路基路面工程學(xué)習(xí)課件

1、第十、十一章塊料、碎塊料、碎( (礫礫) )石材料及路面石材料及路面河南城建學(xué)院交通工程系河南城建學(xué)院交通工程系尹振羽尹振要內(nèi)容主要內(nèi)容p第一節(jié)第一節(jié) 塊料及塊料路面塊料及塊料路面p第二節(jié)第二節(jié) 松散碎礫石材料及路面松散碎礫石材料及路面1 1、塊料及塊料路面概述、塊料及塊料路面概述用各種不同形狀和尺寸的塊狀材料（天然或人工）用各種不同形狀和尺寸的塊狀材料（天然或人工）鋪成的鋪成的路面路面。所用材料有塊石、煉磚塊、鐵塊、木。所用材料有塊石、煉磚塊、鐵塊、木塊、橡膠塊、瀝青混凝土塊、水泥混凝土預(yù)制塊等。塊、橡膠塊、瀝青混凝土塊、水泥混凝土預(yù)制塊等。目前路面工程中較常用的為

2、目前路面工程中較常用的為塊石塊石和和水泥混凝土預(yù)水泥混凝土預(yù)制塊制塊兩種，此外，煉磚塊也較適用。兩種，此外，煉磚塊也較適用。第一節(jié)第一節(jié) 塊料及塊料路面塊料及塊料路面2 2、塊料路面的優(yōu)缺點、塊料路面的優(yōu)缺點 優(yōu)點優(yōu)點： 施工簡單、清潔少塵、易于翻修、抗滑性能好施工簡單、清潔少塵、易于翻修、抗滑性能好 缺點：缺點： 手工鋪筑難以機械化、塊料之間易移動、建筑費用手工鋪筑難以機械化、塊料之間易移動、建筑費用高、表面平整性一般較差。高、表面平整性一般較差。 第一節(jié)第一節(jié) 塊料及塊料路面塊料及塊料路面3 3、塊料路面的構(gòu)造、塊料路面的構(gòu)造 塊料路面主要借基礎(chǔ)承載力和石塊之間摩擦力形成強度，因塊料路面主

3、要借基礎(chǔ)承載力和石塊之間摩擦力形成強度，因此其構(gòu)造上的特點是必須設(shè)置整平層，塊料之間還需用填縫料此其構(gòu)造上的特點是必須設(shè)置整平層，塊料之間還需用填縫料嵌填，使塊料滿足強度和穩(wěn)定性的要求。嵌填，使塊料滿足強度和穩(wěn)定性的要求。 1 1）基礎(chǔ)：）基礎(chǔ)：塊料路面的基礎(chǔ)一般采用粒料或半剛性材料。塊料路面的基礎(chǔ)一般采用粒料或半剛性材料。2 2）整平層：）整平層：用來墊平基礎(chǔ)表面及塊石底面，保持塊石頂面平用來墊平基礎(chǔ)表面及塊石底面，保持塊石頂面平整及緩和車輛行駛時的沖擊、振動作用，一般用粗砂或中砂、整及緩和車輛行駛時的沖擊、振動作用，一般用粗砂或中砂、煤渣或石屑、水泥砂、瀝青砂。煤渣或石屑、水泥砂、瀝青砂。

4、3 3）填縫料：）填縫料：主要用來填充塊料間縫隙，嵌緊塊料，加強路面主要用來填充塊料間縫隙，嵌緊塊料，加強路面的整體性，并起著保護塊料邊角與防止路面水下滲作用，一般的整體性，并起著保護塊料邊角與防止路面水下滲作用，一般用砂，也有用水泥砂漿或瀝青瑪蹄脂。用砂，也有用水泥砂漿或瀝青瑪蹄脂。第一節(jié)第一節(jié) 塊料及塊料路面塊料及塊料路面第一節(jié)第一節(jié) 塊料及塊料路面塊料及塊料路面舒布洛克磚舒布洛克磚SureBlock 箭頭型鋪地磚箭頭型鋪地磚第一節(jié)第一節(jié) 塊料及塊料路面塊料及塊料路面小區(qū)及旅游區(qū)道路小區(qū)及旅游區(qū)道路 由石料經(jīng)修琢成塊狀材料而鋪筑的路面稱由石料經(jīng)修琢成塊狀材料而鋪筑的路面稱天然塊料路天然塊料

5、路面面。分為整齊塊石、半整齊塊石和不整齊塊石路面。分為整齊塊石、半整齊塊石和不整齊塊石路面。 整齊塊石整齊塊石路面包括整齊石塊和條石路面，要求石塊由路面包括整齊石塊和條石路面，要求石塊由I I級石料加工，形狀近似正方體或長方體，要求質(zhì)量較級石料加工，形狀近似正方體或長方體，要求質(zhì)量較高的基層（如高的基層（如C20C20水泥混凝土）和整平層（如水泥混凝土）和整平層（如M10M10水泥水泥砂）。砂）。 半整齊塊石半整齊塊石包括條石和小方石，可鋪在貧水泥混凝土、包括條石和小方石，可鋪在貧水泥混凝土、碎石或穩(wěn)定基層上。碎石或穩(wěn)定基層上。 不整齊塊石不整齊塊石包括拳石和粗琢塊石，可直接鋪在包括拳石和粗琢

6、塊石，可直接鋪在101020cm20cm的砂或爐渣上，也可用碎磚、碎石、級配礫石等作的砂或爐渣上，也可用碎磚、碎石、級配礫石等作基層?；鶎印５谝还?jié)第一節(jié) 塊料及塊料路面塊料及塊料路面4 4、天然塊料路面、天然塊料路面 由預(yù)制的混凝土小塊鋪筑的路面稱由預(yù)制的混凝土小塊鋪筑的路面稱機制塊料路面機制塊料路面。 預(yù)制塊可為矩形、六角形等不同形狀，也可采用預(yù)制塊可為矩形、六角形等不同形狀，也可采用不同的顏色，平面尺寸一般最大不超過不同的顏色，平面尺寸一般最大不超過30cm30cm，厚度可，厚度可取取8 820cm20cm。 機制塊料路面也同樣需要有基層基礎(chǔ)和整平墊層。機制塊料路面也同樣需要有基層基礎(chǔ)和整

7、平墊層。第一節(jié)第一節(jié) 塊料及塊料路面塊料及塊料路面5 5、機制塊料路面、機制塊料路面 1 1）城市道路交叉口）城市道路交叉口 2 2）山區(qū)陡坡路段或急彎路段）山區(qū)陡坡路段或急彎路段 3 3）橋頭高填方的暫時鋪筑路面）橋頭高填方的暫時鋪筑路面 4 4）需再開挖的具有地下管線的城市路段）需再開挖的具有地下管線的城市路段 5 5）城市人行道（有用彩磚的）城市人行道（有用彩磚的）第一節(jié)第一節(jié) 塊料及塊料路面塊料及塊料路面6 6、塊料路面的主要用途、塊料路面的主要用途 主要借主要借基礎(chǔ)的承載力基礎(chǔ)的承載力和和石塊之間的摩擦力石塊之間的摩擦力，粒料，粒料基層的破壞主要表現(xiàn)為變形累積過大及回彈彎沉超過基層的

8、破壞主要表現(xiàn)為變形累積過大及回彈彎沉超過結(jié)構(gòu)承載能力，半剛性基層則表現(xiàn)為層底的彎拉應(yīng)力結(jié)構(gòu)承載能力，半剛性基層則表現(xiàn)為層底的彎拉應(yīng)力超過材料的疲勞強度。目前的問題是水損害。超過材料的疲勞強度。目前的問題是水損害。塊石受荷載時力的平衡（塊石受荷載時力的平衡（ p-垂直壓力；垂直壓力；-塊石側(cè)面摩擦力；塊石側(cè)面摩擦力；-基層承載力基層承載力）第一節(jié)第一節(jié) 塊料及塊料路面塊料及塊料路面7 7、塊料路面的強度、塊料路面的強度 取決于交通、基層結(jié)構(gòu)、環(huán)境等因素，主要以半經(jīng)驗取決于交通、基層結(jié)構(gòu)、環(huán)境等因素，主要以半經(jīng)驗半理半理論方法進行設(shè)計。論方法進行設(shè)計。 粒料基層的塊料路面設(shè)計曲線如圖粒料基層的塊料

9、路面設(shè)計曲線如圖11-211-2所示，半剛性基層的所示，半剛性基層的塊料路面設(shè)計曲線如圖塊料路面設(shè)計曲線如圖11-311-3所示（見所示（見P280P280） 第一節(jié)第一節(jié) 塊料及塊料路面塊料及塊料路面8 8、塊料路面的厚度設(shè)計、塊料路面的厚度設(shè)計 圖圖11-8 11-8 機制塊料路面典型結(jié)構(gòu)機制塊料路面典型結(jié)構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 塊料及塊料路面塊料及塊料路面 1 1、松散碎、松散碎( (礫礫) )石料類別石料類別 水結(jié)碎（礫）石材料水結(jié)碎（礫）石材料 （P270P270） 碎石（礫石）材料碎石（礫石）材料 填隙干壓碎石材料（包括大塊填隙干壓碎石材料（包括大塊 碎石基層）碎石基層） （P272P27

10、2） 高級級配碎石材料高級級配碎石材料 （P274P274） 泥結(jié)碎（礫）石泥結(jié)碎（礫）石（P271P271） 土土碎（礫）石混合料碎（礫）石混合料 泥灰結(jié)碎（礫）石泥灰結(jié)碎（礫）石（P272P272） 級配碎（礫）石級配碎（礫）石 （P272P272） 松散碎礫石材料既可用于路面基層，也可通過適松散碎礫石材料既可用于路面基層，也可通過適當(dāng)處理用于面層形成碎礫石路面當(dāng)處理用于面層形成碎礫石路面 第二節(jié)第二節(jié) 松散碎松散碎(礫礫)石材料及路面石材料及路面第二節(jié)第二節(jié) 松散碎松散碎(礫礫)石材料及路面石材料及路面p1、松散碎、松散碎(礫礫)石料類別石料類別碎石碎石是指符合工程要求的石料，經(jīng)開采并按

11、一定尺寸加工而是指符合工程要求的石料，經(jīng)開采并按一定尺寸加工而成的有棱角的粒料。成的有棱角的粒料。礫石礫石是指石料經(jīng)水流長期搬運而成的一定尺寸的無棱角的粒是指石料經(jīng)水流長期搬運而成的一定尺寸的無棱角的粒料。料。級配碎石級配碎石是指按一定級配要求設(shè)計的由碎石組成的材料。是指按一定級配要求設(shè)計的由碎石組成的材料。級配礫石級配礫石是指按一定級配要求設(shè)計的由礫石組成的材料。是指按一定級配要求設(shè)計的由礫石組成的材料。 按按嵌擠原則嵌擠原則或或密實原則密實原則形成強度，由形成強度，由C C和和 表征的內(nèi)摩擦力表征的內(nèi)摩擦力所決定的顆粒之間的聯(lián)結(jié)強度即構(gòu)成材料的結(jié)構(gòu)強度；所決定的顆粒之間的聯(lián)結(jié)強度即構(gòu)成材料

12、的結(jié)構(gòu)強度； 礦料顆粒之間的聯(lián)結(jié)強度一般要比礦料顆粒本身強度小很礦料顆粒之間的聯(lián)結(jié)強度一般要比礦料顆粒本身強度小很多，內(nèi)摩擦角多，內(nèi)摩擦角 一般因剪切體積膨脹受阻而比單純顆粒的表一般因剪切體積膨脹受阻而比單純顆粒的表面滑動的面滑動的摩阻角要大摩阻角要大，內(nèi)摩擦力受碎石料的強度、表面特，內(nèi)摩擦力受碎石料的強度、表面特征以及混合料的壓實度影響。征以及混合料的壓實度影響。 第二節(jié)第二節(jié) 松散碎松散碎(礫礫)石材料及路面石材料及路面2 2、松散碎、松散碎( (礫礫) )石料的強度特性石料的強度特性 圖圖10- -1 土碎（礫）石混合料三種物理狀態(tài)土碎（礫）石混合料三種物理狀態(tài)第二節(jié)第二節(jié) 松散碎松散碎

13、(礫礫)石材料及路面石材料及路面2 2、松散碎、松散碎( (礫礫) )石料的強度特性石料的強度特性 CBR CBR 值（無彎拉強度）值（無彎拉強度） 第二節(jié)第二節(jié) 松散碎松散碎(礫礫)石材料及路面石材料及路面3 3、松散碎、松散碎( (礫礫) )石料的強度指標(biāo)石料的強度指標(biāo) 4 4、松散碎、松散碎( (礫礫) )石料的應(yīng)力石料的應(yīng)力應(yīng)變特性應(yīng)變特性 抗壓回彈模量（通過三軸試驗測定）抗壓回彈模量（通過三軸試驗測定） E Er r=k=k1 1 k k2 2（MPaMPa） 材料的模量決定于材料的級配、形狀、表面構(gòu)造、密實度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

14、高，模量值愈大；棱角多和含水量等。一般密實度愈高，模量值愈大；棱角多/表面粗表面粗糙者有較高模量；當(dāng)細料含量不多時，含水量影響小。糙者有較高模量；當(dāng)細料含量不多時，含水量影響小。 不同的應(yīng)力水平下具有不同的塑性變形特征：在應(yīng)力水平較不同的應(yīng)力水平下具有不同的塑性變形特征：在應(yīng)力水平較低的情況下，塑性變形量較小，且在一定的荷載作用次數(shù)以后變低的情況下，塑性變形量較小，且在一定的荷載作用次數(shù)以后變形不再發(fā)展；應(yīng)力較大時，則形變隨作用次數(shù)迅速發(fā)展，并最終形不再發(fā)展；應(yīng)力較大時，則形變隨作用次數(shù)迅速發(fā)展，并最終導(dǎo)致破壞。導(dǎo)致破壞。 第二節(jié)第二節(jié) 松散碎松散碎(礫礫)石材料及路面石材料及路面5 5、松散

15、碎、松散碎( (礫礫) )石料的形變累積特性石料的形變累積特性 6 6、碎、碎( (礫礫) )石路面石路面 指指水結(jié)碎石路面水結(jié)碎石路面、泥（灰）結(jié)碎石路面泥（灰）結(jié)碎石路面以及以及密級配密級配的碎（礫）石路面的碎（礫）石路面等通常由碎石或礫石為主要路面等通常由碎石或礫石為主要路面材料鋪筑的能適應(yīng)材料鋪筑的能適應(yīng)中低等交通量中低等交通量的路面。的路面。碎碎( (礫礫) )石路面結(jié)構(gòu)強度石路面結(jié)構(gòu)強度形成特點表現(xiàn)為礦料顆粒之形成特點表現(xiàn)為礦料顆粒之間的聯(lián)結(jié)強度一般都要比礦料顆粒本身的強度小，間的聯(lián)結(jié)強度一般都要比礦料顆粒本身的強度小，在外力作用下，材料首先將在顆粒之間產(chǎn)生滑動和在外力作用下，材料

16、首先將在顆粒之間產(chǎn)生滑動和位移，使其失去承載能力而遭致破壞。位移，使其失去承載能力而遭致破壞。晴天時揚塵晴天時揚塵很大很大。第二節(jié)第二節(jié) 松散碎松散碎(礫礫)石材料及路面石材料及路面第二節(jié)第二節(jié) 松散碎松散碎(礫礫)石材料及路面石材料及路面結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性強度和穩(wěn)定性不僅與碎石集料的形狀及表不僅與碎石集料的形狀及表面特性有關(guān)，而且受面特性有關(guān)，而且受細料含量與性質(zhì)細料含量與性質(zhì)影響很大。影響很大。優(yōu)點優(yōu)點 投資不高，隨交通量的增加分期改善；投資不高，隨交通量的增加分期改善；缺點缺點 平整度差，易揚塵，泥結(jié)碎石路面雨天還平整度差，易揚塵，泥結(jié)碎石路面雨天還易泥濘。易泥濘。第二節(jié)第二節(jié) 松散碎

17、松散碎(礫礫)石材料及路面石材料及路面7 7、碎、碎( (礫礫) )石路面的特點石路面的特點 1 1）水結(jié)碎石路面（）水結(jié)碎石路面（P270P270）-1016cm 2 2）泥結(jié)碎石路面（）泥結(jié)碎石路面（P271P271）- 820cm 3 3）泥灰結(jié)碎石路）泥灰結(jié)碎石路面（面（P272P272）-石灰劑量為812% 4 4）級配碎礫石路）級配碎礫石路面（面（P272P272）-816cm第二節(jié)第二節(jié) 松散碎松散碎(礫礫)石材料及路面石材料及路面8 8、碎、碎( (礫礫) )石路面的類別石路面的類別 無結(jié)合料處治粒料（無結(jié)合料處治粒料（unboundunbound）在國外是一種應(yīng)在國外是一種應(yīng)

18、用極為普遍的筑路材料，廣泛用于柔性路面的基用極為普遍的筑路材料，廣泛用于柔性路面的基層和底基層，用于基層的常為較優(yōu)質(zhì)的碎石層。層和底基層，用于基層的常為較優(yōu)質(zhì)的碎石層。美國、澳大利亞及南非還把最佳級配的優(yōu)質(zhì)碎石美國、澳大利亞及南非還把最佳級配的優(yōu)質(zhì)碎石用于半剛性基層與瀝青面層之間，作為用于半剛性基層與瀝青面層之間，作為減少瀝青減少瀝青路面反射裂縫的措施路面反射裂縫的措施。我國也在多項大型工程中應(yīng)用了這類材料和結(jié)構(gòu)我國也在多項大型工程中應(yīng)用了這類材料和結(jié)構(gòu)作為作為柔性基層柔性基層，取得了較好的效果。，取得了較好的效果。 第二節(jié)第二節(jié) 松散碎松散碎(礫礫)石材料及路面石材料及路面9 9、優(yōu)質(zhì)級配碎石基層、優(yōu)質(zhì)級配碎石基層1、碎石、礫石及碎礫石三者有何不同？、碎石、礫石及碎礫石三者有何不同？2、何為碎（礫）石路面？請簡述碎（礫）石路面結(jié)構(gòu)強度形、何為碎（礫）石路面？請簡述碎（礫）石路面結(jié)構(gòu)強度形成的特點。成的特點。3、為什么可以采用級配碎石做高級路面的基層？有何好處與、為什么可以采用級配碎石做高級路面的基層？有何好處與缺點？缺點？4、塊料路面有何優(yōu)缺