改善 缺点 平整度差 易扬尘 泥结碎石路面雨天易泥泞 上级上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 1 水结碎石路面定义 用大小不同的轧制碎石从大到小分层铺筑 经洒水碾压后而成的一种结构层 强度构成 嵌锁力 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 上级上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 施工工序 准备工作 撒铺石料并摊平 可分一次或二次撒铺 预碾碎石 碾压碎石并洒水 撒铺嵌缝料并碾压与洒水碾压 撒铺石屑 米石 并洒水碾压成型 初期养护 上级上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 特点 碎石质量和规格要求严格 碾压方式严格 碾压遍数多 水稳性好 泥结碎石多6 8倍 适用范围 用作面层较少 常用作沥青路面的基层或整平层 联结层 上级上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 1 泥结碎石路面定义 以碎石作滑料 粘土为填充结合料 经压实而成的路面结构 强度构成 嵌锁力 土的粘结力材料 骨料 强度III级以上 粒径 0 6 0 8h 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 上级上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 施工方法 灌浆法 拌和法 层铺法灌浆法施工工序 准备工作 摊铺碎石 预压 浇灌泥浆 撒嵌缝料 碾压成型 初期养护 上级上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 施工方法 灌浆法 拌和法 层铺法灌浆法施工工序 准备工作 摊铺碎石 预压 浇灌泥浆 撒嵌缝料 碾压成型 初期养护 上级上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 特点 水稳性差 透水性差适用范围 常用作沥青路面的基层 但只适用于干燥路段 亦用作中级公路面层 上级上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 3 泥灰结碎石路面定义 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 强度构成 材料 结合料 20 土 灰比 1 10厚度 8 16cm 上级上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 施工方法 灌浆法 拌合法施工工艺 摊铺石料 铺土 干拌一遍 温水拌3 4遍 整型 滚浆法碾压 嵌缝重压 养护特点 水稳性好适用范围 可用作潮湿和中温路段的沥青路面基层 上级上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 4 填隙干压碎石基层碎石基层可采用干压方法 即碎石和填隙料撒铺后不洒水或少量洒水 用压路机碾压形成强度 要求填缝紧密 碾压坚实 石料和嵌缝料的尺寸 视结构层的厚度 上级上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 小结 共同优点 施工简单 造价低 用本地材料 开放交通快共同缺点 不适用大交通量 需经常维修养护 路面材料易松散 脱落 坑槽 晴尘 雨泥 上级上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 三 级配砾 碎 石路面定义 由各种集料 砾石 碎石 和土 按最佳级配原理修筑而成的路面层或基层 强度构成 摩阻力和粘结力构成 具有一定水稳性和力学强度 厚度 一般为8 16cm 上级上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 要求 所用材料主要为天然砾石或较软的碎石 其形状以接近立方体或圆球形为佳 石料强度应不低于IV级 为防止冻胀和湿软 应注意控制小于0 5mm细料的含量和塑性指数 在中湿和潮湿路段 用作沥青路面的基层时 应在级配砾石中掺石灰 细料含量可适当增加 掺入的石灰剂量为细料含量的8 12 上级上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 施工工序 开挖路槽 备料运料 铺料 拌和成型 碾压 铺封层 若施工方法采用拌和机集中拌制 则第 3 4 两工序分别改为拌和与摊铺整型两工序 上级上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 四 优质级配碎石基层用于基层的常为较优质的碎石层 美国 澳大利亚及南非把最佳级配的优质碎石用于半刚性基层与沥青面层之间 作为减少沥青路面反射裂缝的措施 我国也在多项大型工程中应用了这类材料和结构 取得了较好的效果 上级上页下页 第十章碎 砾石路面P266 279 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 强度构成 碎石自身强度 嵌挤力强度刚度评价指标 CBR值 回弹模量 碎石基层质量取决于高质量的碎石 高密度的良好级配和良好的施工压实手段 上级上页下页 第十一章块料路面P280 285 一 概述定义 用块状石料或混凝土预制块铺筑的路面 优点 坚固耐久 清洁少尘 养护修理方便 缺点 需手工铺筑 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 上级上页下页 第十一章块料路面P280 285 构造要点 要设置整平层块料之间需用填缝料嵌填基层一般采用粒料基层和半刚性基层 上级上页下页 第十一章块料路面P280 285 分类 天然块料路面机制块料路面 上级上页下页 第十一章块料路面P280 285 1 天然块料路面定义 由石料经修琢成块状材料而铺筑的路面 材料 整齐石块和条石 宜采用 级石料 其形状近似正方体或长方体 顶面与底面大致平行 底面积不小于顶面积的75 上级上页下页 第十一章块料路面P280 285 半整齐石块路面用坚硬石料经琢成立方体或长方体 石料品质应符合 级标准 要求顶底两面大致平行 上级上页下页 第十一章块料路面P280 285 2 机制块料路面定义 由预制的混凝土小块铺筑的路面 材料 预制块料可以采用不同的形状及不同的颜色 以使路面更加美观 预制块料路面的厚度可用8 20Cm 块料可用 15 30cm 12 15cm 的矩形块 也可用15 30cm大角形块 上级上页下页 第十一章块料路面P280 285 特点 路面采用的机制块料本身具有良好的物理性能 在工厂机械化生产 尺寸准确 强度容易得到保证 具有良好的抗冻性和耐热能力 具有良好的防滑性和安全性 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 上级上页下页 第十一章块料路面P280 285 特点 路面适用范围广 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 与整个钢桥环境相协调 使之赏心悦目 减少旅途中的精神疲劳 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 上级上页下页 第十一章块料路面P280 285 特点 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 路面维修方便 因为分块 其服务性能更接近于柔性路面 上级上页下页 第十一章块料路面P280 285 上级上页下页 第十一章块料路面P280 285 机制块料块体平面嵌锁作用示意图 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 一 概述无机结合料稳定材料 在粉碎的或原状松散的土中掺入一定量的无机结合料 包括水泥 石灰或工业废渣等 和水 经拌和得到的混合料在压实与养生后 其抗压强度符合规定要求的材料无机结合料稳定路面 基层 用无机结合料稳定材料修筑的路面 基层 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 优点 稳定性好 抗冻性能强 结构本身自成板体 缺点 耐磨性差 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 不同的无机结合料与土拌和得到不同的稳定材料 例如石灰土 水泥土 水泥砂砾 石灰粉煤灰碎石等 由于无机结合料稳定材料的刚度介于柔性路面材料和刚性路面材料之间 常称此为半刚性材料以此修筑的基层或底基层亦称为半刚性基层 底基层 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 二 力学特性应力一应变特性疲劳特性收缩 温缩和干缩 特性 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 应力一应变特性强度和模量随龄期的增长而不断增长 逐渐具有一定的刚性性质 试验方法有顶面法 粘贴法 夹具法和承载板法等 与原材料的性质 结合料的性质和剂量及密实度 含水量 龄期 温度等有关 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 疲劳特性材料的抗压强度是材科组成设计的主要依据 材料的抗拉强度是路面结构设计的控制指标 常用的疲劳试验有弯拉疲劳试验和劈裂疲劳试验 在一定的应力条件下 材料的疲劳寿命取决于材料的强度和刚度 强度愈大刚度愈小 其疲劳寿命就愈长 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 收缩 温缩和干缩 特性无机结合料稳定材料经拌和压实后 由于水分挥发和混合料内部的水化作用 混合料的水分会不断减少 由此发生的毛细管作用 吸附作用 分子间力的作用 材料矿物晶体或凝胶体间层间水的作用和碳化收缩作用等会引起无机结合料稳定材料体积收缩 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 收缩 温缩和干缩 特性材料干缩特性的指标主要有干缩应变 干缩系数 干缩量 失水量 失水率和平均干缩系数 对稳定粒料类 三类半刚性材料的干缩特性的大小次序为 石灰稳定类 水泥稳定类 石灰粉煤灰稳定类 对于稳定细粒土 三类半刚性材料的收缩性的大小排列为 石灰土 水泥土和水泥石灰土 石灰粉煤灰土 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 半刚性材料的温度收缩特性半刚性材料温度收缩的大小与结合料类型和剂量 稳定材料的类别 粒料含量 龄期等有关 经过一定龄期的养生 半刚性基层上铺筑沥青面层后 基层内相对湿度略有增大 使材料的含水量趋于平衡 这时半刚性基层的变形以温度收缩为主 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 二 石灰稳定类基层 底基层 石灰稳定类基层 在粉碎的土和原状松散的土 包括各种粗 中 细粒土 中掺入适量的石灰和水 按照一定技术要求 经拌和并在最佳含水量下摊铺 压实及养生 其抗压强度符合规定要求的路面基层 石灰土 用石灰稳定细粒土得到的混合料 石灰土基层 底基层 用石灰土做成的基层 底基层 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 石灰剂量 是石灰质量占全部土颗粒干质量的百分率 即石灰剂量 石灰质量 干土质量 石灰稳定类材料适用于各级公路路面的底基层 可用作二级和二级以下公路的基层 但石灰土不应用作高等级公路的基层 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 2 强度形成原理在土中掺入适量的石灰 并在最佳含水量下拌匀压实 使石灰与土发生一系列的物理 化学作用 从而改变土的性质 一般有四个方面作用 离子交换作用 结晶硬化作用 火山灰作用 碳酸化作用 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 离子交换作用土的微小颗粒具有一定的胶体性质 它们一般都带有负电荷 表面吸附着一定数量的低价阳离子 石灰是一种强电解质 在土加入石灰和水后 石灰中的钙离子与土中的钠 氢 钾离子产生离子交换作用 原来的钠 钾 土变成钙土 土颗粒表面所吸附的离子由一价变成了二价 减少了土颗粒表面吸附水膜的厚度 使土粒相互之间更为接近 分子引力随着增加 许多单个土粒聚成小团粒 组成一个稳定结构 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 结晶作用熟石灰Ca OH 2与水作用生成熟石灰结晶网格 其为一种胶凝物质 具有水硬性并能在固体和水两相作用下硬化 火山灰作用熟石灰的游离Ca2 与土中的活性氧化硅SiO2和氧化铝Al2O3作用生成含水的硅酸钙和铝酸钙的化学反应就是火山灰作用 其同样为胶凝物质 具有水硬性并能在固体和水两相环境下发生硬化 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 碳酸化作用在土中的Ca OH 2与空气中的二氧化碳CO2作用生成CaCO3 是一种坚硬的结晶体 它和生成的复杂盐类把土粒胶结起来 从而提高土的强度和整体性 通过石灰与土的一系列的相互作用 在初期表现为土的结团 塑性降低 最佳含水量增加和最大密实度减少等 后期主要表现为结晶结构的形成 从而提高其板体性 强度和稳定性 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 三 水泥稳定类基层 底基层 水泥稳定类基层 在粉碎的或原状松散的土 包括各种粗 中 细粒土 中 掺入适当水泥和水 按照技术要求 经拌和摊铺 在最佳含水量时压实及养护成型 其抗压强度符合规定要求的路面基层 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 水泥土 用水泥稳定细粒土 砂性土 粉性土或粘性土 时的简称 水泥土基层 底基层 用水泥土做成的基层 底基层 水泥土具有良好的整体性 足够的力学强度 抗水性和耐冻性 初期强度高且随龄期增长而增长 所以应用范围广泛 水泥土禁止作为高速公路或一级公路路面的基层 只能用做底基层 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 2 强度形成原理化学作用 如水泥颗粒的水化 硬化作用 有机物的聚合作用 以及水泥水化产物与粘土矿物之间的化学作用等等 物理一化学作用 如粘土颗粒与水泥及水泥水化产物之间的吸附作用 微粒的凝聚作用 水及水化产物的扩散 渗透作用 水化产物的溶解和结晶作用等等 物理作用 如土块的机械粉碎作用 混合料的拌和 压实作用等等 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 主要作用 水泥的水化作用离子交换作用化学激发作用碳酸化作用 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 四 工业废渣稳定基层 底基层 公路上常用的工业废渣 火力发电厂的粉煤灰和煤渣 钢铁厂的高炉渣和钢渣 化肥厂的电石渣以及煤矿的煤矸石等 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 粉煤灰和煤渣中含有较多的二氧化硅 氧化钙或氧化铝等活性物质 工业废渣材料主要用石灰进行综合稳定 即石灰工业废渣材料 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 石灰稳定工业废渣基层特点 水硬性 缓凝性 强度高 稳定性好 成板体 且强度随龄期不断增加 抗水 抗冻 抗裂且收缩性小 能适应各种气候环境和水文地质条件等 常用作高级或次高级路面的基层或底基层 上级上页下页 第十二章无机结合料稳定路面P286 305 2 石灰煤渣类基层石灰煤渣 简称二渣 基层是用石灰和煤渣按一定配合比 加水拌和 摊铺