第8章块料、碎(砾)

8 块料、碎（砾）石路面及基层块料、碎（砾）石路面及基层8.1 8.1 块料路面块料路面8.1.1 8.1.1 概述概述 块块料料路路面面面面层层由由大大量量小小尺尺度度刚刚性性块块料料按按照照特特定定的的方方法法紧紧密密排排列列、块块体体间间接接缝缝用用填填缝缝料填充而成的路面。料填充而成的路面。主主要要类型型砖块路路面面、石石块路路面面、木木块路路面面、沥青青混混凝凝土土块路路面面、水水泥泥混混凝凝土土块路路面面、铸石石块料路面料路面结构特点结构特点要要求求块块料料具具有有较较高高的的强强度度（以以抗抗压压强强度度为为标标志志）和和抗抗磨磨性性能能以以及及规规则则的的形形状状和和厚厚度度，铺铺砌砌平平整整，接接缝缝嵌嵌挤挤紧紧密密，基基础础（基基层层、垫垫层层、土土基基体体系系）坚实、稳定。坚实、稳定。优劣情况优劣情况主要优点：主要优点：1 1、有有良良好好的的受受力力承承载载性性能能，可可较较大大幅幅度度地地减减薄薄面面层厚度；层厚度；2 2、对地基变形的适应能力强，适应于路基状况很、对地基变形的适应能力强，适应于路基状况很差处的铺面；差处的铺面；3 3、抗滑性好，耐磨耗；、抗滑性好，耐磨耗；4 4、可可选选用用于于环环境境要要求求高高的的场场所所，构构成成完完整整的的景景观观风风采采；还还可可以以用用砌砌块块铺铺筑筑各各种种路路面面标标志志、标标线，组织引导车流、人流交通。线，组织引导车流、人流交通。主要缺点：主要缺点：表面接表面接缝多，平整度多，平整度较差，不适差，不适应于高速行于高速行车。适应性适应性 (接缝多，车速低接缝多，车速低 )如港口和厂矿的堆货场，如港口和厂矿的堆货场，港口道路和厂矿道路等的路面工程，港口道路和厂矿道路等的路面工程，也也适适用用于于旅旅游游道道路路、景景观观广广场场、景景观观道道路路、非非城城市市主主干干道道、交交叉叉口口、停停车车站站、桥桥头头路路段段和和急急弯弯、陡坡路段的路面工程。陡坡路段的路面工程。8.1.2 水泥混凝土块路面水泥混凝土块路面水水泥泥混混凝凝土土块块路路面面结结构构组组成成块块料料层层、垫垫砂砂层层、基层和路基基层和路基.1边缘约束边缘约束2块料层块料层3砂垫层砂垫层4基层基层1、水水泥泥混混凝凝土土块块体体路面结构主体材料，块块料料之间的缝隙用砂填充之间的缝隙用砂填充2、垫垫砂砂层层的的作作用用是是整整平平基基层层，并并为为面面层层形形成成紧紧密密嵌嵌锁锁提提供供必必要要的的条条件件。垫垫砂砂层层的的厚厚度度为为3070mm，通常为通常为50mm，这取决于基层的平整度。这取决于基层的平整度。3 3、基基层层及及土土基基的的要要求求与与一一般般沥沥青青路路面面相相同同，各各种种稳定类基（垫）层，均可使用。稳定类基（垫）层，均可使用。4 4、边边缘缘约约束束的的作作用用是是限限制制块块体体在在行行车车荷荷载载作作用用下下的的侧侧向向位位移移，以以保保证证块块体体间间的的嵌嵌锁锁。它它的的设设置置对对保证联锁块铺层的使用性能是至关重要的保证联锁块铺层的使用性能是至关重要的。8.1.3 块石路面块石路面用用块块状状石石料料铺铺筑筑的的路路面面均均称称块块石石路路面面。根根据据块块石石的的形形状状、尺尺寸寸及及修修琢琢程程度度不不同同，分分为为条条石石、小小方石、拳石和粗琢块石等几种路面。方石、拳石和粗琢块石等几种路面。块块石石路路面面按按它它的的平平整整度度，基基层层、整整平平层层、填填缝缝料料、交通量交通量分类为分类为 高级高级条石和小方石块等整齐块石路面条石和小方石块等整齐块石路面 次高级次高级粗琢块石等半整齐块石路面粗琢块石等半整齐块石路面 中级中级拳石等不整齐块石路面拳石等不整齐块石路面 块块石石路路面面坚坚固固耐耐久久，清清洁洁少少尘尘，养养护护修修理理方方便便。但但块块石石路路面面施施工工主主采采要要用用手手工工铺铺砌砌，有有些些块块石石还还要要加加工工琢琢制制，难难以以实实现现机机械械化化施施工工，耗耗费费劳劳动动力力多多，人人工工铺铺装装进进度度慢慢，建建筑筑费费高高。根根据据上上述述特特点点，这这种种路路面面主主要要用用于于土土基基不不够够稳稳定定的的桥桥头头高高填填土土路路段段，铁铁路路与与公公路路平平交交道道口口，以以及及有有地地下下管管线线的的城城市市道道路路上上和和公公园园、广广场场、纪纪念念地地等等景观区道路面层。景观区道路面层。块块石石路路面面结结构构组组成成石石块块面面层层、砂砂或或石石屑屑整平层、基层、垫层整平层、基层、垫层 1级级 配配 砾砾 石石15-20cm,或或 水泥砼水泥砼16cm.2砂或水泥砂砂或水泥砂浆混合物；浆混合物；3路肩路肩填填缝缝石石块块之之间间须须用用填填缝缝料料填填嵌嵌密密实实，使使石石块块彼彼此此嵌嵌紧紧不不松松动动，加加强强路路面面的的整整体体性性，并并保保护护石石块块边边角角。一一般般用用砂砂或或石石屑屑作作填填缝缝料料。高高级级块块石石路路面面也也有有用用1：21：2.5的水泥砂浆或沥青玛蹄脂填缝。的水泥砂浆或沥青玛蹄脂填缝。整整平平层层的的作作用用垫垫平平基基层层表表面面及及石石块块底底面面，以以保保持持块石面层顶面平整，缓和车辆行驶的冲击和振动。块石面层顶面平整，缓和车辆行驶的冲击和振动。块块石石路路面面的的强强度度主主要要由由基基础础的的承承载载力力和和石石块块之之间间的摩擦力构成。的摩擦力构成。8.2 8.2 碎、砾石路面的力学特性碎、砾石路面的力学特性8.2.1 碎、砾石路面的强度构成碎、砾石路面的强度构成矿矿料料颗颗粒粒本本身身强强度度固固然然重重要要，但但是是起起决决定定意意义义的的则是则是颗粒之间的联结强度颗粒之间的联结强度。对这种材料的对这种材料的抗剪强度抗剪强度均可用下式表示。即：均可用下式表示。即：由由此此可可见见，由由材材料料的的粘粘结结力力和和内内摩摩阻阻角角所所表表征征的的内内摩摩阻阻力力所所决决定定的的颗颗粒粒之之间间的的联联结结强强度度，即即构构成成了路面材料的结构强度。了路面材料的结构强度。但但是是各各类类碎碎、砾砾石石材材料料的的内内摩摩阻阻力力和和粘粘结结力力c是是不不同同的的，因因而而两两种种不不同同粒粒料料基基层层的的结结构构强强度度构构成成也也不不相同。相同。8.2.1.1 纯碎石材料纯碎石材料 这这类类材材料料按按嵌嵌挤挤原原则则产产生生强强度度。由由于于纯纯碎碎石石材材料料粘粘结结力力很很差差，其其抗抗剪剪强强度度主主要要决决定定于于剪剪切切面面上上的的法法向向应力和材料内摩阻角。它由三项因素构成：应力和材料内摩阻角。它由三项因素构成：（1）粒料表面的相互滑动摩擦；）粒料表面的相互滑动摩擦；（2）因剪切时体积膨胀而需克服的阻力；）因剪切时体积膨胀而需克服的阻力；（3）因粒料重新排列而受到的阻力。）因粒料重新排列而受到的阻力。8.2.1.2 土土碎（砾）石混合料碎（砾）石混合料这这类类材材料料含含土土少少时时，也也按按嵌嵌挤挤原原则则形形成成强强度度；而而当当含含土量较多时，则按土量较多时，则按密实原则密实原则形成强度。形成强度。土土-集料混合料基（垫）层的结构强度和刚度，集料混合料基（垫）层的结构强度和刚度，取决于取决于颗粒尺寸分布、颗粒形状和密实度。其中最重颗粒尺寸分布、颗粒形状和密实度。其中最重要的是颗粒尺寸分布，特别是粗集料和细集料的比例。要的是颗粒尺寸分布，特别是粗集料和细集料的比例。按颗粒尺寸分布情况的不同，土按颗粒尺寸分布情况的不同，土-集料混合料有三种集料混合料有三种不同的物理状态不同的物理状态。第一种状态第一种状态：仅含有少量或者不含细料，仅含有少量或者不含细料，（细料指（细料指0.074mm以下的颗粒）；以下的颗粒）；第二种状态第二种状态：含有适量的细料填满集料间的空隙；含有适量的细料填满集料间的空隙；第三种状态第三种状态：细料含量过多，使集料悬浮于土中，细料含量过多，使集料悬浮于土中，彼此失去接触彼此失去接触.强度形成机理？混混合合料料的的性性质质取取决决于于颗颗粒粒尺尺寸寸分分布布，应应有有适适中中的的细料含量，过多则又不利。细料含量，过多则又不利。除了颗粒尺寸分布外，当集料颗粒间丧失接触时，细粒土的物理性质对强度和稳定性有一定的影响，对于细料含量多的混合料，必须限制细料的塑性指数。峰值PI增大，强度减小8.2.2 碎、砾石材料的应力碎、砾石材料的应力-应变特征应变特征 碎碎（砾砾）石石材材料料组组成成的的基基层层结结构构，只只能能承承受受面面层层传传递递下下来来的的垂垂直直应应力力，而而不不能能承承受受弯弯拉拉应应力力；此此外外在在承承受受垂垂直直应应力力作作用用时时，其其垂垂直直变变形形受受侧侧向向应力约束。应力约束。现现行行设设计计规规范范采采用用回回弹弹模模量量E E表表征征其其力力学学强强度度的指标，但国外也有采用承载比（的指标，但国外也有采用承载比（CBRCBR）的。的。碎（砾）石材料的显著特点：碎（砾）石材料的显著特点：（1 1）应力）应力-应变的非线性性质；应变的非线性性质；（2 2）回回弹弹模模量量受受偏偏应应力力d d和和侧侧向向应应力力3 3大大小小的的影影响响，随随偏偏应应力力的的增增大大而而减减小小，随随侧侧向向应应力力的的增增大大而而增增大。大。回弹模量回弹模量E Er r值可用下式表示：值可用下式表示：偏应力轴向应变3试试验验表表明明，应应力力重重复复次次数数、荷荷载载作作用用时时间间及及频频率率对对回回弹模量的影响甚小。弹模量的影响甚小。颗颗粒粒材材料料的的模模量量决决定定于于材材料料的的级级配配、形形状状、表表面面构构造造、密密实实度度和含含水水量量等等。一一般般密密实实度度愈愈高高，模模量量值值愈愈大大；棱棱角角多多，表表面面粗粗糙糙者者有有较较高高模模量量；当当细细料料含含量量不不多多时时，含水量对其影响甚小。含水量对其影响甚小。8.2.3 碎、砾石材料的形变累积碎、砾石材料的形变累积1、良良好好级级配配砾砾石石在在保保证证良良好好排排水水条条件件下下塑塑性性形形变变的的发发展展变变化化规规律律：应应力力水水平平较较低低时时，作作用用次次数数达达104 次次时时，形形变变已已基基本本上上不不发发展展；但但若若应应力力较较大大时时，超超过过材材料料的的耐耐久久疲疲劳劳应应力力，则则应应力力作作用用一一定定次次数数后后，形形变变随随应力作用次数的增加而迅速发展应力作用次数的增加而迅速发展，最终导致破坏。，最终导致破坏。2、级级配配组组成成差差的的砾砾料料，即即使使应应力力作作用用了了很很多多次次，塑塑性性形形变变仍仍继继续续增增长长，如如欲欲获获得得较较低低的的塑塑性性形形变变，则则材材料料级级配配中中的的细细料料含含量量必必须须少少于于使使其其获获得得最最大大密密实实度度的含量的含量。8.3 8.3 碎（砾）石路面与基层碎（砾）石路面与基层8.3.1 概述概述碎碎（砾砾）石石路路面面用加工轧制的碎（砾）石作主骨科，并以石渣和石屑嵌缝，用粘土或石灰土泥浆灌缝，按嵌挤原理压实形成的路面。类型类型：泥结碎石泥结碎石 泥灰结碎石泥灰结碎石 填隙碎石填隙碎石：干压碎石（干法）干压碎石（干法）水结碎石水结碎石（湿法）（湿法）结结构构强强度度：既既和和石石料料本本身身的的强强度度有有关关，也也和和碎碎石石颗颗粒间的联结程度有关。粒间的联结程度有关。优优点点：投投资资不不高高，盛盛产产石石料料地地区区可可就就地地取取材材，并并随随交交通通量量的的增增加加进进行行分分期期修修建建和和改改善善，还还可可在在分分期期修建过程中作为其它路面的基层。修建过程中作为其它路面的基层。缺缺点点：平平整整度度差差，易易扬扬尘尘，在在行行车车和和自自然然因因素素影影响响下下，易易产产生生磨磨损损、松松散散、磨磨耗耗层层脱脱落落露露骨骨等等病病害害。因此维修养护工作量大，而且适应的交通量较小。因此维修养护工作量大，而且适应的交通量较小。8.3.2 泥结碎石路面与基层泥结碎石路面与基层泥泥结结碎碎石石路路面面是是以以碎碎石石作作骨骨料料，粘粘土土作作填填充充料料和和结结合合料料，经压实形成的路面经压实形成的路面。优点优点：碾压工作量小，使用石料等级较宽，造价低。碾压工作量小，使用石料等级较宽，造价低。缺点缺点：干燥时易扬尘，潮湿时水稳定性差。干燥时易扬尘，潮湿时水稳定性差。材料要求材料要求：碎石等级不低于：碎石等级不低于IIIIII级，扁平细长颗粒不超过级，扁平细长颗粒不超过 2020，不得含有其他杂质。，不得含有其他杂质。施工方法施工方法：灌浆法、拌和法、层铺法。：灌浆法、拌和法、层铺法。适适用用：泥泥结结碎碎石石路路面面属属中中级级路路面面，应应用用于于三三、四四级级公公路路，地地方方道道路路。它它具具有有施施工工简简便便、造造价价低低的的优优点点；但但因因含含一一定定数数量量的的粘粘土土，水水稳稳定定性性较较差差，不不宜宜做做沥沥青路面基层。青路面基层。如如做做沥沥青青路路面面基基层层时时，应应用用于于干干燥燥路路段段，在在中中湿湿和和潮潮湿湿路路段段，填填充充的的粘粘结结料料中中应应掺掺一一定定剂剂量量的的石石灰灰，形形成成泥泥灰灰结结碎碎石石结结构构，以以提提高高其其稳稳定定性性。在在泥泥结结碎碎石石路路面面上上铺铺筑筑磨磨耗耗层层可可以以改改善善行行车车条条件件和和方方便便养护。养护。8.3.3泥灰结碎石路面泥灰结碎石路面是以碎石作骨科，用一定数量的石灰土填充空隙作粘结料形成的路面。它针对泥结碎石路面水稳性不好的缺点，利用填充料中的石灰石灰达到提高路面水稳定性提高路面水稳定性的目的。泥灰结碎石多在潮湿与中湿路段作为沥青路面的基层，亦可作为中级路面的面层。8.3.4 填隙碎石基层填隙碎石基层填填隙隙碎碎石石基基层层用用单单一一尺尺寸寸的的粗粗碎碎石石做做骨骨料料，形形成成嵌嵌挤挤作作用用，用用石石屑屑填填满满碎碎石石间间的的孔孔隙隙，增增加加密密实实度度和和稳定性。稳定性。填填隙隙碎碎石石可可用用做做各各等等级级公公路路的的底底基基层层和和二二级级以以下下公公路路的基层的基层，适于盛产石料地区。适于盛产石料地区。施工方法分施工方法分干法和湿法干法和湿法两种。两种。将将碎碎石石材材料料撒撒铺铺后后直直接接压压实实而而成成的的结结构构层层，称称为为干干压压碎石碎石；经洒水碾压而成的称为；经洒水碾压而成的称为水结碎石水结碎石。洒洒水水的的作作用用：1、适适量量洒洒水水，可可降降低低碎碎石石颗颗粒粒间间的的摩摩擦擦力力，提提高高压压实实效效果果。2、水水结结碎碎石石在在压压实实过过程程中中会会产产生生一一部部分分磨磨碎碎的的石石粉粉，它它可可起起粘粘结结作作用用。由由于于石石灰灰岩岩或或白白云云岩岩石石粉粉的粘结力较强，因此常用它来铺筑。的粘结力较强，因此常用它来铺筑。材材料料的的基基本本要要求求：扁扁平平细细长长软软弱弱颗颗粒粒不不应应超超过过15，粗粗碎碎石集料压碎值不超过石集料压碎值不超过30，重要交通道路不超过，重要交通道路不超过26。填隙碎石基层强度的主要由碎石间的嵌挤锁结作用形成，而粗碎石是填隙碎石基层形成强度和稳定性的主要组成材料，碎石颗粒组成应满足规范的要求。8.4 8.4 级配砾（碎）石路面与基（垫）层级配砾（碎）石路面与基（垫）层8.4.1 概述概述级级配配砾砾（碎碎）石石路路面面，是是用用粒粒径径大大小小不不同同的的粗粗细细砾砾（碎碎）石石集集料料和和砂砂（或或石石屑屑）各各占占一一定定比比例例的混合料。其颗粒组成符合密实级配要求。的混合料。其颗粒组成符合密实级配要求。级级配配砾砾（碎碎）石石路路面面强强度度由由集集料料间间的的摩摩阻阻力力和和细细粒土的粘结力，经碾压密实联结所构成粒土的粘结力，经碾压密实联结所构成。它它可可以以做做中中级级路路面面面面层层；当当路路基基处处于于干干燥燥地地段段时时，也也可可以以做做次次高高级级路路面面的的基基层层。在在潮潮湿湿地地段段做做沥沥青青路路面面基基层层时时，应应在在土土中中掺掺加加一一定定剂剂量量的的石石灰灰，以以提提高高其其强强度度和稳定性。和稳定性。优优点点：平平整整度度较较好好（但但须须经经常常养养护护），施施工工维维修修简简易易，在就地取材前提下造价低廉。在就地取材前提下造价低廉。缺缺点点：耐耐磨磨性性差差，在在行行车车作作用用下下易易产产生生波波浪浪变变形形，使使用年限较短。用年限较短。8.4.2 级配砾（碎）石路面与基垫层级配砾（碎）石路面与基垫层级配砾（碎）石路面厚度一般816cm，当厚度大于16cm时，应分两层铺筑。上层为总厚度的0.4，下层为总厚度的0.6。级配砾（碎）石用作高速、一级公路底基层和二级公路基层时，压碎值不大于30；二级公路底基层和二级以下基层，不大于35；二级以下的底基层时不大于40。8.4.3 磨耗层与保护层磨耗层与保护层为为提提高高碎碎（砾砾）石石路路面面的的平平整整度度，抵抵抗抗行行车车和和自自然然因因素素的的磨磨损损和破坏作用，应在面层上加铺磨耗层和保护层。和破坏作用，应在面层上加铺磨耗层和保护层。8.4.3.1 磨耗层磨耗层 磨磨耗耗层层是是用用级级配配良良好好的的石石屑屑、砂砂砾砾等等集集料料和和粘粘土土构构成成的的混混合合料料，经经摊摊铺铺和和碾碾压压而而成成的的层层次次。磨磨耗耗层层应应具具有有足足够够的的坚坚实实性性和和稳稳定性。定性。磨磨耗耗层层是是路路面面的的表表面面部部分分，其其作作用用是是抵抵抗抗车车轮轮荷荷载载和和自自然然因因素素对对路路面面的的破破坏坏作作用用，从从而而有有效效地地保保证证路路面面的的强强度度和和稳稳定定性性，并提高路面平整度，改善行车条件，延长使用寿命。并提高路面平整度，改善行车条件，延长使用寿命。磨磨耗耗层层铺铺筑筑后后表表面面应应平平整整，具具有有规规定定的的路路拱拱形形状状，并并与与其其下下的的下面层联结牢固成为整体，使之具有较好的强度和稳定性。下面层联结牢固成为整体，使之具有较好的强度和稳定性。厚厚度度及及材材料料要要求求：厚厚度度薄薄，最最大大不不超超过过4cm。采采用用坚坚硬硬小小砾砾石石和和石石屑屑时时，宜宜为为23cm，砂砂土土混混合合时时宜宜为为1.52cm，软软质质材料时，宜为材料时，宜为34cm。8.4.3.2 保护层保护层保保护护层层由由砂砂、土土等等材材料料铺铺筑筑在在磨磨耗耗层层之之上上，厚厚度度不不大大于于1cm的的薄薄层层。用用于于减减少少车车轮轮对对磨磨耗耗层层的的直直接接磨磨损损和和自自然然因因素素对对磨磨耗耗层层的的直直接接影影响响，是是保保护护磨磨耗耗层层，延延长长其其使使用用寿命的薄层结构。寿命的薄层结构。种种类类：稳稳定定保保护护层层（砂砂和和粘粘土土的的混混合合料料）和和松松散散保保护护层层（直径（直径25mm的砂砾）两种。的砂砾）两种。稳稳定定保保护护层层又又称称砂砂土土保保护护层层，是是用用砂砂和和粘粘土土的的混混合合料料，通通过过行行车车碾碾压压，形形成成稳稳固固的的硬硬壳壳，粘粘附附在在磨磨耗耗层层上上，这这种种保保护护层层，行行车车阻阻力力小小，养养护护用用料料少少，但但施施工工技技术术较复杂，适用于干旱和大风地区。较复杂，适用于干旱和大风地区。松松散散保保护护层层又又称称砂砂砾砾保保护护层层，系系在在湿湿润润的的磨磨耗耗层层上上均均匀匀撒撒铺铺粒粒径径25mm（干干旱旱地地区区可可用用510mm）的的砂砂粒粒而而构构成成，多多用用于于南南方方潮潮湿湿地地区区或或盛盛产产砂砂粒粒地地区区。在在行行车车作作用用下下，砂砂砾砾常常被被移移动动、带带走走，须须要要经经常常扫扫砂砂、回回砂保养。砂保养。