路面工程演示教學

路基路面工程第八章碎、礫石路面基本內容§8-1§8-2§8-3§8-4§8-5§8-6§8-7§8-8碎、礫石路面的力學特性碎石路面與基層級配礫(碎)石路面優(yōu)質級配碎石基層碎(礫)石路面的養(yǎng)護塊料路面概述天然塊料路面機制塊料路面§8-1碎、礫石路面的力學特性一、碎、礫石路面的強度構成碎、礫石路面結構強度形成特點：1.礦料顆粒之間的聯(lián)結強度，一般比礦料顆粒本身強度小得多；2.在外力作用下，材料首先將在顆粒之間產生滑動和位移，使其失去承載能力而遭致破壞。(二)土-碎(礫)石混合料1.強度構成：主要靠顆粒之間通過壓實而得到嵌擠

(鎖結)作用，同時還部分依靠細料所提供的粘結作用。2.與強度和剛度相關的因素：顆粒尺寸分布、顆粒形狀和密實度以及細料的物理性質。3.強度組成原則：根據(jù)粗集料和細集料的比例不同，組成強度的原則不同。a.不含細料-按嵌擠原則；b-含適量的細料：按骨架密實原則；c.含大量細料-按密實原則。4.組成狀態(tài)：1)第一種狀態(tài)：僅含有少量或者不含細料；2)第二種狀態(tài)：含有適量的細料填滿集料間的孔隙；3)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。5.細粒含量對CBR和密實度的影響；6.細料的物理性質對混合料的強度和穩(wěn)定性的影響。土-碎石混合料強度組成的三種狀態(tài)

二、碎、礫石材料的應力-應變特性1.變形包括彈性變形和塑性變形兩部分；2.碎礫石材料的應力-應變特性具有明顯的非線性特征；3.采用三軸試驗進行測定；4.碎礫石材料的模量同材料的級配、顆粒形狀密實度等 因素和受力狀態(tài)有關，變動在100~700MPa；5.泊松比取決于主應力或偏應力和平均法向應力的比值，一般可取0.3~0.35。三、碎、礫石材料的形變累積碎、礫石混合料在重復應力作用下的塑性變形累積規(guī)律：1.當偏應力σd低于某一數(shù)值時，塑性變形隨作用次數(shù)增加而增加，且逐漸趨向穩(wěn)定。重復次數(shù)大于104次后，達到一平衡狀態(tài)，平衡狀態(tài)的應變量σd/σ3的比值大小有關。2.當偏應力較大時，塑性變形量隨作用次數(shù)增加而不斷增長，直至破壞。3.級配差，塑性變形大(孔隙率大粒料壓碎，孔隙率小，變形增大)。細料＜最大密實含量：塑性變形小(粗料的壓實性差)。定義：大小不同的軋制碎石從大到小分層鋪筑，灑水碾壓而成的路面結構：結構強度：決定嵌鎖力和石粉的粘結力。材料：碎石強度III級以上，粒徑＜0.6~0.8h。厚度：10~16cm。施工：攤鋪-碾壓(預、輕)-灑水碾壓(中壓)-嵌縫、灑水-重壓-封面(撒石屑)-灑水碾壓(中壓)-養(yǎng)護?！?-2

碎石路面與基層一、水結碎石路面特點：碎石質量和規(guī)格要求嚴格，碾壓方式嚴格，碾壓遍數(shù)較多，水穩(wěn)性好，耐磨耗性能差。用作面層較少，常用作瀝青路面的基層或整平層、聯(lián)結層(不撒封面，以加強聯(lián)接)影響碾壓質量的因素：石料性質、形狀、層厚、壓路機 類型和重量、碾壓行程與次數(shù)，以及灑水與鋪撒嵌縫 料的適時與否等。定義：以碎石作骨料，粘土為填充結合料，經壓實而成的路面結構。結構強度：嵌鎖力、土的粘結力。材料：骨料，強度III級以上，粒徑＜0.6~0.8mm(粒度比較整齊)。粘土：塑性指數(shù)12~15，含量<15%~18%。厚度：8~20cm(厚度大于15cm分兩層鋪)。施工：灌漿法、拌和法、層鋪法。特點：水穩(wěn)性差、透水性差。二、泥結碎石路面三、泥灰結碎石定義：以碎石為骨料，一定數(shù)量粘土和石灰作粘結填充料、經壓實而成的路面結構。結構強度：嵌鎖力、土和石灰的粘結力；材料：結合料＜20%；土、灰比：1:10；厚度：8~16cm；施工：同泥結碎石；特點：水穩(wěn)性優(yōu)于泥結碎石，可用作潮濕和中溫路段的瀝青路面基層。四、填隙干壓碎石基層干壓碎石是指將碎石材料撤鋪后直接壓實而成的結構層?！?-3級配礫(碎)石路面定義：級配礫(碎)石路面是一種由各種集料(礫石、 碎石、工業(yè)廢渣等)和土，按最佳級配原理摻配而成 的混合料，經攤鋪、修整、壓實后形成，是密實結 構。強度組成：摩阻力和粘結力。特點：具有一定的水穩(wěn)性和力學強度。

一、級配礫(碎)石路面與基層的厚度和材料路面厚度：一般8~16cm。材料：天然砂礫或較軟的碎石，不低于Ⅳ級，符合級 配要求。基層材料要求：中濕和潮濕應加石灰穩(wěn)定方可作基 層。符合級配要求。注意控制小于0.5mm細料含 量和塑性指數(shù)。二、級配礫(碎)石路面與基層的施工(1)準備工作；(2)備料運料；(3)鋪料；(4)拌和，邊拌邊灑水；(5)攤平；(6)碾壓。§8-4優(yōu)質級配碎石基層

無結合料處治粒料在國外是一種應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)質的碎石層。優(yōu)質級配碎石基層特點：碎石強度高、形狀接近立方體、 級配良好和壓實好。強度主要來源:碎石本身強度及碎石顆粒之間的嵌擠力。強度剛度評價指標：CBR值、回彈模量。。碎石基層質量決定因素：高質量的碎石，高密度的良好級 配和良好的施工壓實手段。材料的基本要求：壓碎值、小于0.5mm含量及其塑性指數(shù)、

級配?；貜椖Ａ渴潜碚骷壟渌槭瘎偠鹊闹匾笜思霸O計參數(shù)?！?-5碎(礫)路面的養(yǎng)護碎（礫）石路面養(yǎng)護的主要任務：在各種交通組成和交通 量的荷載作用下，使路面保持應有的強度和平整度。產生的病害：沉陷、松散、坑洞、車轍及裂縫等。磨耗層-是路面的表面部分，用以抵抗由車輪水平力和輪 后吸力所引起的磨損和松散，以及大氣溫度、濕度變化 等因素的破壞作用，并提高路面平整度。 磨耗層應具有足夠的堅實性和穩(wěn)定性，通常多用堅 硬、耐磨、抗凍性強的級配粒料來鋪筑。保護層-在磨耗層上面，用來保護磨耗層，減少車輪 對磨耗層的磨損。加鋪保護層是一項經常性措施保護層厚度一般不大于1cm。按使用材料和鋪設方法的不同，保護層分為穩(wěn)定保護層與松散保護層兩種?！?-6塊料路面概述定義：用塊狀石料或混凝土，預制塊鋪筑的路面稱為塊料 路面。主要優(yōu)點：堅固耐久、清潔少塵、養(yǎng)護修理方便。主要缺點：用手工鋪筑，難以實現(xiàn)機械化施工，塊料之間 容易出現(xiàn)松動，鋪筑進度慢，建筑費用高。構造特點：必須設置整平層； 塊料之間填縫料嵌填，使塊料滿足強度和穩(wěn)定 性的要求。整平層作用：用來墊平基礎表面及塊石底面，以保持塊石 頂面平整及緩和車輛行駛時的沖擊、振動作用。整平層材料：一般采用級配良好、清潔的粗砂或中砂，有 時采用煤渣或石屑以及水泥砂或瀝青砂作整平層。填縫料作用：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。材料：一般采用砂作填縫料，有時應用水泥砂漿或瀝青瑪蹄脂。塊料路面的強度構成：主要借基礎的承載力和石塊與石塊之間的摩擦力所構成?；鶎樱阂话悴捎昧Ａ匣鶎雍桶雱傂曰鶎?。破壞特征：粒料基層主要表現(xiàn)為使用年限內產生的永久變形量。半剛性基層主要是基層底面的彎拉應力超過材料的疲勞強度?！?-7天然塊料路面定義：用石料經修琢成塊狀材料鋪筑的路面稱天然塊料路面。分類：高級石塊路面、中級石塊路面、低級石塊路面。塊石面層的施工過程：放樣、攤鋪整平層、鋪砌石塊及嵌縫壓實。施工注意事項：1.攤鋪整平層時，應注意與鋪砌石塊進度相配合，不宜超前過多。2.鋪砌石塊時，應根據(jù)道路中線、邊線及路拱形狀，先鋪路緣石及導石，再掛線進行排砌。3.對于不整齊石塊、應先選用較大石塊鋪在路邊緣，然后用適當尺寸的石塊鋪砌中間，并使邊部縱向鋪砌進度適當超出中間部分。4.鋪砌的石塊應將平整的大面朝上，小頭豎直嵌入整平層一定深度，石塊之間必須靠緊、錯縫、表面平整，且石塊長邊應與行車方向垂直。在陡坡和彎道超高路段，應由低處向高處鋪砌。石塊鋪砌好并用路拱板檢驗合格后，即用填縫料嵌縫并加以夯打或碾壓，直到堅實穩(wěn)定無顯著變形為止?！?-8機制塊料路面

機制塊料路面：是用工廠預制的高強度、高精確度的 塊體緊密排列作為面層形成的路面。１.主要特點：

(1)路面采用的機制塊料本身具有良好的物理性能；

(2)具有良好的抗凍性和耐熱能力；

(3)具有良好的防滑性和安全性；63912171328 1415410 165 11 17機制塊料塊體基本形狀(4)塊體可手工鋪砌，也可使用機械設備，施工簡便，速 度快，不需養(yǎng)生，竣工后可立即開放交通；(5)路面適用范圍廣；(6)塊體可制成不同形狀，拼出各種圖案，配以適當顏色，

能美化橋面，與整個橋環(huán)境相協(xié)調，使之賞心悅目，減 少旅途中的精神疲勞；(7)選用各種顏色的機制塊料鋪砌在路面上，可做成各種 永久性的交通標志；(8)機制塊料路面壽命長，可超過二十年，且機制塊料可 重復利用，其殘值比其它類型路面大得多；(9)路面維修方便。２.機制塊料塊體形狀對路面結構的影響機制塊料路面由于其結構本身的特點，塊體形狀對路面的嵌鎖性能影響較大。平面嵌鎖：主要有摩擦嵌鎖；楔形作用和幾何作用。摩擦嵌鎖作用主要與塊體之間的接觸面積、側面的粗糙程 度和接觸寬度有關，楔形作用和幾何作用主要與平面形狀與縫寬有關。

復習思考題：一、名詞解釋1.碎礫石路面4.級配碎石

2.水結碎石5.磨耗層

3.泥結碎石6.保護層

二、思考題1.碎(礫)石結構層的強度構成特點是什么？2.簡述水泥結碎石路面的施工過程。3.泥結碎石路面灌漿施工的工序？4.試述級配礫（碎）石路面與基（墊）層的施工。5.何謂碎石路面?常用的碎石路面分幾種類型，各有什 么特點?6.簡述碎（礫）石路面的養(yǎng)護與維修。7.試述磨耗層、保護層其作用及施工方法。第九章無機結合料穩(wěn)定路面基本內容§9-1§9-2§9-3§9-4§9-5§9-6概述無機結合料穩(wěn)定材料的力學特性石灰穩(wěn)定類基層(底基層)水泥穩(wěn)定類基層工業(yè)廢渣穩(wěn)定基層半剛性路面面層§9-1概述定義：在粉碎的或原狀松散的土中摻入一定量的無 機結合料(包括水泥、石灰或工業(yè)廢渣等)和水，經 拌和得到的混合料在壓實與養(yǎng)生后，其抗壓強度 符合規(guī)定要求的材料稱為無機結合料穩(wěn)定材料， 以此修筑的路面稱為無機結合料穩(wěn)定路面。應用：主要用于路面結構的基層和底基層。石灰(水泥)穩(wěn)定類材料特點：1.具有一定的抗拉強度；2.環(huán)境溫度對半剛性材料強度的形成和發(fā)展有很大影響；3.強度和剛性都隨齡期增長，剛性為柔性材料的數(shù)倍，但又明顯小于水泥混凝土；4.干縮性和溫縮性大；5.穩(wěn)定細粒土時，抗沖刷能力差；6.耐磨性差。

§9-2無機結合料穩(wěn)定材料的力學特性

一.無機結合料穩(wěn)定材料的應力-應變特性1)無機結合料穩(wěn)定路面的重要特點之一是強度和模量隨 齡期的增長而不斷增長，逐漸具有一定的剛性性質。2)試驗方法：有頂面法、粘貼法、夾具法和承載板法等。試件：圓柱體試件和梁式(分大、中、小梁)試件。試驗內容：有抗壓強度、抗壓回彈模量、劈裂強度和劈 裂模量、抗彎拉強度和抗彎拉模量等。3)無機結合料穩(wěn)定材料的應力-應變特性與原材料的性質、 結合料的性質和劑量及密實度、含水量、齡期、溫度等 有關。4)應力-應變關系也呈現(xiàn)出非線性狀，模量是應力(偏應力和側限應力)函數(shù)；在應力級位低于極限荷載的50%~60%時，應力應變曲線可近似為線性的二、無機結合料穩(wěn)定材料的疲勞特性疲勞規(guī)律：(1)隨著應力比的增大，出現(xiàn)疲勞破壞的重復作用次數(shù)Nf降低；(2)重復應力級位相同時，Nf的變動幅度較大，表明試驗結果離散，但其概率分布基本符合對數(shù)正態(tài)分布；(3)通過回歸分析，可得到描述應力比和作用次數(shù)關系的疲勞方程；(4)當應力比為0.55時，重復作用次數(shù)達到107時尚未發(fā)現(xiàn)有疲勞現(xiàn)象；(5)當應力比＜0.75時，重復應力施加的頻率對試驗結果(即疲勞方程)的影響很微小。三、無機結合料穩(wěn)定材料的干縮特性干燥收縮--無機結合料穩(wěn)定材料因內部含水量變化而引起的體積收縮現(xiàn)象。干燥收縮的基本原理：混合料的水分會不斷減少。由此 發(fā)生的毛細管作用、吸附作用、分子間力的作用、材 料礦物晶體或凝膠體間層間水的作用和碳化收縮作用 等會引起無機結合料穩(wěn)定材料體積收縮。干縮特性的指標：干縮應變、干縮系數(shù)、干縮量、失水量、失水率和平均干縮系數(shù)。干縮性的影響因素：有結合料的類型和劑量、被穩(wěn)定材 料的類別、粒料含量、小于0.5mm的細顆粒的含量、 試件含水量和齡期等有關。通過大量試驗，不同材料的干縮系數(shù)排列次序：1.同一類無機結合料穩(wěn)定材料：穩(wěn)定細粒土＞穩(wěn)定粒料土＞穩(wěn)定粒料2.對穩(wěn)定粒料類：石灰穩(wěn)定類＞水泥穩(wěn)定類＞石灰粉煤灰穩(wěn)定類。3.對于穩(wěn)定細粒土：石灰土＞水泥土或水泥石灰土＞石灰粉煤灰土。四、半剛性材料的溫度收縮特性溫度收縮--組成半剛性材料的三個相，在降溫過程中 相互作用的結果，使半剛性材料產生體積收縮。固相：原材料中砂礫以上顆粒的溫度收縮系數(shù)較??； 粉粒以下顆粒，特別是粘土礦物的溫度收縮性較 大。液相：通過擴張作用、表面張力作用和冰凍作用三個作用過程，對溫度收縮性產生影響。溫度收縮試驗指標：溫縮應變、溫縮系數(shù)、溫縮量和平均溫度收縮系數(shù)影響因素：結合料類型和劑量、被穩(wěn)定材料的類別、粒料含量、齡期等有關?！?-3石灰穩(wěn)定類基層(底基層)石灰穩(wěn)定類基層--在粉碎的土和原狀松散的土(包括各種 粗、中、細粒土)中摻入適量的石灰和水，按照一定 技術要求，經拌和，在最佳含水量下攤鋪、壓實及養(yǎng) 生，其抗壓強度符合規(guī)定要求的路面基層。一、石灰穩(wěn)定土強度形成原理1)離子交換作用--石灰在溶液中電離出來的鈣離子(Ca2+)

就與土中的鈉、氫、鉀離子產生離子交換作用。使土 發(fā)生初期變化的主要原因。2)結晶作用--生成氫氧化鈣結晶網格，具有水硬性。3)火山灰作用--熟石灰的游離Ca2+與土中的活性氧化硅SiO2和氧化鋁Al2O3作用生成含水的硅酸鈣和鋁酸鈣的化學反應，是石灰土獲得強度和水穩(wěn)定性的基本原因。4)碳酸化作用--在土中的Ca(OH)2與空氣中的二氧化碳作用，大大提高了土的強度和整體性。

初期，主要表現(xiàn)為土的結團、塑性降低、最佳含水量增加和最大密實度減少等。后期主要表現(xiàn)為結晶結構的形成，從而提高其板體性、強度和穩(wěn)定性。2.石灰對土性質的影響1)塑性：由于離子交換作用，形成團粒結構，土的塑性指數(shù)可下降很多。2)壓實性：石灰的摻加，使土的最佳含水量增加而最大密實度降低。3)強度：石灰對土的影響，最主要的是提高強度。3.影響強度的因素

1)土質4)含水量

2)灰質5)密實度3)石灰劑量

6)石灰土的齡期

4.石灰土基層的應用

石灰穩(wěn)定土一般可以用于各類路面的基層或底基層。

石灰土因其水穩(wěn)定性較差不應做高速公路或一級公路的基層，必要時可以用作底基層。在冰凍地區(qū)的潮濕路段以及其他地區(qū)的過分潮濕路段，也不宜采用石灰土做基層。5.石灰穩(wěn)定土基層縮裂防治1)控制壓實含水量；2)嚴格控制壓實標準；3)溫縮的最不利季節(jié)是材料處于最佳含水量附近，而且溫度在0～-10oC時；4)干縮的最不利情況是石灰穩(wěn)定土成型初期；5)石灰穩(wěn)定土施工結束后要及早鋪筑面層，使石灰土基層

含水量不發(fā)生大變化，可減輕干縮裂隙；6)在石灰穩(wěn)定土中摻加集料(砂礫、碎石等)；7)為了防止基層裂縫的反射，國內外常采取以下措施：(1)設置聯(lián)結層；(2)鋪筑碎石隔離過渡層。6.石灰土混合料設計組成設計--根據(jù)強度標準，通過試驗選取合適的土，確定必需的或最佳的石灰劑量和混合料的最佳含水量。強度標準：根據(jù)公路等級及層位確定7d無側限抗壓強度?；旌狭系脑O計步驟：(1)制備同一種土樣、不同石灰劑量的石灰土混合料；(2)確定混合料的最佳含水量和最大干壓實密度；(3)按最佳含水量與工地預期達到的壓實密度制備試件， 進行強度試驗時，做平行試驗的試件數(shù)量應符合規(guī)定；(4)試件在規(guī)定溫度下保濕養(yǎng)生6d，浸水1d，進行無側限抗壓強度試驗。二灰碎石混合料拌合7．石灰土底基層的施工

施工包括：放樣、清底、 備料、配料、拌和、攤鋪、 整型、碾壓和養(yǎng)生等工序。

施工方法：路拌法和場拌法8．碎(礫)石灰土底基層

用石灰穩(wěn)定碎(礫)石土，簡稱碎(礫)石灰土。將拌和均勻的碎(礫)石灰土經攤鋪、整型、碾壓、養(yǎng)生后成型的底基層，稱碎(礫)石灰土底基層§9-4水泥穩(wěn)定類基層

一.概述在粉碎的或原狀松散的土(包括各種粗、中、細粒土)中，摻入適當水泥和水，按照技術要求，經拌和攤鋪，在最佳含水量時壓實及養(yǎng)護成型，其抗壓強度符合規(guī)定要求，以此修建的路面基層稱水泥穩(wěn)定類基層。 當用水泥穩(wěn)定細粒土(砂性土、粉性土或粘性土)時，簡稱水泥土。不能作為高速公路或一級公路的基層，只能用做底基層。在高等級的水泥混凝土路面板下，水泥土不能做基層。

二.強度形成原理1)水泥的水化作用在水泥穩(wěn)定土中，首先發(fā)生的是水泥自身的水化反應，從而產生出具有膠結能力的水化產物，這是水泥穩(wěn)定土強度主要來源。 硅酸三鈣：2C3S十6H20→C3S2H3十3CH

硅酸二鈣：2C3S十4H2O→C3S2H3十CH

鋁酸三鈣：C3A十6H2O→C3AH6

鐵鋁酸四鈣：C4AF十7H2O→C4AFH7

水泥水化生成的水化產物，在土的孔隙中相互交織搭接，將土顆粒包覆連接起來，使土逐漸喪失了原有的塑性等性質，并且隨著水化產物的增加，混合料也逐漸堅固起來。2)離子交換作用

Ca2+的電價高于K+、Na+等離子，從而取代了K+、Na+，同時Ca2+也因雙電層電位的降低，速度加快，因而使電動電位減小、雙電層的厚度降低，使粘土顆粒之間的距離減小，相互靠攏，導致土的凝聚，從而改變土的塑性，使土具有一定的強度和穩(wěn)定度。3)化學激發(fā)作用

氫氧化鈣對粘土礦物的激發(fā)作用，將進一步提高水泥穩(wěn)定土的強度和水穩(wěn)定性。

4)碳酸化作用

Ca(OH)2十CO2十nH2O＝CaCO3十(n十1)H2O

碳酸鈣生成過程中產生體積膨脹，也可以對土的基體起到填充和加固作用。三.影響強度的因素1)土質(1)強度隨土中的粘粒含量增加和塑性指數(shù)增大而降低，特別是對干縮和溫縮變形大。(2)強度隨土中的CaCO3含量增大而增大的趨勢。(3)強度隨土中的有機質含量增多而減小。(4)穩(wěn)定級配良好的集料效果優(yōu)于穩(wěn)定級配不好的集料。(5)小于0.075mm的顆粒含量愈多，水泥穩(wěn)定混合料的強度愈小。

土的類別和性質是影響水泥穩(wěn)定土強度的重要因素，各類砂礫土、砂土、粉土和粘土均可用水泥穩(wěn)定，但穩(wěn)定效果不同。一般要求土的塑性指數(shù)不大于17。2)水泥的成分和劑量水泥成分：(1)各種類型的水泥都可以用于穩(wěn)定土。

(2)水泥礦物成分是決定水泥土強度的主導因素。通常情況下硅酸鹽水泥的穩(wěn)定效果好，而鋁酸鹽水泥較差。

(3)隨水泥分散度的增大，其化學活性程度和硬化能力也有所增長，使水泥土的強度得到提高。(4)一般不采用快硬水泥或早強水泥（施工的時間要求）

水泥劑量：(1)水泥土的強度隨水泥劑量的增加而增長。(2)但過多的水泥用量，雖獲得強度的增加，在經濟上卻 不一定合理，存在一個經濟用量。應該注意，過多的水 泥，在效果上不一定顯著，且容易開裂。試驗和研究證 明，水泥劑量為4％～8％較為合理。(3)水泥劑量應根據(jù)技術和經濟兩個方面的因素綜合確定。

3)含水量(1)含水量對水泥穩(wěn)定土強度影響很大。(2)水泥土的含水量與密實度關系同素土一樣，對于一定的壓實功能，存在一個能達到最大密實度的最佳含水量。(3)相應于最大密實度的最佳含水量不是相應于強度最高的含水量。對于砂性土，最高強度含水量較最佳密實度的含水量?。欢鴮τ谡承酝?，則相反。4)施工工藝過程(1)拌和愈均勻，強度愈高。(2)從開始加水拌和到完成壓實的延遲時間，對水泥土的密實度和強度有很大的影響。(3)需要濕法養(yǎng)生。溫度愈高，強度增長愈快。四.材料要求及混合料組成設計1)材料要求土：壓碎值、顆粒最大粒徑及級配、細粒土的塑性指數(shù)等符合規(guī)范要求。水泥：宜選用終凝時間(宜大于6h)較長的硅酸鹽水泥，并且標號較低。2)混合料組成設計同石灰混合料的方法。五.水泥穩(wěn)定粒料施工施工包括：放樣、清底、備料、配料、拌和、攤鋪、整型、碾壓和養(yǎng)生等工序。施工方法：路拌法和場拌法。

水泥穩(wěn)定碎石拌和場拌和場冷料倉出料口水泥穩(wěn)定碎石拌和場遠境 拌和場水泥罐湖南醴潭路施工現(xiàn)場水泥穩(wěn)定碎石混合料運輸水泥穩(wěn)定碎石混合料攤鋪

水泥穩(wěn)定碎石混合料攤鋪水泥穩(wěn)定碎石混合料攤鋪湖南醴潭路施工現(xiàn)場水泥穩(wěn)定碎石混合料基層碾壓 水泥穩(wěn)定碎石混合料基層碾壓水泥穩(wěn)定碎石混合料基層碾壓 水泥穩(wěn)定碎石混合料基層養(yǎng)生湖南醴潭路施工現(xiàn)場

§9-5工業(yè)廢渣穩(wěn)定基層

一.概述意義：各城市的工礦單位常有大量廢渣需要處理。利用這些廢渣修路，既可解決城市中筑路材料來源的困難，又可為工廠解決廢渣的堆放和處理問題，具有較大的經濟意義。常用的工業(yè)廢渣主要有：(1)各種石灰下腳；(2)電石渣；(3)漂白粉下腳；(4)飛灰和爐底灰；(5)水淬渣；(6)各種煤渣；各種工業(yè)廢渣的主要成分：二氧化硅、氧化鋁或氧化鈣；活性二氧化硅和氧化鋁特性：本身在水中不會結硬，但在飽和的Ca(OH)2溶液中會產生火山灰反應，生成水化硅酸鈣和鋁酸鈣凝膠。石灰穩(wěn)定工業(yè)廢渣基層特點：水硬性、緩凝性、強度高、穩(wěn)定性好，成板體、且強度隨齡期不斷增加，抗水、抗凍、抗裂而且收縮性小，適應各種氣候環(huán)境和水文地質條件等特點。

二.對材料要求

結合料：主要是石灰或石灰下腳。

活性材料：在有水分存在時，能在常溫下和石灰起化學作用，使混合料強度逐漸增高。

骨料：粒料(礫料)三.工業(yè)廢渣基層的主要類型石灰煤渣基層(簡稱二渣)——用煤渣和石灰按一定配合比、加水拌和、攤鋪、碾壓而成的基層。在二渣中加入一定量的粗骨料成為三渣。石灰水淬渣基層(簡稱水淬渣基層)——水淬化鐵爐渣與石灰按一定配合比混合，加水拌勻、攤鋪、碾壓而成的基層。石灰粉煤灰土基層(二灰土)——以石灰、粉煤灰與土按一定配合比混合，加水拌勻、攤鋪、碾壓并養(yǎng)護而成型的一種基層結構。四.混合料組成設計混合料的設計方法和步驟，可參照石灰穩(wěn)定土進行。五.強度形成CaO(或MgO)+H2O→Ca(或Mg)(OH)2CaO(或MgO)+H2O＋CO2→Ca(或Mg)CO3＋H2OCa(或Mg)(OH)2+CO2→Ca(或Mg)CO3＋H2OCa(或Mg)(OH)2+SiO2→xCa(或Mg)O·ySiO2·zH2OCa(或Mg)(OH)2+Al2O3→xCa(或Mg)O·yAl2O3·zH2OCa(或Mg)(OH)2+SiO2+Al2O3→xCa(或Mg)O·yAl2O3·zSiO2·wH2O半剛性路面——是由水泥砂漿和乳化瀝青(渣油)兩種結合料組成的新型路面結構。特點：提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、尤其是對抵抗永久變形有很大的改善。適用于：公共汽車站、停車場、收費站等車轍現(xiàn)象比較嚴重的場所?！?-6半剛性路面面層在施工中應注意以下事項：拌和：半剛性路面材料有三道拌和工序，其順序是水泥砂漿的拌制，水泥砂漿與礦料的拌和，以及水泥砂漿、乳化瀝青(渣油)混合料的拌和。攤鋪：拌制的水泥砂漿、乳化渣油混合料最好用攤鋪機攤鋪，條件不允許時，也可用人工攤鋪，但人工攤鋪時不得揚鍬甩料，以避免混合料的離散。整平時也不應過多地用刮板攤料，防止瀝青膜的剝落。碾壓：早期養(yǎng)護：復習思考題：一、名詞解釋1.無機結合料路面2.半剛性基層3.石灰穩(wěn)定土4.水泥穩(wěn)定土5.工業(yè)廢渣穩(wěn)定類基層6.路拌法7.廠拌法

二、思考題1.無機結合料穩(wěn)定路面？其特點是什么？有哪幾類半剛性基層？2.試分析無機結合料穩(wěn)定土的收縮特性，其對道路性能有何影響，如何減輕基層的縮裂？3.石灰穩(wěn)定類基層的強度形成原理，影響其強度的因素。4.水泥穩(wěn)定類基層的強度形成原理，影響其強度的因素。5.石灰和水泥的劑量是怎樣確定的?為保證施工質量，應注意些什么。6.試總結水泥穩(wěn)定類與石灰穩(wěn)定類基層施工工藝的區(qū)別？7.工業(yè)廢渣類基層有幾種？簡述其施工工藝。8.試述二灰穩(wěn)定類基層的材料組成。各材料的基本配比范圍。簡述二灰穩(wěn)定土混合料設計的步驟？9.簡述石灰土基層的縮裂現(xiàn)象及防治措施。10.石灰土基層的施工程序。第十章瀝青路面基本內容§10-1概述§10-2瀝青路面材料的力學特性與溫度穩(wěn)定性§10-3對瀝青路面材料的要求§10-4瀝青路面的施工與質量控制§10-5彈性層狀體系理論概述§10-6瀝青路面的破壞狀態(tài)與設計標準§10-7瀝青路面結構組合設計§10-8新建瀝青路面的結構厚度計算§10-9路面結構的剪應力計算§10-10瀝青路面改建設計§10-1概述

一、基本概念瀝青層－－在礦質材料中以各種方式摻入瀝青材料鋪筑而成的路面結構層，統(tǒng)稱為瀝青層。瀝青路面－－在柔性基層、半剛性基層上，鋪筑一定厚度的瀝青混合料作面層的路面結構。優(yōu)點：表面平整、耐磨、行車舒適； 施工期短；護維修簡便； 適宜于分期修建。1.屬于柔性路面，其強度與穩(wěn)定性在很大程度上取決 于土基和基層的特性。瀝青路面的抗彎拉強度較低， 要求路面的基礎應具有足夠強度和穩(wěn)定性。2.瀝青及瀝青混合料的物理力學性質受溫度、荷載大小和荷載作用時間長短的影響很大。3.按密實或嵌擠原則組成的各類瀝青面層，對組成材 料的規(guī)格和性能以及混合料的組成各有不同的要求， 不同組成的混合料，其路用性能不同。二、瀝青路面基本特性4.瀝青路面的透水、透氣性小，必需提高基層的水穩(wěn)性能。5.瀝青路面在寒冷地區(qū)應設置防凍層。6.宜在瀝青路面下設置瀝青混合料的聯(lián)結層，提高路面的抗彎拉和抗疲勞開裂的能力。7.采取措施加強面層與基層的粘結。設計原則－－礦料按密實級配原則設計，以最大密實度。

強度構成－－主要依靠瀝青與礦料的粘聚力，礦料的嵌 擠力和內摩阻力為輔。 特點：混合料耐久性較差，但熱穩(wěn)定性較好2)嵌擠類：設計原則－－礦料按嵌擠原則設計強度構成－－主要依靠骨料礦料之間相互嵌擠所產生的內 摩阻力，粘聚力則起次要作用。 特點：熱穩(wěn)定性較好，空隙率較大、宜滲水、耐久性較 差。

三、瀝青路面分類1.按強度構成原理分類1)密實類：根據(jù)孔隙率大小分閉式、開式2.按施工工藝的分類1)層鋪法－－用分層灑布瀝青，分層鋪撒礦料和碾壓的方法。2)路拌法－－在路上用機械將礦料和瀝青材料就地拌和、攤鋪碾壓成型。3)廠拌法－－規(guī)定級配的礦料和瀝青材料在工廠用專用設備加熱拌和，然后運到工地攤鋪碾壓成型。3.按瀝青路面技術特性分類1)瀝青表面處治－－用瀝青和集料按層鋪法或拌和法鋪筑而成厚度不超過3cm的瀝青路面2)瀝青貫入式－－用瀝青貫入碎（礫）石而成的。結 構層厚度不同，分為深貫入(厚6—8cm)和淺貫入

(厚4—6cm)。3)瀝青碎石－－是指碎石同瀝育相拌和后構成的一種 瀝青面層或基層。按最大粒徑的尺寸分為：粗粒式、 中粒式和細粒式。4)瀝青混凝土－－是由摻入礦粉、具有良好級配的集 料同瀝青均勻拌和后鋪筑而成的一種密實型結構層。 按最大顆粒的尺寸分為：粗粒式、中粒式、細粒式和砂粒式等類型，其最大公稱粒徑分別為25mm以上、16或19mm、10或13mm和5mm。4.其它瀝青混凝土的類型：(1)瀝青瑪碲脂碎石（SMA)－－由瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦 粉及少量的細集料組成的瀝青瑪碲脂填充間斷級配的粗 集料骨架間隙而組成的瀝青混合料。主要功能：1)抗滑性能好；2)有很好的高溫穩(wěn)定性和耐久性（壽命長20%以上）；3)對帶釘輪胎的磨耗抗力好；4)可用于鋪筑底面層，也可以鋪筑表面層，特別用于鋪薄面層；5)攤鋪和壓實性能好。(2)多孔隙瀝青混凝土表面層（PAWC）－－是一種壓實 后含有大約20%孔隙的瀝青混合料，從而在層內形成一 個水道網。（開級配磨耗層OGFC或稱為排水瀝青混凝 土磨耗層或透水瀝青混凝土磨耗層）。5.按級配原則構成的瀝青混合料其結構有下列三種組成：(1)懸浮密實結構：由連續(xù)級配礦質混合料組成的密實混合料，(2)骨架空隙結構：較粗石料彼此緊密相接，較細粒料的數(shù)量較少，不足以充分填充空隙。(3)骨架密實結構：綜合以上兩種方式組成的結構。選擇依據(jù)：1)根據(jù)任務書要求2)工程特點3)材料供應情況4)施工機具、勞力和施工技術條件等選擇原則：根據(jù)路面使用要求和施工的具體條件，按技術經濟原則綜合考慮四、瀝青路面類型的選擇五、瀝青路面設計任務與內容瀝青路面的設計任務：確定經濟合理的路面結構，使之承 受交通荷載和環(huán)境因素的作用，在預定的使用期限滿足 各級公路相應的承載能力、耐久性、舒適性、安全性和 環(huán)保的要求。路面設計內容：1.原材料選擇；2.混合料配合比設計和設計參數(shù)測試與確定；3.路面結構層組合與厚度計算；4.路面結構的方案比選?！?0-2瀝青路面材料力學特性與溫度特性

一、瀝青混合料強度特性表征瀝青混合料的力學強度參數(shù)有：抗壓強度、抗剪強度、

抗拉（包括彎拉）強度。1.抗剪強度摩爾(Mohr—Coumbnb)強度理論

c

tg

材料在外力作用下不產生剪切破壞條件為：

max

c

tg

由拉、壓試驗確定時有：c

2

c

t

c

tc和υ是表征路面材料抗剪強度的兩項參數(shù)，通過直接 剪切試驗，三軸試驗或拉、壓試驗確定。粘結力取決于：

(1)瀝青的粘度；

(2)瀝青用量；

(3)溫度和剪切速率；

(4)細料。)

arcsin(

c

t12.抗拉強度抗拉強度主要由混合料中結合料的粘結力提供測定：直接拉伸試驗 間接拉伸試驗即劈裂試驗抗拉強度由下式計算確定瀝青混合料在常溫下，抗拉強度隨瀝青含量和加荷速 率的增加而增加，隨針入度和溫度的增加而下降瀝青混合料在負溫下，抗拉強度隨瀝青針入度和溫度 的降低會略有下降

t

2P

hD

3.抗彎拉強度路面材料的抗彎拉強度通常采用三分點加載。材料的 抗彎拉強度按下式計算：瀝青混合料的抗彎拉強度取決于所用材料的性質及結 構破壞過程的加荷狀況。另外，溫度狀況對抗彎拉 強度有很大的影響。

Plbh2

t

二、瀝青混合料的應力－應變特性1)應力－應變關系?瀝青及瀝青混合料的應力－應變關系具有隨溫度和荷載作用時間而變化的特性，具有粘彈性性狀。?隨施加荷載的大小和作用時間的不同，表現(xiàn)出不同的彈性性質、粘彈性性質和粘彈塑性性質。?瀝青及瀝青混合料的力學特性受溫度與加載時間的影響較大。蠕變－－是材料在應力保持不變時，變形隨作用時 間而發(fā)展的過程應力松弛－－是變形物體在恒定應變下應力隨時間 而自動降低的過程（內部流動的結果）松弛時間－－保持該階躍變形條件下，施加產生階 躍變形的應力隨時間逐漸下降，直到施加階躍變 形前的應力狀態(tài)所需要的時間

Et

t,T2)勁度模量勁度模量－－瀝青和瀝青混合料在給定溫度和加荷時間 條件下的應力與總應變的比值當加荷時間短或溫度較低時，材料處于彈性狀態(tài)。加荷時間很長或溫度較高時，則表現(xiàn)為粘滯性狀態(tài)。中間過渡段兼有彈一粘性狀態(tài)。溫度與加荷時間對勁度的影響具有等效互換性。St,T

三、瀝青混合料的疲勞特性疲勞－－對于彈性狀態(tài)的路面材料承受重復應力作用 時，可能在低于靜載一次作用下的極限應力值時出 現(xiàn)破壞，這種材料強度的降低現(xiàn)象稱為疲勞疲勞破壞－－疲勞的出現(xiàn)，是由于材料微結構的局部 不均勻，誘發(fā)應力集中而出現(xiàn)微損傷，在應力重復作用之下微量損傷逐步累積擴大，終于導致結破壞，

稱為疲勞破壞疲勞強度－－在一定的重復作用次數(shù)下，材料結構出 現(xiàn)疲勞破壞的重復應力值疲勞壽命－－在一定的重復應力作用下，材料結構出現(xiàn)疲勞破壞的重復作用次數(shù)疲勞極限－－材料在應力重復作用一定次數(shù)(例如

106～107次)后，疲勞強度不再下降，趨于穩(wěn)定值， 此穩(wěn)定值稱為疲勞極限。當重復應力低于此值時， 材料可經受無限多次的作用而不出現(xiàn)破壞疲勞試驗方法控制應力試驗——材料的疲勞破壞往往以試件出現(xiàn)斷裂為標志。控制應變試驗——并不會出現(xiàn)明顯的疲勞破壞現(xiàn)象， 可以以勁度模量下降到初始模量值的50％作為疲 勞破壞的標準。疲勞壽命A(

r

N)r

采用控制應力試驗方法可以用以下方程估算材料的采用控制應變試驗方法可以用以下方程估算材料的但是從試驗結果看來，有同控制應力試驗方法相反 的規(guī)律，即隨著溫度的升高(即勁度降低)，材料 的疲勞壽命反而增加。厚的面層（15cm以上），應采用控制應力試驗方法薄面層（5cm以下），應采用控制應變試驗方法f1b疲勞壽命1Nf

C()d四、瀝青路面的溫度狀態(tài)1.大氣的溫度在一年四季和一晝夜之間發(fā)生著周期性的變化，2.受大氣直接影響的路面溫度也相應地在一年之間和一日之間發(fā)生著周期性的變化。3.路表面溫度變化與氣溫變化大致是同步的，但是由 于部分太陽輻射熱被路面所吸收，路表面的溫度較 氣溫高，尤其是瀝育路面，由于吸熱量高，溫度增 值的幅度超過水泥混凝土路面。4.面層結構內不同深度處的溫度同樣隨氣溫的變化呈周期 性變化，升降的幅度隨深度的增加而減小，其峰值的出 現(xiàn)也隨深度的增加而越來越滯后。5.一年四季面層不同深度處的溫度還隨氣溫的變化而經歷著年變化。影響路面結構內溫度狀況的因素有：外部條件:主要是氣象條件，如太陽輻射、氣溫、風速、降水量和蒸發(fā)量等。內部因素:則為路面各結構層材料的熱物理特性參數(shù)，如熱傳導率、熱容量和對輻射熱的吸收能力等。溫度狀況預估方法：（1）統(tǒng)計方法（2）理論法五、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性瀝青混合料高溫穩(wěn)定性－－指混合料在荷載作用下抵抗永久變形的能力。車轍－－路面結構及土基在行車荷載作用下的補充壓實， 以及結構層中材料的側向位移產生的累積永久變形。1.瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性的影響因素(1)集料級配；(2)集料的顆粒形狀；(3)瀝青的品種；(4)混合料的瀝青含量；(5)混合料剩余空隙率；(6)環(huán)境；因素因素變化因素變化對車轍的影響集料表面紋理級配形狀粒徑光滑→粗糙連續(xù)→間斷圓滑→棱角最大粒徑增大減小減小減小減小瀝青結合料粘度勁度敏感性增大增大減小減小減小增大混合料瀝青含量空隙率集料間隙率VMA）增加增加增加增大增大增大環(huán)境溫度應力/應變狀態(tài)交通量交通渠化基層強度雨水升高增大增加嚴重增大干燥→潮濕增大增大增大增大減小增大瀝青混合料車轍的影響因素2.瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的評價1)評價混合料抵抗永久變形能力指標：(1)以相應某一應變量的應力大小來定義其穩(wěn)定性；(2)以作用應力和累積變形量的比值來定義其穩(wěn)定性；(3)以材料的抗剪強度參數(shù)，粘結力和內摩阻力來定義其穩(wěn)定性。

2)常用評價方法：(1)無側限抗壓強度法－－以瀝青混合料在不同溫度下 的抗壓強度比值來表示熱穩(wěn)定性控制塑性變形指標(2)馬歇爾試驗－－以瀝青混合料在60℃條件下的馬歇爾穩(wěn)定度和流值來評價高溫穩(wěn)定性R20R50K

)

2

2

h

Dtan(

4R

馬歇爾試驗(次/min)

C1

C2(60

45)

42

D60

D45DS

(3)三軸試驗－－以材料的抗剪強度參數(shù)，粘結力和內 摩阻力來定義其穩(wěn)定性

c

tg

(4)蠕變試驗方法－－以作用應力和累積變形量的比值 （蠕變模量）來定義其穩(wěn)定性(5)輪轍試驗－－模擬車輪荷載在路面上行駛而形成車 轍的構成試驗方法3.提高高溫穩(wěn)定性的措施1)提高內摩阻力的方法(1)增加粗顆粒含量或減少剩余空隙率，使粗礦料形成空間骨架結構(2)采用具有豐富的棱角和發(fā)達的紋理構造，能形成緊密的嵌擠作用，有利于增強穩(wěn)定性2)提高粘結力的方法(1)適當提高瀝青材料的粘稠度（特別是采用改性瀝青）(2)控制瀝青與礦粉的比值，嚴格控制瀝青用量(3)采用具有活性的礦粉，改善瀝青與礦料的相互作用(4)在瀝青中摻入聚合物（天然橡膠、合成橡膠、聚異丁 烯、聚乙烯等）瀝青針入度試驗瀝青軟化點試驗瀝青延度試驗六、瀝青路面的低溫抗裂性瀝青路面的低溫抗裂性－－指瀝青 混合料抵抗溫度變化（降溫）生 產的收縮應力的能力。按產生原因分類：1)低溫開裂2)溫度疲勞開裂3)溫縮型反射裂縫1.影響低溫抗裂性的因素(1)環(huán)境溫度與荷載作用的時間；(2)瀝青性質及瀝青混合料結構；(3)抗拉強度與勁度模量。2.評價方法1)開裂溫度預估－－通過某溫度時瀝青路面產生的拉應力與瀝青混合料的抗拉強度的對比來預估路面的開裂溫度。從而判斷其低溫縮裂的可能性。mixT

ST0(

T,t)

(T)dT

x(T)

2)變形與變形能力對比－－根據(jù)瀝青面層的相對延伸率 與瀝青混合料的極限相對延伸率對比，以判斷瀝青混 合料抗裂性。 認為開裂的主要原因是溫度急驟下降時瀝青混合料 的變形能力不足引起的。3)開裂統(tǒng)計法－－通過野外調查研究，建立低溫開裂指 數(shù)與各種因素的統(tǒng)計關系，進而進行開裂性的評定

1

2

T1

T2

1

試驗方法測定參數(shù)模擬現(xiàn)場條件易用性試驗結果用于 力學模型對老化和水分 的適用性間接拉伸低溫拉伸應力/應變特 性；抗拉強度不易間接中等常應變速率直 接拉伸拉伸應力/應變特性； 抗拉強度不易間接中等直接拉伸蠕變拉伸應力/應變特性； 抗拉強度不易間接中等梁彎曲應力/應變特性；抗拉 強度不易間接低等約束試件溫度 應力低溫溫度應力特性；抗拉強度；斷裂溫度是易直接中等熱脹縮系數(shù)熱膨脹/收縮系數(shù)是易

間接（與拉伸應力/應變特性 聯(lián)合應用）中等

*C積分能量釋放率不易間接中等低溫開裂試驗方法評價3.提高瀝青路面低溫抗裂性的措施1)使用稠度較低、溫度敏感性低的瀝青2)減小空隙率，減緩瀝青的老化3)增加瀝青層厚度減少或者減緩路面開裂4)采用瀝青路面面層上用瀝青－橡膠混合料鋪設10mm的 薄層，構成應力吸收膜，提高路面抗拉強度和減少溫度 對路面開裂的影響。5)在瀝青路面面層與基層之間，用瀝青－橡膠混合料鋪設應力吸收膜，能有效的防止路面的反射裂縫。6)在瀝青中摻入橡膠等高聚物，也能大大提高混合料的低溫抗裂性能。七、瀝青路面的水穩(wěn)性瀝青路面的水穩(wěn)性－－指瀝青混合料抵水作用的能力。1.影響水穩(wěn)性的原因(1)瀝青混合料的空隙率(2)瀝青與碎石之間的粘結力(3)沒有路面結構排水和不設置有效的防水層(4)降水量、交通量和交通組成，以及行車速度。2.評定指標與方法1)瀝青與礦料的粘附性試驗2)瀝青混合料的水穩(wěn)性試驗(1)浸水馬歇爾試驗；(2)浸水車轍試驗；(3)凍融劈裂試驗。瀝青與礦料粘附性試驗3.減少瀝青路面水破壞的措施1)瀝青面層的各層都用空隙率應不大于5%的瀝青混凝土2)提高瀝青與礦料的粘結力，加入消石灰和水泥、抗剝落劑等3)提高壓實標準，增加現(xiàn)場空隙率控制指標4)路面結構中設排水層或防水層§10-3對瀝青路面材料的要求

一、對原材料的要求1.瀝青材料－－瀝青標號選擇應考慮道路所在地區(qū)的氣候 條件、交通量以及混合料的類型2.粗集料－－對粗集料性質的要求主要有：強度、磨耗性、

形狀、表面紋理及礦料同瀝青問的粘附性等。3.細集料－－瀝青混合科中的細集料可用天然砂、人工砂 及石屑。4.填料－－對礦粉不要求太細，過細了施工的和易性差， 對水的穩(wěn)定性也降低，但過粗會使礦料與瀝青問的作用 不充分，不利于性能的改善。

二、瀝青混合料的組成設計1.瀝青混合料配合比設計階段包括：1)目標配合比設計階段2)生產設計配合比設計階段3)生產配合比驗證階段2.瀝青混合料配合比設計內容：確定瀝青混合料的材料品種、礦料級配和瀝青用量3.配合比設計的目標：1)高溫穩(wěn)定性2)低溫抗裂性3)耐久性4)抗滑性5)抗疲勞性6)工作度（施工的和易性）瀝青混合料組成4.配合比的設計方法與步驟：1)材料準備：2)礦質混合料的配合比組成設計：(1)確定瀝青混合料類型；(2)確定礦料的最大粒徑D（根據(jù)層厚h）；(3)確定礦質混合料的級配范圍；(4)礦質混合料配比計算。3)通過馬歇爾試驗確定瀝青混合料的最佳瀝青用量：(1)制備試件；(2)測定物理、力學指標；(3)馬歇爾試驗結果分析。a.繪制瀝青用量與物理力學指標關系圖；以瀝青為橫坐標，以密度、空隙率、飽和度、穩(wěn)定度、流值為縱坐標。b.求取對應于穩(wěn)定度最大值的瀝青用量a1、對應于密度最 大的瀝青用量a2以及對應于規(guī)定空隙率范圍中值瀝青用 量a3，并計算三者的平均值OAC1；c.求取各項指標符合瀝青混合料技術要求的瀝青用量OACmin～OACmax的中值OAC2；d.綜合考慮OAC1和OAC2。確定最佳瀝青用量。4)進行水穩(wěn)性檢驗：5)抗車轍能力檢驗：§10-4瀝青路面的施工與質量控制熱拌瀝青混合料施工瀝青混合料攤鋪機瀝青混合料拌和瀝青混合料拌和與運輸§10-5彈性層狀體系理論概述

一、基本假設（1）各層是連續(xù)的、完全彈性的、均勻的、各向同性的，以及位移和形變是微小的；（2）最下一層在水平方向和垂直向下方向為無限大，其上各層厚度為有限、水平方向為無限大；（3）各層在水平方向無限遠處及最下一層向下無限深處，其應力、形變和位移為零；（4）層間接觸情況，或者位移完全連續(xù)（稱連續(xù)體系），

或者層間僅豎向應力和位移連續(xù)而無摩阻力（稱滑動體 系）；（5）不計自重。二、解題方法由于層狀體系和豎直荷載都軸對稱于荷載軸，可以采用圓柱坐標來簡化計算。在圓柱坐標(γ，θ，z)中，體系的微分單元上作用有：三個法向應力σγ(徑向)、σθ(切向)、σz(豎向)三對剪應力τγz=τzγ，τγθ=τθγ，τθz=τzθ。當作用荷載為軸對稱荷載時：τγθ=τθγ=0，τθz=τzθ=0。

r

zr

rz

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z?平衡方程?物理方程?幾何方程

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§10－6瀝青路面的破壞狀態(tài)與設計標準

一、瀝青路面的主要破壞模式1.沉陷－－路面在車輪荷載作用下,其表面產生較大凹陷變形（有時凹陷兩側伴有隆起現(xiàn)象）。2.車轍－－路面在行車輪帶處形成凹陷（高級路面的主要破壞形式）。3.疲勞開裂－－路面在正常使用情況下，路表無顯著永久變形而出現(xiàn)的裂縫。4.推移（剪切變形）－－瀝青路面材料沿行車方向發(fā)生剪切或拉裂破壞而出現(xiàn)推擠和擁起的現(xiàn)象（擁包、波浪）。5.低溫縮裂（反射裂縫）－－低溫時，材料因收縮產生拉 應力超過材料的強度所致，同荷載因素無關。沿著路面 縱向一定距離出現(xiàn)的間隔性橫向裂縫。6.松散和坑槽－－松散是路表面集料的松動、散離現(xiàn)象； 坑槽是松散材料散失后形成的凹坑。二、瀝青路面的設計指標1.疲勞開裂面層底面拉應力(或拉應變)作為指標：水泥(或石灰等)穩(wěn)定類基層：2.車轍（永久變形）采用荷載作用下路基路面結構層內永久變形的總和于等于容許永久變形量作為設計標準：lp

lp

r1

r1

r1

r1

r2

r2

r2

r2

有些設計方法，采用路基頂面的豎向壓縮應變作為指標：3.路表回彈彎沉

z

z

采用荷載作用下的路表回彈彎沉量小于容許回彈彎沉量作 為設計標準：

le

le

以上三項指標為主要指標，具有全局性意義。4.面層剪切滑移面層結構中產生的剪應力小于等于特定環(huán)境下(主要是溫度)材料的抗剪強度：5.面層斷裂徑向拉應力小于等于面層材料的抗拉強度：

r

r

該三項僅影響面層的次要指標，指導面層材料組成設計。6.低溫縮裂這是一項同荷載因素無關的設計指標。低溫時，面層材料因收縮受阻而產生的溫度應小于等于 該溫度時材料的抗拉強度：

rt

rt

§10-7瀝青路面結構組合設計結構組合設計：按照當?shù)卦O計前提條件（交通組成、環(huán)境、土基條件、材料特性），根據(jù)對路面的基本要求和設計原則，依照彈性層狀體系理論對應力應變分析的結論，對用不同材料組成的路面各結構層進行合理安排。結構組合設計的原則：1.一般考慮1)路線、路基和路面要作總體設計；2)因地制宜、合理選材；3)方便施工、便于養(yǎng)護；4)分期修建、逐步提高；5)注意與排水設計相結合。2.根據(jù)各結構層功能選擇結構層次3.各結構層模量和強度應同輪載應力和應變沿深度的分布相適應4.顧及各結構層本身的特性及其與相鄰層次的相互影響5.考慮水溫狀況的影響6.適當?shù)膶訑?shù)和層厚§10-8新建瀝青路面的結構厚度計算

一、設計方法與計算圖式我國現(xiàn)行瀝青路面設計方法：以雙圓豎直均布荷載作用下 的彈性層狀連續(xù)體系理論為基礎，對于二級及其以上等 級公路，以路表彎沉和瀝青混凝土、半剛性基層底部拉 應力為設計指標；對于三級及其以下公路，以路表彎沉 為設計指標；對于重載交通路面宜檢驗瀝青混合料的抗 剪切強度。計算圖式二、設計彎沉的確定

輪載作用下雙輪輪隙中心處的路表回彈彎沉值大小，反映了路基路面結構的整體承載能力。在達到相同損壞程度時，回彈彎沉值的大小同該路面結構的累計荷載重復作用次數(shù)(即使用壽命)成反比。彎沉測定方法：彎沉儀、自動彎沉儀、落錘式彎沉儀等。1.路表彎沉的變化規(guī)律第一階段特點：彎沉減小第二階段特點：彎沉不斷增大為趨勢第三階段特點：彎沉以比較緩慢的速度增長，即穩(wěn)定發(fā)展階段2.使用期未不利季節(jié)的路表回彈彎沉容許彎沉值－－將路面于使用期末不利季節(jié)，在設計標準軸截作用下容許出現(xiàn)的最大回彈彎沉值。

容許彎沉值與路面使用壽命的關系可通過調查測試確定。路面破壞狀況的確定取決于路面使用性能要求或達到使用性能要求的經濟能力。我國外觀等級分為五級，以第四外觀等級作為路面臨界破壞狀態(tài)。外觀等級外觀狀況路面表面外觀特征一好堅實、平整、無裂縫、無變形二較好平整、無變形、少量發(fā)裂三中平整、無變形、有少量縱向或 不規(guī)則裂縫四較壞無明顯變形，有較多縱橫向裂 縫或局部網裂五壞連片嚴重龜（網）裂或伴有車 轍、沉陷瀝青路面外觀等級描述3.設計彎沉值路面容許彎沉值作為設計指標存在的問題：1)對于施工的檢驗標準不明確；2)設計指標與無損傷狀態(tài)下的設計參數(shù)不一致。采用設計彎沉的意義：1)設計彎沉與路面設計參數(shù)相配合；材料設計參數(shù)是在材料無疲勞損傷時獲得的，在路面設計計算時的路面的疲勞損傷不明顯。2)設計控制與驗收指標統(tǒng)一。使竣工驗收時，路面結構的狀態(tài)與標準有可比性。關系ld

l0

lR/AT

lR/1.2影響彎沉變化的因素:路基路面結構層的材料性質、施工因素、環(huán)境因素、 濕度、溫度、結構組合、交通組合等。相對彎沉AT－－將竣工的路表彎沉l0取為1，將其后各 年標準狀態(tài)下的彎沉值lT與l0的比值

AT

lT/l0設計彎沉ld與竣工驗收彎沉l0及容許彎沉lR之間有下列設計彎沉值：根據(jù)設計年限內一個車道上預測通過的累計 當量軸次、公路等級、路面結構類型而確定的路表設計 彎沉值。式中：Ne－－設計年限內一個車道的累計當量軸次

Ac――公路等級系數(shù)；

As――面層類型系數(shù)；

Ab――路面結構類型系數(shù)(0.01mm)AcAsAb

0.2eld

600N

三、標準軸載與軸載換算標準軸載——我國路面設計以雙輪組單軸載100KN為標 準軸載。即BZZ－－100。等效換算原則：1.換算以達到相同的臨界狀態(tài)為標準2.對某一種交通組成，不論以哪種軸載的標準進行軸載換算，由換算所得軸載作用次數(shù)計算的路面厚度是相等的。N

ccni(Pi812''')P

Ki

1①以設計彎沉值為設計指標及瀝青層層底拉應力驗算時：

K i

1P②當進行半剛性基層的層底拉應力驗算時：在設計年限內，一個車道上的累計當量軸次Ne可按下式 計算：

t

Ne

N1

r四、綜合修正系數(shù)應用彈性層狀體系理論求得的理論值與實測彎沉值之間存在一定偏差。偏差呈現(xiàn)的規(guī)律：當路基剛度較低時，由理論公式算得的 面層厚度偏大；而當路基剛度較高時，則由理理論算得 的面層厚度偏薄。主要原因：路面的力學性質與彈性層狀體系的假設存在一 定差別。力學計算模型、土基模量、材料特性和參數(shù)等 方面在理論假設和實際狀態(tài)之間存在一定差異。)0.38(0)0.36綜合修正系數(shù)F－－實際彎沉或實際彎沉系數(shù)與理論計 算彎沉或理論彎沉系數(shù)之比：綜合修正系數(shù)F同實際彎沉值、土基回彈模量及輪載參 數(shù)的相關關系較密切：按設計彎沉計算厚度時，實際彎沉等于設計彎沉。

lslL

s

L

F

E P

Ls2000

F

1.63(πD

PE

10004

l(1

μ）

五、土基回彈模量值的確定①現(xiàn)場實測法：承載板方法：不利季節(jié)用剛性承載板在現(xiàn)場土基上實測

0～0.5mm（路基軟弱時測至1mm）的變形壓力曲線，按下式計算E0由實測回彈彎沉計算回彈模量200iI彎沉測定方法：選擇典型路段測試回彈彎沉與承載板測 試回彈模量，建立回彈模量E0與回彈彎沉l0的關系。

2p

l0E0s(E0

Z

S)/K1②查表法（新建公路）：步驟：a.確定分界稠度；b.確定土的平均稠度；c.預測土基回彈模量值。③室內試驗法：取代表性土樣在室內根據(jù)w0條件下，求得小承載板模量值，考慮不利季節(jié)影響，乘以折減系數(shù)λ確定E0。④換算法：建立E0與壓實度K，ωc的試驗關系式，根據(jù) 土基穩(wěn)定含水量時的ωc及壓實度K可求得相應的E0。六、路面材料設計參數(shù)值路面材料參數(shù)測試方法：壓縮試驗、劈裂試驗、彎拉試驗等。確定材料參數(shù)考慮的因素：1)測試方法簡便，結果比較穩(wěn)定2)測得的模量值和強度應較好地反映各種路面材料的力學特性3)模量值和強度用于厚度計算時，應較好地與設計方法相匹配，設計厚度與實際經驗相吻合?，F(xiàn)規(guī)范進行瀝青路面設計時：1)各層材料的計算模量均采用抗壓回彈模量；2)瀝青混凝土和半剛性材料的抗拉強度采用劈裂試驗測得的劈裂強度；3)以彎沉計算厚度時，采用20℃的抗壓模量；4)驗算層底拉應力時，以15℃為標準溫度，采用15℃的抗壓模量；5)計算路表彎沉時，抗壓回彈模量計算；6)計算層底應力時考慮模量的最不利組合；

計算；計算。E

E

ZaS計算層以下各層的抗壓回彈模量E

E

ZaS計算層及以上各層的抗壓回彈模量E

E

ZaS

七、結構層材料的容許拉應力結構層材料的容許拉應力是路面承受行車荷載反復 作用達到臨界破壞狀態(tài)時的最大疲勞應力?？砂聪率接嬎闶街校害襰p－材料由劈裂試驗確定的極限強度（Mpa）

Ks－抗拉強度結構系數(shù)。

sp

Ks

R

對瀝青混凝土：

0.09Ne0.22

Ac0.35Ne0.11

Ac

0.45Ne0.11

Ac

Ks

對無機結合穩(wěn)定集料

Ks

對無機結合料穩(wěn)定土類

Ks

式中：Ac－公路等級系數(shù)八、新建路面結構設計步驟①根據(jù)設計任務書要求，確定路面等級和面層類型，計算Ne和Ld②按路基土類與干濕類型，將路基劃分為若干路段，確定土基E0.③根據(jù)已有經驗和規(guī)范推薦的路面結構，擬定幾種可 能的路面結構組合與厚度方案。根據(jù)選用的材料進 行配合比試驗及測定各結構層的材料的抗壓回彈模 量，劈裂強度，確定各結構層材料的設計參數(shù)。④根據(jù)設計指標采用多層彈性體系理論設計程序計算或驗算路面厚度。⑤進行技術經濟比較，確定采用路面結構方案?！?0-9路面結構的剪應力計算面層在車輪垂直荷載與水平荷載共同作用下，其破壞 面上可能產生的剪應力應不超過材料的容許剪應力。

一、剪應力與抗剪強度抗剪強度容許剪應力

c

tg

KT

R

瀝青混合料的抗剪切結構強度系數(shù)同行車荷載作用 有關：緩慢制動處緊急制動處

二、路面結構層材料的抗剪強度參數(shù)抗剪強度參數(shù)為粘聚力c和內摩阻角υ。采用三軸剪力儀進行試驗測定。Nt0.150.35

AcKT

1.2

AcKT(0.5)

§10-10瀝青路面改建設計路面補強設計工作內容：1)路面結構狀況調查；2)彎沉評定；3)補強厚度計算

一、路面結構狀況調查與評定目的：主要是了解路面現(xiàn)有結構狀況和強度，據(jù)以判 斷是否需要加強或預估剩余使用壽命，分析路面的 損壞原因及提出處理措施。調查內容：1)交通調查；2)路基狀況調查；3)路面狀況調查；4)路面修建和養(yǎng)護歷史調查。l

E0路面承載能力評定：1)評定指標及測定方法

路表彎沉量反映了路基和路面體系的抗變形能力，它同路基的模量E0路面層模量E1之間大致存在下述關系：采用彎沉和曲率半徑兩項指標可以更全面地反映路基 路面結構的承載能力。2313

E1

l

(l

2)代表性彎沉值對測定彎沉值進行統(tǒng)計加工時，假定測定是在相同 條件下的等精度測量，測定結果的分布符合正態(tài)分布規(guī)律。llti

l

Z

Cv

l

1n

n i

l)i

1

n

1

100%

ni

13)測定季節(jié)對彎沉的影響在非不利季節(jié)測定時，實測彎沉值要乘以季節(jié)影響系數(shù)K1。K1值因地區(qū)、土質、路基干濕類型以及路面結構類型而異。4)加鋪瀝青層對原砂石路面彎沉的影響在原砂石路面測得的彎沉值上應乘以濕度影響系數(shù)K2，其值應根據(jù)對比測定或本地區(qū)的使用經驗確定。

K3

exp

h

11

5)溫度對彎沉的影響

當原路面為瀝青面層時，需把不同溫度時測定的結 果換算為標準溫度20℃時的彎沉值，其換算系數(shù)或 彎沉溫度修正系數(shù)為：l20lT1

T120

K3

exp

0.002h

20

T1

T1

a

bT0a

2.14

0.52hb

0.62

0.008hK3

但T1

20℃時但T1

20℃時

P100

P

6)測定用軸載對彎沉的影響（非標準荷載）

通過大量輕、重車彎沉對比測定，建立了彎沉和軸 載間的經驗關系：0.87

il100

li7)計算彎沉值

考慮季節(jié)影響、濕度影響、溫度影響以及測定用軸 型的影響后一個路段的計算彎沉為：

l0

l0

Z

S

K1K2K3

計算彎沉值反映了該路段路基路面結構的承載能力。路段劃分原則：1)將原路面的破損形態(tài)、彎沉值、破損原因相近的劃分為一個路段；2）在同一路段內，如局部路段彎沉值很大，可先修補補 強，在計算該段代表彎沉值時，可不考慮個別彎沉值大 的點；3）一般按1km為單位對路況進行評價，在水文、土質復雜或需要專門處理的軟弱路段可視實際情況決定。二、路面補強計算經驗法——以補強試驗路資料為基礎進行歸納總結的方法，其實用簡便，但使用有一定的局限性。理論法——則以力學分析為基礎，結合交通、環(huán)境和材料等特性，對理論計算結果進行修正的方法。我國現(xiàn)行路面設計規(guī)范對補強層厚度的計算都采用理論法。采用理論法計算補強層厚度的關鍵問題是如何確定原有路基路面體系的計算回彈模量。

原路面當量回彈模量的計算方法：原路基路面結構體系視作表面計算彎沉相等的彈性 均質體，利用彈性半空間體表面在圓形剛性承載板下的 荷載—彎沉關系式，并考慮計入承載板測定的彎沉與汽 車測定的彎沉間的差異及補強層材料的影響，各路段的 當量回彈模量值EZ可據(jù)各路段的計算彎沉值計算：m1－－輪板系數(shù)。若當?shù)責o對比試驗資料，可取m1＝1.1

進行計算；m2－－原路面當量回彈模量擴大系數(shù)。m1m21000pD l0Ez

0.037

h

En

1

p

計算與原路面接觸的補強層層底彎拉應力驗算時0.25

0.25

i

1計算彎沉值及其他補強層層底拉應力時，m2＝1.0

三、補強厚度的計算計算補強層厚度時，設計方法與新建路面相同。m2

e第十一章水泥混凝土路面基本內容§11-1概述§11-2水泥混凝土路面構造§11-3水泥混凝土路面施工工藝§11-4其它類型混凝土路面簡介§11-5彈性地基板體系理論概述§11-6水泥混凝土路面荷載應力分析§11-7水泥混凝土路面溫度應力分析§11-8水泥混凝土路面板厚設計方法§11-9水