8-块料碎砾石材料及路面

第十、十一章块料、碎(砾)石材料及路面辽宁工业大学土建学院辽宁工业大学土建学院曹春阳曹春阳Road-Tel:138416791389A-118主要内容主要内容p第一节第一节 块料及块料路面块料及块料路面p第二节第二节 松散碎砾石材料及路面松散碎砾石材料及路面11、块料及块料路面概述、块料及块料路面概述用各种不同形状和尺寸的块状材料（天然或人工）用各种不同形状和尺寸的块状材料（天然或人工）铺成的铺成的路面路面。所用材料有块石、炼砖块、铁块、木块、。所用材料有块石、炼砖块、铁块、木块、橡胶块、沥青混凝土块、水泥混凝土预制块等。橡胶块、沥青混凝土块、水泥混凝土预制块等。目前路面工程中较常用的为目前路面工程中较常用的为块石块石和和水泥混凝土预制水泥混凝土预制块块两种，此外，炼砖块也较适用。两种，此外，炼砖块也较适用。第一节第一节 块料及块料路面块料及块料路面22、块料路面的优缺点、块料路面的优缺点 优点优点：施工简单、清洁少尘、易于翻修、抗滑性能好施工简单、清洁少尘、易于翻修、抗滑性能好 缺点：缺点：手工铺筑难以机械化、块料之间易移动、建筑费用手工铺筑难以机械化、块料之间易移动、建筑费用高、表面平整性一般较差。高、表面平整性一般较差。第一节第一节 块料及块料路面块料及块料路面33、块料路面的构造、块料路面的构造 块块料料路路面面主主要要借借基基础础承承载载力力和和石石块块之之间间摩摩擦擦力力形形成成强强度度，因因此此其其构构造造上上的的特特点点是是必必须须设设置置整整平平层层，块块料料之之间间还还需需用用填填缝缝料料嵌填，使块料满足强度和稳定性的要求。嵌填，使块料满足强度和稳定性的要求。1 1）基础：）基础：块料路面的基础一般采用粒料或半刚性材料。块料路面的基础一般采用粒料或半刚性材料。2 2）整整平平层层：用用来来垫垫平平基基础础表表面面及及块块石石底底面面，保保持持块块石石顶顶面面平平整整及及缓缓和和车车辆辆行行驶驶时时的的冲冲击击、振振动动作作用用，一一般般用用粗粗砂砂或或中中砂砂、煤渣或石屑、水泥砂、沥青砂。煤渣或石屑、水泥砂、沥青砂。3 3）填填缝缝料料：主主要要用用来来填填充充块块料料间间缝缝隙隙，嵌嵌紧紧块块料料，加加强强路路面面的的整整体体性性，并并起起着着保保护护块块料料边边角角与与防防止止路路面面水水下下渗渗作作用用，一一般般用砂，也有用水泥砂浆或沥青玛蹄脂。用砂，也有用水泥砂浆或沥青玛蹄脂。第一节第一节 块料及块料路面块料及块料路面第一节第一节 块料及块料路面块料及块料路面舒布洛克砖舒布洛克砖SureBlock 箭头型铺地砖箭头型铺地砖第一节第一节 块料及块料路面块料及块料路面小区及旅游区道路小区及旅游区道路 由石料经修琢成块状材料而铺筑的路面称由石料经修琢成块状材料而铺筑的路面称天然块料路天然块料路面面。分为整齐块石、半整齐块石和不整齐块石路面。分为整齐块石、半整齐块石和不整齐块石路面。整齐块石整齐块石路面包括整齐石块和条石路面，要求石块由路面包括整齐石块和条石路面，要求石块由I I级石料加工，形状近似正方体或长方体，要求质量较级石料加工，形状近似正方体或长方体，要求质量较高的基层（如高的基层（如C20C20水泥混凝土）和整平层（如水泥混凝土）和整平层（如M10M10水泥砂）水泥砂）。半整齐块石半整齐块石包括条石和小方石，可铺在贫水泥混凝土、包括条石和小方石，可铺在贫水泥混凝土、碎石或稳定基层上。碎石或稳定基层上。不整齐块石不整齐块石包括拳石和粗琢块石，可直接铺在包括拳石和粗琢块石，可直接铺在101020cm20cm的砂或炉渣上，也可用碎砖、碎石、级配砾石等作的砂或炉渣上，也可用碎砖、碎石、级配砾石等作基层。基层。第一节第一节 块料及块料路面块料及块料路面44、天然块料路面、天然块料路面 由预制的混凝土小块铺筑的路面称由预制的混凝土小块铺筑的路面称机制块料路面机制块料路面。预制块可为矩形、六角形等不同形状，也可采用预制块可为矩形、六角形等不同形状，也可采用不同的颜色，平面尺寸一般最大不超过不同的颜色，平面尺寸一般最大不超过30cm30cm，厚度可，厚度可取取8 820cm20cm。机制块料路面也同样需要有基层基础和整平垫层。机制块料路面也同样需要有基层基础和整平垫层。第一节第一节 块料及块料路面块料及块料路面55、机制块料路面、机制块料路面 1 1）城市道路交叉口）城市道路交叉口 2 2）山区陡坡路段或急弯路段）山区陡坡路段或急弯路段 3 3）桥头高填方的暂时铺筑路面）桥头高填方的暂时铺筑路面 4 4）需再开挖的具有地下管线的城市路段）需再开挖的具有地下管线的城市路段 5 5）城市人行道（有用彩砖的）城市人行道（有用彩砖的）第一节第一节 块料及块料路面块料及块料路面66、块料路面的主要用途、块料路面的主要用途 主主要要借借基基础础的的承承载载力力和和石石块块之之间间的的摩摩擦擦力力，粒粒料料基基层层的的破破坏坏主主要要表表现现为为变变形形累累积积过过大大及及回回弹弹弯弯沉沉超超过过结结构构承承载载能能力力，半半刚刚性性基基层层则则表表现现为为层层底底的的弯弯拉拉应应力力超超过材料的疲劳强度。目前的问题是水损害。过材料的疲劳强度。目前的问题是水损害。块石受荷载时力的平衡（块石受荷载时力的平衡（p-垂直压力；垂直压力；-块石侧面摩擦力；块石侧面摩擦力；-基层承载力基层承载力）第一节第一节 块料及块料路面块料及块料路面77、块料路面的强度、块料路面的强度 取取决决于于交交通通、基基层层结结构构、环环境境等等因因素素，主主要要以以半半经经验验半半理理论方法进行设计。论方法进行设计。粒粒料料基基层层的的块块料料路路面面设设计计曲曲线线如如图图11-211-2所所示示，半半刚刚性性基基层层的的块料路面设计曲线如图块料路面设计曲线如图11-311-3所示（见所示（见P280P280）第一节第一节 块料及块料路面块料及块料路面88、块料路面的厚度设计、块料路面的厚度设计 图图11-8 11-8 机制块料路面典型结构机制块料路面典型结构第一节第一节 块料及块料路面块料及块料路面 11、松散碎、松散碎(砾砾)石料类别石料类别 水结碎（砾）石材料水结碎（砾）石材料 （P270P270）碎石（砾石）材料碎石（砾石）材料 填隙干压碎石材料（包括大块填隙干压碎石材料（包括大块 碎石基层）碎石基层）（P272P272）高级级配碎石材料高级级配碎石材料 （P274P274）泥结碎（砾）石泥结碎（砾）石（P271P271）土土碎（砾）石混合料碎（砾）石混合料 泥灰结碎（砾）石泥灰结碎（砾）石（P272P272）级配碎（砾）石级配碎（砾）石 （P272P272）松松散散碎碎砾砾石石材材料料既既可可用用于于路路面面基基层层，也也可可通通过过适适当当处理用于面层形成碎砾石路面处理用于面层形成碎砾石路面 第二节第二节 松散碎松散碎(砾砾)石材料及路面石材料及路面第二节第二节 松散碎松散碎(砾砾)石材料及路面石材料及路面p1、松散碎、松散碎(砾砾)石料类别石料类别碎石碎石是指符合工程要求的石料，经开采并按一定尺寸加工而成是指符合工程要求的石料，经开采并按一定尺寸加工而成的有棱角的粒料。的有棱角的粒料。砾石砾石是指石料经水流长期搬运而成的一定尺寸的无棱角的粒料。是指石料经水流长期搬运而成的一定尺寸的无棱角的粒料。级配碎石级配碎石是指按一定级配要求设计的由碎石组成的材料。是指按一定级配要求设计的由碎石组成的材料。级配砾石级配砾石是指按一定级配要求设计的由砾石组成的材料。是指按一定级配要求设计的由砾石组成的材料。按按嵌挤原则嵌挤原则或或密实原则密实原则形成强度，由形成强度，由C C和和 表征的内摩擦力表征的内摩擦力所决定的颗粒之间的联结强度即构成材料的结构强度；所决定的颗粒之间的联结强度即构成材料的结构强度；矿料颗粒之间的联结强度一般要比矿料颗粒本身强度小很矿料颗粒之间的联结强度一般要比矿料颗粒本身强度小很多，内摩擦角多，内摩擦角 一般因剪切体积膨胀受阻而比单纯颗粒的表一般因剪切体积膨胀受阻而比单纯颗粒的表面滑动的面滑动的摩阻角要大摩阻角要大，内摩擦力受碎石料的强度、表面特，内摩擦力受碎石料的强度、表面特征以及混合料的压实度影响。征以及混合料的压实度影响。第二节第二节 松散碎松散碎(砾砾)石材料及路面石材料及路面22、松散碎、松散碎(砾砾)石料的强度特性石料的强度特性 图图10-1 土碎（砾）石混合料三种物理状态土碎（砾）石混合料三种物理状态第二节第二节 松散碎松散碎(砾砾)石材料及路面石材料及路面22、松散碎、松散碎(砾砾)石料的强度特性石料的强度特性 CBR CBR 值（无弯拉强度）值（无弯拉强度）第二节第二节 松散碎松散碎(砾砾)石材料及路面石材料及路面33、松散碎、松散碎(砾砾)石料的强度指标石料的强度指标 44、松散碎、松散碎(砾砾)石料的应力石料的应力应变特性应变特性 抗压回弹模量（通过三轴试验测定）抗压回弹模量（通过三轴试验测定）E Er r=k=k1 1 k k2 2（MPaMPa）材料的模量决定于材料的级配、形状、表面构造、密实度和材料的模量决定于材料的级配、形状、表面构造、密实度和含水量等。一般密实度愈高，模量值愈大；棱角多含水量等。一般密实度愈高，模量值愈大；棱角多/表面粗糙表面粗糙者有较高模量；当细料含量不多时，含水量影响小。者有较高模量；当细料含量不多时，含水量影响小。不同的应力水平下具有不同的塑性变形特征：在应力水平较不同的应力水平下具有不同的塑性变形特征：在应力水平较低的情况下，塑性变形量较小，且在一定的荷载作用次数以后变低的情况下，塑性变形量较小，且在一定的荷载作用次数以后变形不再发展；应力较大时，则形变随作用次数迅速发展，并最终形不再发展；应力较大时，则形变随作用次数迅速发展，并最终导致破坏。导致破坏。第二节第二节 松散碎松散碎(砾砾)石材料及路面石材料及路面55、松散碎、松散碎(砾砾)石料的形变累积特性石料的形变累积特性 66、碎、碎(砾砾)石路面石路面 指指水水结结碎碎石石路路面面、泥泥（灰灰）结结碎碎石石路路面面以以及及密密级级配配的的碎碎（砾砾）石石路路面面等等通通常常由由碎碎石石或或砾砾石石为为主主要要路路面面材材料料铺筑的能适应铺筑的能适应中低等交通量中低等交通量的路面。的路面。碎碎(砾砾)石石路路面面结结构构强强度度形形成成特特点点表表现现为为矿矿料料颗颗粒粒之之间间的的联联结结强强度度一一般般都都要要比比矿矿料料颗颗粒粒本本身身的的强强度度小小，在在外外力力作作用用下下，材材料料首首先先将将在在颗颗粒粒之之间间产产生生滑滑动动和和位位移移，使其失去承载能力而遭致破坏。使其失去承载能力而遭致破坏。晴天时扬尘很大晴天时扬尘很大。第二节第二节 松散碎松散碎(砾砾)石材料及路面石材料及路面第二节第二节 松散碎松散碎(砾砾)石材料及路面石材料及路面结结构构强强度度和和稳稳定定性性不不仅仅与与碎碎石石集集料料的的形形状状及及表表面特性有关，而且受面特性有关，而且受细料含量与性质细料含量与性质影响很大。影响很大。优点优点 投资不高，随交通量的增加分期改善；投资不高，随交通量的增加分期改善；缺缺点点 平平整整度度差差，易易扬扬尘尘，泥泥结结碎碎石石路路面面雨雨天天还还易泥泞。易泥泞。第二节第二节 松散碎松散碎(砾砾)石材料及路面石材料及路面77、碎、碎(砾砾)石路面的特点石路面的特点 1 1）水结碎石路面（）水结碎石路面（P270P270）-1016cm 2 2）泥结碎石路面（）泥结碎石路面（P271P271）-820cm 3 3）泥灰结碎石路）泥灰结碎石路面（面（P272P272）-石灰剂量为812%4 4）级配碎砾石路）级配碎砾石路面（面（P272P272）-816cm第二节第二节 松散碎松散碎(砾砾)石材料及路面石材料及路面88、碎、碎(砾砾)石路面的类别石路面的类别 无结合料处治粒料（无结合料处治粒料（unboundunbound）在国外是一种应用在国外是一种应用极为普遍的筑路材料，广泛用于柔性路面的基层极为普遍的筑路材料，广泛用于柔性路面的基层和底基层，用于基层的常为较优质的碎石层。和底基层，用于基层的常为较优质的碎石层。美国、澳大利亚及南非还把最佳级配的优质碎石美国、澳大利亚及南非还把最佳级配的优质碎石用于半刚性基层与沥青面层之间，作为用于半刚性基层与沥青面层之间，作为减少沥青减少沥青路面反射裂缝的措施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我国也在多项大型工程中应用了这类材料和结构作为作为柔性基层柔性基层，取得了较好的效果。，取得了较好的效果。第二节第二节 松散碎松散碎(砾砾)石材料及路面石材料及路面99、优质级配碎石基层、优质级配碎石基层1、碎石、砾石及碎砾石三者有何不同？、碎石、砾石及碎砾石三者有何不同？2、何为碎（砾）石路面？请简述碎（砾）石路面结构强度形成、何为碎（砾）石路面？请简述碎（砾）石路面结构强度形成的特点。的特点。3、为什么可以采用级配碎石做高级路面的基层？有何好处与缺、为什么可以采用级配碎石做高级路面的基层？有何好处与缺点？点？4、块料路面有何优缺点？其适用范围如何？利用了怎样的强度、块料路面有何优缺点？其适用范围如何？利用了怎样的强度机理？有何结构构造与施工要求？机理？有何结构构造与施工要求？5、以土作为结合料或填充料的碎（砾）石路面结构中为什么要、以土作为结合料或填充料的碎（砾）石路面结构中为什么要限制其中的含土量或土的塑性指数？限制其中的含土量或土的塑性指数？复习思考题复习思考题课外任务二：课外任务二：请从级配碎石的强度机理及其在路面结请从级配碎石的强度机理及其在路面结构中所处环境的角度谈谈你对高级级配碎石构中所处环境的角度谈谈你对高级级配碎石适用于半刚性基层沥青路面反射裂缝缓冲层适用于半刚性基层沥青路面反射裂缝缓冲层的认识的认识!课外任务课外任务