交通土木道路桥梁专业论文：沥青路面沥沥青稳定碎石与级配碎石基层的应用研究

1、学校代码:10225专业学住论丈沥青路面沥青稳定碎石与级配碎石基层的应用研究!1!摘要目前黑龙江省己建成的高等级公路沥青路面结构几乎全部都是半刚性基层沥青路面 结构，而在建的高等级公路也几乎全部都是半刚性基层沥青路面结构，这种结构形式的 单一化显然是不符合沥青路面结构设计的原则的。鉴于黑龙江省的经济发展情况、地理 环境特点和交通状况都比较特殊，与中、东部地区有着很大的差别，现行的公路沥青路 面设计规范制定的依据多数是引用我国东部地区路面结构的研究成果，设计参数和指标 不太适用于东北地区，确定合理的、适用的路面结构形式是黑龙江省公路建设所面临的 一个重要问题。因此在黑龙江省公路建设的过程中，如果

2、照搬东部地区的标准和结构， 既不切合实际也不尽合理，研究开发适合黑龙江省独特气候、经济、地质特点的合理路 面结构形式是非常必要的，也是非常迫切的。因地制宜选材，结合黑龙江省的实际情 况，确定合理经济的路面结构是非常必要的。木文通过对国内外柔性基层结构设计方法、使用性能的对比研究，结合黑龙江地区 高等级沥青路面结构使用性能的调查，对柔性基层原材料选择、级配碎石材料设计参 数、沥青稳定碎石材料设计参数、柔性基层施工工艺、柔性基层与半刚性基层经济分析 等方面进行了深入细致的试验研究，在修筑试验路并总结经验的基础上，通过反复试验 得击了级配碎石及沥青稳定碎石的实用级配范围及材料设计参数，并制定了详细的

3、施工 工艺，为进一步的推广应用提供了参考依据。关键词 沥青；基层；稳定碎石；级配碎石abstractat present the province of expressway has been completed and nearly all of the asphalt pavement structure is semi-rigid bituminous pavement structure, and high grade highway under construction and is almost entirely semi-rigid bituminous pavement str

4、ucture, this structure forms of simplification asphalt pavement is obviously not accord with the principle of structure design. in view of the economic development in our province, geographical environment characteristics and traffic are special, and, in the eastern region has the very big differenc

5、e, the current highway asphalt pavement design norm establishment basis in east china most is quoted the research results of the asphalt pavement structure, design parameters and index doesn't apply to the northeast area, the determination of reasonable and applicable pavement structure is facin

6、g province highway construction is an important problem. so in our province highway construction process, if copy the eastern region standards and structure, neither practical also is not rational, research and development for our province climate, economy, unique geological characteristics of reaso

7、nable pavement structure form is very necessary, also is very urgent. adjust measures to local conditions, combining with the actual materials in our province, the determination of reasonable economic pavement structure is very necessary.based on the basic structure design method of flexible at home

8、 and abroad, the comparative study of using performance, combined with the heilongjiang province, high-grade asphalt pavement structure, use of performance investigation of flexible grassroots raw material choice, macadam material design parameters, asphalt stable macadam material design parameters,

9、 flexible grass-roots construction technology, flexible grassroots and semi-rigid economic analysis and other aspects of the experimental research, thorough testing road in building and the basis of summarizing the experience, is obtained through trial and error macadam and asphalt stabilization mac

10、adam practical grading range and material design parameters, and worked out a detailed construction craft, the popularization and application for further reference is provided.keywords asphalt; basic level; stabilized macadam; macadam目录摘要iabstractii1绪论11.1研究背景11.2国外研究现状21.3国内研究现状31.4本文研究的研究内容及技术路线32

11、级配碎石柔性基层力学性能与设计参数研究52.1级配碎石国内的应用、研究情况52.2级配碎石国外的应用、研究情况52.2.1关于级配碎石的原材料技术要求62.2.2国外级配碎石基层的级配62.2.3国外级配碎石的施工厚度72.3级配碎石原材料要求与合理的级配范围研究72.3.1石料材质82.3.2石料的最大粒径82.3.3细集料含量92.4级配碎石的成型方法132.4.1击实成型方法132.4.2振动成型方法142.4.3振动成型与击实成型比较142.5级配碎石混合料技术要求152.6级配碎石的弹性模量建议值15261各国粒料材料模量计算方法16262级配碎石力学参数172.6.3级配碎石弹性模

12、量建议值172.7小结183沥青稳定碎石基层力学性能与设计参数研究193.1国外沥青混合料基层应用情况193.2我国沥青碎石混合料的应用情况203.3国内外沥青稳定碎石基层应用情况汇总213.4沥青稳定碎石基层合理混合料级配范围223.5沥青稳定碎石配合比设计243.6小结284经济效益和社会效益分析304.1经济效益分析304.1.1不同类型的基层直接成本分析304.1.2柔性基层与半刚性基层综合性能分析314.1.3柔性基层与半刚性基层使用寿命分析314.2社会效益分析31结论33参考文献35攻读学位期间发表的学术论文错误!未定义书签。致谢错误!未定义书签。1绪论1.1研究背景我国的高等级

13、公路建设起步于二十世纪八十年代，自1988年沈大、沪嘉高速公路 建成通车，实现了我国高速公路零的突破之后，公路建设进入了以高速公路、一级公路 等高等级公路为主的崭新时代。根据交通部的规划，到2020年，我国高速公路通车总 里程将增至7万公里。我们用短短的十多年时间走完了发达国家半个多世纪的发展历 程，公路建设成就斐然。在我国公路建设取得了很大成绩的同时，也暴露出了一些问题，特别是在己建成的 高速公路中，沥青路面结构出现了较多的早期损坏，达到设计使用年限15年的沥青路 面结构并不多见，明显表现出沥青路面结构长期使用性能的不足。我国80%高等级公路 采用半刚性基层沥青路面结构，尽管在“六五”至“八

14、五”科技攻关的基础上形成了半 刚性基层沥青路面成套技术，但过去十几年的使用经验证明，半刚性基层沥青路面结构 在不同条件下的适用性并没有得到充分考察与检验，表现在我国已建成的高速公路中， 早期破坏比较严重，一些高速公路建成通车后不久，短的几个月，长的35年就不得 不进行大面积维修。如果将通车几个月或12年就发牛早期损坏的原因归咎于施工质 量的话，使用35年左右甚至更长一点的沥青路面发生损坏则和沥青路面结构设计有 一定必然的联系了工程实践表明，半刚性基层存在一些固有的缺陷，其中最主要的问题是基层裂缝以 及由其引发的反射裂缝，在交通荷载作用下，由于水的浸入半刚性基层沥青路面水损坏 较严重。现阶段半刚

15、性基层沥青路面结构己成为我国高等级公路最典型的结构形式，而 现行公路沥青路面设计规范实际己经变成了半刚性基层沥青路面设计规范，助长了沥青 路面早期损坏的发牛。尽管规范中列出了 6类基层材料，但实际使用中，很多路面基层 材料的使用受到了限制，比如在国外大量采用的沥青碎石和级配碎石基层。我国现阶段的高速公路大部分建设在东部沿海地区及中部地区，东北及西部地区相 对较少。而全国各地的高等级公路几乎是千篇一律的结构形式，现行路面结构是否适用 东北地区有待进一步的实践研究。目前我国高速公路路面结构过分单一，与我国地域广 阔、自然气候条件、土质、交通及经济水平千差万别的实际情况明显不符，因此有必要 探索一种

16、其它的路面结构形式。开展合理路面结构形式研究就是从技术可靠，经济性 好，使用耐久几个方面来体现。根据黑龙江省路况调查情况来看，目前黑龙江省己建成的高等级公路沥青路面结构 几乎全部都是半刚性基层沥青路面结构，而在建的高等级公路也几乎全部都是半刚性基 层沥青路面结构，这种结构形式的单一化显然是不符合沥青路面结构设计原则的。路面 结构是公路建设的重要组成部分，其合理于否直接影响公路工程的投资、使用寿命和服 务性能。鉴于黑龙江省的经济发展情况、地理环境特点和交通状况都比较特殊，与中、 东部地区有着很大的差别，现行的公路沥青路面设计规范制定的依据多数是引用我国东 部地区路面结构的研究成果，设计参数和指标

17、不太适用于东北地区，确定合理的、适用 的路面结构形式是黑龙江省公路建设所面临的一个重耍问题。因此在黑龙江省公路建设 的过程中，如果照搬东部地区的标准和结构，既不切合实际也不尽合理，研究开发适合 黑龙江省独特气候、经济、地质特点的合理路面结构形式是非常必要的，也是非常迫切 的。因地制宜选材，结合黑龙江省的实际情况，确定合理经济的路面结构是非常必耍的 3-5o本文的研究目的是结合黑龙江省特点，针对目前已建成沥青路面结构的破坏形式， 吸收各地使用成功的经验，确定合理的路面结构设计参数，从经济性、技术性和实用性 等方面确定合理的路面结构形式，为黑龙江省高等级公路建设服务，促进黑龙江省公路 建设的快速发

18、展。本项目的研究不仅对黑龙江省公路建设有重要的实用意义，而且对进 一步提高、加深对东北、西部地区沥青路面结构设计的认识具有重要意义。1.2国外研究现状进入90年代以后，随着交通量的增长迅速，原有的沥青路面结构已经不能满足路 面的长期使用要求，各国都在进行长寿命沥青路面的研究。美国沥青协会的研究人员认为全厚式沥青路面以及将高强沥青混凝土铺筑在级配碎 石上可以增加路面的疲劳寿命，并将路面可能的破环限制在沥青路面的表层。jim huddleston等人根据对长寿命路面性能的分析，提出了长寿命路面的设计概念。这种路 面结构的优点是能够应付未来更大的交通量和轴重的增加，在表面开裂后只需更新磨耗 层而保持

19、其下各层的永久性。在英国，原先20年的设计寿命己无法满足快速增长的交通量的需要，英国又展开 长寿命道路的研究。研究的主要内容包括：车辙调查：通过对英国51条道路的车辙情况进行调查发现，对施工良好的沥青路 面，当沥青层厚度大于18cm时，车辙的产生速率会迅速降低。这说明，当沥青层厚度 小于18cm时，增加沥青层厚度会显著增加车辙量，但当沥青层厚度超过18cm后，增加 沥青层厚度对车辙影响不大。对45条密级配沥青碎石基层道路的调查认为，当沥青面 层与沥青碎石基层的总厚度在1836cm之间时，车辙率与沥青层厚度无明显关系；热 碾压的沥青碎石基层路面与水泥稳定基层路面的车辙率相近；对于厚的沥青层道路，

20、车 辙的大部分主要发生在沥青层的表面。疲劳调查：没有发现在主要的结构层上检测到任何疲劳开裂和疲劳损坏，这表明交 通量等级不是影响沥青稳定基层剩余寿命的主要因素；90%以上的残余寿命差别是由于 沥青用量和沥青硕度的不同而引起的；沥青老化是疲劳寿命差异的主要影响因素。推荐典型结构：在准备好的土基上铺筑三层，上层为23cm的磨耗层、中层为 2040cni的高模量沥青稳定基层、下层为一定厚度的底基层。这样可以保证路面不会出 现基层的疲劳开裂，保证了路面的长久使用性能3"。1.3国内研究现状按照目前国内外应用情况，一般把柔性基层分为粒料基层和沥青碎石基层，粒料基 层材料包括级配碎石、天然砂砾等

21、，我国在六七十年代曾大量采用天然砂砾做基层，有 些路段使用至今，通过沥青层的加铺，目前路面使用性能良好。相对于其他材料，我国对级配碎石基层的应用研究较少，主要原因是当时的原材料 加工困难，至今仍然有很多专家认为级配碎石对材料的要求高，工艺上很难保证，限制 了柔性基层材料在我国的使用。四川成渝高速公路所使用的级配碎石基层，当时使用了 许多泥页岩，遇水后变成了泥土，实际上大部分是泥结碎石结构，再加上沥青层太薄， 遇水后承载能力急剧降低，路面迅速破坏。这种不合理的做法反而使级配碎石基层沥青 路面背上了不好的坏名声。这些因素严重妨碍了级配碎石基层的应用11_13o尽管在设计规范、施工规范中对级配碎石的

22、级配、参数等做出了技术上的要求，但 受路面结构设计指标的影响，至今级配碎石都很少应用于公路建设。随着我国公路建设 的发展，材料加工和施工工艺普遍提高，采用柔性基层沥青路面结构的条件fi渐成熟， 一方面柔性基层有其一定的适应性，另一方面对半刚性基层沥青路面结构具有很好的互 补性。针对半刚性基层沥青路面结构早期损坏的特点，在过去的几年中，国内一些单位开 始了对粒料柔性基层沥青路面结构的研究，其中哈尔滨工业大学、东南大学对粒料柔性 基层粒料的室内力学性能开展了较系统的研究，并修建了试验路，对施工工艺、质量控 制和使用性能进行了探索性研究。但对柔性基层沥青路面结构设计方法、设计指标以及 长期使用性能未

23、能进行系统研究14'16|0柔性基层沥青路面结构没有能在我国得到应用的原因很多。除了经济条件的制约 外，也包含我们对基层的概念长期来没有正确的认识。京津塘高速公路的下面层实际上 相当于国外的沥青稳定碎石基层，但当时当成下面层，并在下面铺筑了很厚的半刚性基 层，这一点当时的外国专家很难理解。也就是说，在我国，好象沥青层不管多厚多薄， 不管是什么结构都是面层，只有半刚性基层才是基层。后来设计中沥青面层厚度减薄， 就再没有采用这种结构”洶。1.4本文研究的研究内容及技术路线本论文的研究内容主要有以下儿个方面:（1）国内外柔性基层应用状况及设计方法调查（2）级配碎石基层材料力学性能试验（3）级

24、配碎石基层设计参数研究(4) 级配碎石基层施工工艺研究(5) 沥青稳定碎石基层材料力学性能试验(6) 沥青稳定碎石基层设计参数研究(7) 沥青稳定碎石基层施工工艺研究(8) 试验工程验证本文研究采用的技术路线为：通过对省内外现有沥青路面结构使用情况的调查，在 对收集的国内外资料分析的基础上，研究柔性基层沥青路面的使用性能；通过理论分 析，室内材料力学性能和现场参数试验研究，确定适合黑龙江省寒区的柔性基层沥青路 面结构组合设计原则和施工技术；通过试验路和实体工程的修建，研究柔性基层沥青路 面施工工艺要求；验证柔性基层沥青路面结构的合理性。2级配碎石柔性基层力学性能与设计参数研究2.1级配碎石国内

25、的应用、研究情况我国在80年代以前曾大量采用天然砂砾或掺配砂砾做基层修建沥青路面，也有采 用碎石材料做基层的经验，有些路段经过沥青层的加铺，至今使用良好。但由于当时原 材料加工以及施工工艺上存在的困难，严格意义上讲我国采用的级配碎石材料并不规 范，同时由于我国当时沥青材料的匮乏，柔性基层上的沥青材料层都很薄，因此很多柔 性基层的沥青路面结构承载能力较低，路面结构损坏表现为开裂严重，路面表面塑性变 形严重。在这种情况下，为了提高路面结构的承载能力，开展半刚性基层的研究成为一 种必然。80年代至90年代，半刚性基层材料的研究和应用逐渐成熟，在以后的近二十年 屮，我国90%以上的高等级公路沥青路面的

26、基层或底基层一般都采用半刚性材料。近几 年來，由于半刚性基层沥青路面本身存在的一些缺陷逐渐暴露，如反射裂缝问题口益突 出，路面早期损坏严重，很多单位又开始对级配碎石进行研究测。总结国内近期级配碎石基层的研究情况发现，由于级配碎石材料的强度、模量较一 般稳定类基层材料低，国内对级配碎石基层的研究和应用，主要在提高级配碎石的强度 和稳定性方面，以降低行车作用下的变形和永久变形。集料的结构类型、级配对级配集料的强度、稳定性产生较大影响。同时其强度、稳 定性又与其密实度有关，而提高级配碎石的现场压实度的关键在于现场合理的施工工 艺、现场施工控制、检测方法进行进一步研究。另外有研究表明，级配碎石材料在不

27、同 应力水平下具有不同的弹性模量，这种特点为级配碎石材料在路面结构级配组合设计中 的应用了一个好的技术支持创。冃前在对级配碎石基层的应用方面，国内很多专家担心的问题是，采用级配碎石材 料做基层对原材料的要求高，施工工艺达不到。但随着我国原材料加工工艺、材料拌和 以及施工机械化水平的不断提高，已经能满足对级配碎石材料的技术要求。2.2级配碎石国外的应用、研究情况级配碎石材料作为基层，在国外一般称为粒料基层(granular base),或无结合料 基层(unbound base 或 untreated base 或 unbound roadbase), 或无结合米斗粒料基层 (unbound g

28、ranular base) 粒料基层中以级配严格控制的碎石(有些也包括碎砾石、碎 矿渣)，通过拌和楼按照生产配合比、加水拌和、采用施工机械施工、碾压，因其材料 均匀、性能良好而成为各国主要道路上普遍采用的基层类型之一附碩。2.2j关于级配碎石的原材料技术要求相对于我国，国外对级配碎石的研究和应用较多，而口对材料的技术要求都有明确 的规定。下表为国外部分国家对级配碎石基层材料的技术要求。表2-1国外级配碎石原材料要求德州aasht0a1日木astm加拿 大fhwa我国我国 台湾洛杉矶 磨耗值<40<50<50<50<50安定性<20%<12%破裂面>

29、;50%>50%塑性指 数<10%<6%<4%<4%<4%<6%<4%液限<35<25<25<25<28<25砂当量250%235%$40%0. 075mm<7=7通过率从上表可以看出，不同国家对级配碎石的磨耗值、塑性指数和液限提出技术要求的 较多，可以认为这些技术指标是影响级配碎石性质的重要因素。当然由于世界各国、各 地区材料本身的性质有一定的差异，因此各国的指标限值并不相同，但都提出了最低要 求。2.2.2国外级配碎石基层的级配国外用于基层的级配碎石的级配主要是连续密级配，也有一些国家采用半开级配和

30、开级配的。下图为国外级配碎石的级配与我国规范中值的对比，级配范围一般在14左 右。ii!mm-一百crnmhi 半 7tmm图2-1国外级配碎石基层材料级配曲线t老 25mmy半级配碎石基层的最大粒径一般为26. 5mm> 31. 5mm> 50mm和70mmo下表为国外级配碎石基层和底基层材料的最大粒径汇总。表2-2国外粒料基层、底基层材料的最大粒径国家基层底基层英国5075印度5375美国fhwa50、37.5、2563、50美国得克萨斯州45、6345、63美国astm5050美国科罗拉多州100、 63、 50、 37.5、25美国俄亥俄州50美国aasht050、25美国

31、加州50、2575日本53、37.5、31.553、37.5、31.5加拿大魁北克州40、31. 580加拿大bc州75、 50、 2575法国40、31. 580、 60、 40、 31.5荷兰4545、80我国台湾高公局50、2550我国台湾公共工程委员会50、2525、 50、 75、 100我国台湾公路局5037.5、63、75南非37. 537.5、63、75从上表可以看出，各国、地区规范规定级配碎石最大粒径情况是不同的，即使是同 一个国家，不同的部门、州其规定都不尽相同。一般而言，基层的最人粒径较底基层的最大粒径小，底基层的粒径较大，特别在地区潮湿、冰冻地区的底基层采用较人的粒 径

32、，如加拿大、英国、北欧地区昭。2.2.3国外级配碎石的施工厚度国外级配碎石的施工厚度一般在设计文件中给出。新建道路碎石基层一般厚度为 150mmo同时要求一定厚度的精选粒料底基层，从而保证碎石基层和底棊层能够给柔性 路面结构提供足够的支撑强度。如果厚度不大于150mm,可以作一层铺，如果超出 150mm,应该作多层、等厚度铺筑。现场压实度不小于100%。如果平整度达不到要求， 但是压实度达到要求，可以在其上铺25nini粒径的碎石基层作平整层。如果压实度达不 到要求，应该分层铺，每层厚度不大于75mm,压实度100%382.3级配碎石原材料要求与合理的级配范围研究国内外成功经验表明，严格材料技

33、术要求、选择合理的级配以及严格施工工艺控制 是提高级配碎石强度和稳定性的关键。集料的类型、集料级配对级配集料的强度、稳定 性产生较大影响。级配碎石的成败与否，关键在于材料的质量、配合比和洁净程度。长 期以来影响级配碎石在我国应用的最主要原因是级配碎石的质量较差。粒料材料的强度、模量较采用结合料稳定类材料好，因此国内外对级配碎石基层的 研究和应用，主要在于提高级配碎石的强度和稳定性，以降低行车作用下的变形和永久 变形。级配集料的强度、稳定性不仅受集料的类型及性能的影响，同时与最大粒、 4. 75mm> 0. 425mm、0. 075mm的通过率有关，而材料的水稳定性又与0. 425mm以下

34、材料的 通过率及其塑性指数有关。研究级配碎石的级配范围就是研究这些筛孔合理的通过率， 使得级配碎石混合料获得最佳的密实状态、力学性能。2.3.1石料材质根据国内外使用经验，级配碎石基层原料最好采用石灰岩，是因为石灰岩粗集料具 有一定的韧性，细集料具有一定的塑性，施工的和易性和保水性较其他岩质的石料好， 易于碾压成型，不易离析；同时石灰岩粉末类同于石灰粉，与水反应后可以形成强度， 有待于路面结构的长期使用性能。在石灰岩短缺的地区其他岩质的集料也可采用，如安 山岩、花岗岩等。2.3.2石料的最大粒径级配碎石材料粗集料的粒径越大，其强度、刚度也就越大，同时可以显著提高抗永 久变形能力。用不同的最大粒

35、径的密实级配碎石的三轴试验比较结果表明：在同一侧向 压力下，级配碎石所能承受的正应力随最大粒径增大而增大；但随着最大粒径增大，在 运输、摊铺过程中的粗细颗粒离析会成为主要问题，一旦施工中发牛离析，其性能会大 大降低。采用较大的粒径时，也不容易机械整平，而且用于拌和及整平的设备容易磨 损，因此，对于基层级配碎石的最大粒径通常为4050mm。我国规范规定对于高等级公路、一级公路基层、上基层采用摊铺机摊铺，但是普遍 认为采用摊铺机摊铺对于采用较大粒径的级配碎石是不利的，不可避免会产牛离析，因 此国内有关专家偏向于采用最大粒径小一些的级配碎石。为硏究混合料最大粒径对级配碎石强度的影响，木文研究中选择了

36、玉泉及阁山二处 黑龙江省内有代表性的石料进行室内试验研究。下图为级配碎石混合料最大粒径与cbr 的关系试验结果，可以看出，最大粒径以37. 5对应cbr最大。图2-2级配碎石混合料最大粒径与cbr的关系级配碎石最大粒径的确定，应该综合考虑最大粒径对级配碎石性能的影响、确保施 工中不离析以及具体材料、气候条件。通过研究建议级配碎石的最大粒径仍为现行规范 中的37. 5和31. 5mm两种类型。2.3.3细集料含量大部分国家一般将4. 75mm筛(或5伽)以下的集料称为细集料，如美国德州、fhwa、 astm、日本、我国台湾、印度等，英国为5mm。也有将2. 36mni或2mm作为划分细、粗集 料

37、的标准，如加拿大(2.46mm)、美国aasht0(2mm)、荷兰(2mm)。对于级配碎石，我国是 以4. 75伽(圆孔筛为5価)作为细、粗集料的划分标准。国内外对级配集料的研究表明，级配集料中细集料的含量对级配粒料的强度、密实 度有很大影响。研究表明：5mm以下颗粒含量与干密度关系形成一驼峰曲线，即随着 5mm含量的增加，干密度逐渐增加，当5mm含量继续增加超过某一值后，集料的干密度 迅速降低；同时研究表明5mm颗粒含量与cbr、三轴抗剪切强度之间的关系也是驼峰关 系，在5mni含量最佳值时，cbr、三轴抗剪切强度存在最大值。(1) 4. 75mm通过率实际上由于混合料的性能还受其它级配因素

38、的影响，试验所选择的级配趋势不同， 因此同样是变化4. 75mm通过率，得出的规律性会有所差异。本文在研究过程中进行了 不同4. 75mm通过率对级配碎石最大干密度影响的对比试验。下表为选定的试验级配曲线，其试验结果见图2-4及图2-5o可以看出，干密度、cbr出现最大值点均出现在4. 75mm通过率为38%时。表2-3试验用级配37.531.526.5191613.29. 54. 752. 361. 180.60.30. 150. 075al1009079605348402618139632.8a210092.58366. 2559. 7554.546. 253223.523.5139. 5

39、5. 54.8a3100958772.566.56152.5382929171386.8a410097. 5917& 7573. 2557.558. 754434. 534.52116. 510.5& 8a5100100958580746550404025201310.82 “2.43.2422"2.42.392.332.3725303540455055rr?n71图2-4 4. 75mm通过率与干密度的关系曲线4. 75mm通过率，%350300250200150100502.36图2-5 4. 75mm通过率与cbr的关系曲线4. 75mm通过率，%通过以上分析以

40、及室内试验表明，对于最大粒径为53 mm. 37. 5mm的混合料，其4. 75mm通过率可以控制在3055%内，而31. 5mm、25mm,其4. 75mm通过率可以控制在 3050%以内。（2）0. 425mni（我国 0. 5mm）通过率级配集料中0.425伽（我国05価）通过率对集料的密度、强度产生很大影响，同时0. 425mm（我国0. 5mm）以下料的液限和塑性指数对级配集料的水稳定性产生重要影响。300250200150i00二2:二 j斗ra 7131517192123252 3s237(£善)0 一手rr2.357、f /1图2-6 0. 425mm通过率与干密度的

41、关系曲线0.425mm通过率，%579 h图2-7 0. 425mm通过率与cbr的关系曲线0.425mm通过率，25按照表2-3中级配曲线进行试验，从图5-6和图5-7可以看出，0. 425mm通过率太 低或太高对级配碎石的干密度、cbr都会迅速下降；对应干密度最大值点和cbr最大值 点均为0. 425mm通过率为15.5%。根据以上的分析，0.425mm通过率可以取822%。各国和地区儿十年来丰富的实践经验表明，级配集料作为沥青混凝土路面的基层， 必须严格控制其塑性指数。凡是级配碎石基层材料的塑性指数超过一定值的路段，沥青 路面往往会过早破坏，而低塑性的级配碎石使

42、用效果较好。0.425nini以下颗粒液限、塑 性指数越大，水稳定性，随着塑性指数增大，集料的cbr值迅速下降。在级配碎石中加 入少量塑性细土，集料的cbr下降较大，同时相同荷载下的变形也会增大，采用塑性指 数较低的细料，会明显降低塑性变形或车辙。同时塑性指数较高的细料，其遇水易膨 胀，从而降低了材料和透水性和水稳定性，增加了冰冻敏感性。按照各国一般情况，对级配碎石基层的0. 425nmi以下颗粒塑性指数，液限可以分别 规定为不大于4%、25%。我国塑性指数、液限试验材料为0.5inm筛下料，而国外一般为 0. 425mm以下颗粒，因此以上规定相对还是较国外宽松一些。(3) 0. 075mm

43、通过率般将0. 075mm以下料称为细料(fine),也有以0. 063mm为标准。0. 075mm通过率 对集料的密度和强度有很大的影响。国内相关研究表明，随着0. 075mm通过率增加，集料的干容重增加，当达到某一含 量后则干容重又会随着0075血 通过率增加而迅速降低。三轴抗剪切强度表明随着 0. 075mm通过率增加，集料的抗剪强度增加，当达到某一含量后则抗剪强度又会随着 0. 075mm通过率增加而迅速降低。同吋对于同一料源的材料，0. 075mm通过率越人越 大，级配碎石基层的冻胀值也越大。为了研究0. 075mm通过率对干密度、cbr的影响，研究中选用表2-3的5种级配进 行试验

44、，其试验数据表明，在0. 075mm通过率为6. 8%时获得最大干密度、cbr值。25030c25c200150100500246s1012图2-8 0. 075mm通过率与干容重的关系曲线0. 075mm通过率，%2斗2 432.422.41242.392382.372.36、/v、/r z/024681012图2-9 0. 075mm通过率与cbr的关系曲线0. 075mm通过率，%0鉴于各国各地区对于0.075mm通过率的规定差异很大，我们进行设计时对于 0. 075mni通过率应该根据各地具体条件设计。对于0. 075nmi通过率的确定应该考虑 0. 075mm以下颗粒含量对以上各性能

45、的影响，综合考虑。对于潮湿、冰冻地区尽量取低限，可以为0%；对于其它地区可尽量取级配上限。0. 075mm通过率合理范围可以为07%。实际上，我们在级配碎石配合比设计中发现，0. 075mm通过率往往为原材料所限制，如果不外加矿粉，级配混合料中0. 075mm水筛通 过率一般并不会太高，如果需要提高0. 075mm的通过率需掺加矿粉。从成本和施工拌和 的角度出发，为0. 075mm的通过率而掺加矿粉是没有必要的。(4) 推荐的级配碎石级配范围和技术要求经过试验研究，我们提出的级配碎石级配范围和技术要求见下表：表2-4推荐的级配碎石级配范围项目类型dgab30dgab25底基层基层/过渡层基层/

46、过渡层37.510010031. 590 10090 10010026.579 9679 9590 1001956 8460 8575 951640 6053 8066 88孑i13.231 5548 7459 82j l 尺9. 528 4440 6546 71/ x4. 7526 4225 5030 55j(mm)2. 3616 3018 8418 401. 1810 2213 3213 320.68149259250. 34126206200. 152103133130. 075080808液限<25%塑性指数<4%2.4级配碎石的成型方法国内、国际上级配碎石的室内成型方法主

47、要有击实成型及振动成型二种方法，相关 的研究也比较多。2.4.1击实成型方法室内试件成型的关键是以多大的压实功或怎样的成型方法最能模拟现场压实机具的 有效压实状况。葡氏成型方法已经成为各国、各机构粒料基层材料最主要的成型方法， 试验方法基本相同，但也存在具体操作上的差异。成型方法分为重型、轻型二种方法2.4.2振动成型方法振动成型方法主要有两种，一种为振动锤法振动成型方法（即表面振动压实法），另 一种为振动台方法。美国astm振动台振动成型方法为astm d4253,适合于0. 075伽通过率小于15%的无性的、能自由排水的材料。振动锤法能够满足的最大粒径一般不大于40mmo表2-5各国规范规

48、定粒料基层室内最大密度的确定方法、现场压实度要求国家或部门室内最大密度的确定现场压实度aasht0t180成型、t224修正大于95%fhwat180成型、t224修正大于95%美国加州t180成型、t224修正大于95%得克萨斯州tex-113-e（重型击实）大于100%ait180成型、t224修正大于100%我国台湾公路局t180成型大于98%我国台湾公共工程委员会t180成型、t224修正大于98%印度葡氏试验大于98%日本重型击实大于93%加拿大魁北克州bnq 2501-225-m92（重型击实）大于98%加拿大bc州bch-114（同 astm d698, 轻型击实）大于100%南

49、非重型击实g1：体积密度（表观密度）8688%g1：体积密度（表观密度）85%英国重型击实无压实度要求澳大利亚重型击实或轻型击实法国重型击实平均密度大于100%层底密度大于98%实际上大部分国家都没有振动成型方法的现场压实度标准，通常采用重型标准，对 于基层一般标准为95100%,而在高速公路一般为98100%。2.4.3振动成型与击实成型比较交通部公路所就振动台和表面振动方法进行研究，结果表明此两种方法成型试件的最大干密度基本一致，而表面振动方法较简单，成型方法更接近现场振动碾压的实际情 况。东南大学、哈尔滨工业大学就重型击实、振动压实两种成型方法进行了对比，研究 结果表明：振动成型与重型击

50、实成型有较好的相关性，当干密度较小时重型击实得出的 干密度要大于振动成型的干密度，而干密度较大吋则相反。通过对国内外相关研究分析，振动成型与重型击实成型具有较好的相关性，因此都 能够很好地反映级配碎石的密实度，因此都可以用来进行级配碎石的成型，但是，鉴于 目前国外各国无结合粒料（底）基层绝大部分采用重型击实标准，一般没有振动成型标 准，口振动成型振动参数不是很统一，而口国内一般单位均有重型击实设备，试验方法 简单易操作，因此级配碎石的最大干密度、最佳含水量的确定以及现场压实度的控制推 荐采用重型击实标准。如果有振动成型设备的单位，也可以建立振动成型与重型击实的 关系曲线，将振动成型的试验数据转

51、化为重型击实的数据，然后按照重型击实的标准进 行汽2.5级配碎石混合料技术要求基层混合料技术要求主要是粒料材料的cbr强度指标，主要为重型击实标准，而没 有振动成型cbr标准。对于基层一般为80,底基层一般为20-30ocbr试验试件的成型基本同确定最大干密度和最佳含水量的室内试件成型方法，采 用重型击实方法。不同的击实次数表明不同的击实功，由于击实功不同，材料的压实状态不同，因此 其强度就不同。随着击实次数的降低，cbr迅速下降。因为级配碎石级配的级配较一般 土的粗，所以其试验误差较土的增大，因此应该增加平等试验个数。现行试验规程中对 级配碎石cbr试验方法规定必须进行30、50和98次三个

52、击实次数分别成型，同时按照 试验规程每个击实次数只要成型一个试件即可，即没有进行平等试验。实际上只有98 次为重型击实的标准击实功，重型击实标准也是以击实98次的cbr作为设计标准，因 此建议对于级配碎石cbr试验进行98次的cbr试件平等数，即规定至少有3个平等试 件。2.6级配碎石的弹性模量建议值回弹模量是表征级配碎石强度的指标及设计参数，从1960年开始，国内外对粒状 材料的回弹特性进行了研究，粒状材料在交通荷载作用下表现出非线性和依赖于时间的 弹塑性特性，为了表述这种非线性，冋弹反映通常用冋弹模量来表达。传统的柔性基层 通常是设置于土基或其它柔性基层上，其弹性模量一般较低。2.6.1各

53、国粒料材料模量计算方法(1) 美国沥青协会(ai)设计法屮规定粒料基层模量受应力大小的影响，根据三轴试验模量测定结果，回归出以下经验公式(2-1)：(2-1)e=k1()k2式屮：b 第一应力不变量，b二ol+o 2+o 3ki、k2 经验系数,k2=0. 5, kl=6. 7x102103粒料基层弹性模量一般采用100350mpa，并控制基层模量与路基模量之比在24 z间。(2) 比利时在沥青路面结构设计理论分析屮研究工作较为深入，他们推算粒料材 料模量的方法为：按共振法使40种不同粒料材料承受各向同性的应力。0,测得动态模 量e,得下式(2 2)：e=(o 0/o 01)mxel(22)式

54、中：。01标准压力,等于0. impa；el相当于。01时的模量；m 指数，对于砂，m=0. 20.5,对于粒料，m二0. 10.3,可挖以下式表 示：m=0. olv其屮：v 粒料材料的空隙率(%)。(3) shell设计方法中对直接铺在土基上的级配碎石底基层给出了确定其动态模 量(e2)的经验公式，模量值的大小与土基模量和级配碎石厚度有关，公式如下式(2- 3)：e2 = ke3, k = 0. 2x (h2)0.45(2-3)式中：h2为无机结合料基层的总厚度mm,且2<k<4；e3为土基模量(mpa) o(4)前苏联柔性路基设计须知中推荐嵌挤型碎石弹性模量，13级配碎石为350450mpa, 14级普通碎石为