《路面路基工程》第10章 碎砾石路面

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,路面路基工程,汽车与交通学院,第十章 碎、砾石路面,碎、砾石路面的力学特性,碎石路面与基层,级配砾（碎）石路面,优质级配碎石基层,碎（砾）石路面的养护,第十章 碎、砾石路面,纯碎石路面,泥结碎石路面,泥灰结碎石路面,级配碎石路面,10-1,碎、砾石路面的力学特性,一、 碎、砾石的路面的强度构成,松散介质 强度,=,矿料本身强度,+,颗粒之间联结强度,（大小，起决定作用,),（一）纯碎石材料：嵌挤原则 取决于剪切面上的法向应力,和材料的内摩擦角,（二）土,-,碎、砾石混合料：,含土少时：嵌挤原则,含土多时：密实原则,大量土时：密实原则,结论：存在最佳细料含量,细料含量对碎石集料的影响比砾石少，所以碎石优于砾石,压实功能一定时，最佳细料含量越低，密度越大，,CBR,越大,集料尺寸增加，密度,，,CBR,，最佳细料含量,取决于内摩擦阻力和粘结力的大小,级配类砾（碎）石结构层,由各种集料（砾石、碎石、工业废渣）和土，按密实级配原理修筑而成的路面结构层，强度由摩阻力和粘结力构成。,（一）力学特性,（二）分类,1.,级配砾（碎）石,优质级配碎石，国外广泛用于柔性路面的基层,普通级配（砾）碎石，用于中、低级柔性路面的基层或砂,石路面的磨耗层,2.,原状砾（碎）石土,用于中、低等级道路的基层、砂石路面的面层，较细,的砂土混合物用于砂石路面的稳定类保护层,3.,原状砂砾,用于路面的垫层，较细的用于砂石路面的松散类保护层,二 、碎、砾石材料的应力,-,应变特性：,非线性,指标：,回弹模量,三 、碎、砾石材料的基层：,砂、砾石、天然砂石、块石：先大后小、干压或加水碾压,直接铺在路基上,四 、碎、砾石路面的特点：,优：可分期改善、投资低、就地取材，为其他路面的基层,缺：平整度差、易扬尘，雨天泥泞（泥结）,10-2,碎石路面与基层,路面强度依靠石料的嵌挤作用以及填充结合料的粘结作用,嵌挤力的大小主要取决于石料的内摩擦角,;,粘结作用的大小主要取决于填充结合料本身的内聚力及其与矿料之间的粘附力大小 。,一、水结碎石路面：嵌挤,+,石料粘结 一般为,注意：,用作,面层压实后应用石屑或砂封面,用作基层时不再加铺密实或石屑封面，其余均相同,施工工序：,准备工作,预碾,碎 石,撒铺石料并摊铺,撒铺嵌缝料,碾压,并撒水,碾压,洒水,撒铺石屑并洒水,碾压,成型,初期养护,碾压三阶段：,稳定期,、,压实期,、,成型期,二 、泥结碎石路面：嵌挤,+,土的粘结,820cm,超过,15cm,分两层,常用施工方法：,注意：,用作基层时水稳性差，只适合于干燥路段，且主层矿料粒径不宜小于,40mm,，并不大于层厚的,0.7,倍，土的塑性,指数以,1215,为宜，含土量不宜大于混合料总重的,15%,。,三、 泥灰结碎石路面：,嵌挤（碎石骨料）,+,石灰和土做粘结,石灰与土的用量不应大于混合料总重的,20%,，石灰,剂量为土重的 。,施工时将石灰与土拌和均匀，其余工序同泥结碎石路面。,四 、 填隙干压碎石基层：单一尺寸的粗碎石,+,石屑,大块碎石基层,10-3,级配砾（ 碎）石路面,1,、定义：由各种集料（粗细砾石,+,砂或石屑）和土，按最佳级配原理修筑而成的路面层或基层,2,、强度构成：摩阻力,+,粘结力 密实结构 具有一定水稳性和力学强度,3,、作用：中级路面的面层，次高级路面的基层,4,、特点：平整度好，施工维修简易，造价低，缺点同前,一 、厚度和材料 ：,厚度,8-16cm,大于,16cm,分两层,材料：石料强度不应低于,IV,级 ，控制小于,0.5mm,细料含量和,塑性指数用作基层时掺石灰，剂量为细料含量的,二、施工工序：,准备,备料,铺料,拌和整形,碾压,铺封层,10-4,优质级配碎石基层,1,、作用：柔性路面的基层、底基层，半刚性基层与沥青面层之间,2,、强度：碎石本身强度及碎石颗粒之间的嵌挤力。,3,、材料要求：,碎石：,强度（压碎值）规范规定：速公路和一级公路,路面级配碎石集料压碎值应不大于,26,。,扁平长条颗粒,20%,不含粘土块、植物等有害杂质,颗粒级配，限制细小颗粒含量及塑性,坚硬的岩石、圆石或矿渣轧制而成,细料：,无塑性,颗粒级配，限制细小颗粒含量及塑性,碎石场的细筛余料、专门轧制的细碎石集料，天然砂砾,4,、施工：准备,备料,摊铺拌和（主要环节）,整型碾压,本章重点,碎石材料技术指标要求,碎石集料强度,对于碎石材料的强度要求，美国的,AASHO,和,ASTM,没有给出明确的规定，只是要求其,CBR,值不小于,80,。,我国交通部,2000,年颁布的,公路工程基层施工技术规范,（,JTJ 034,2000,）规定，用于高速公路、一级公路基层和上基层的级配碎石集料压碎值不大于,26,。, 碎石集料形状、表面构造,在相同级配组成和密实度条件下，采用,富有棱角且表面粗糙、纹理丰富,的轧制碎石比采用表面光滑的砾石具有更高的,CBR,值。因此,公路工程基层施工技术规范,（,JTJ034,2000,）规定，碎石中针片状总颗粒含量不超过,20,，,碎石中不能含有粘土块、植物等有害杂质。, 碎石集料的液限和塑性指数,凡是级配集料基层的塑性指数超过一定数值的路段，沥青面层往往过早破坏，而低塑性指数的级配集料基层经常使用得很好。,碎石材料级配组成,级配是影响级配碎石强度和模量的最重要因素。目前，集料级配的组成有两个原则，即,嵌挤原则和级配原则,。,嵌挤原则,，就是将骨料颗粒用圆球来代替，以填充理论为基础，研究集料的组成设计。简单将一种直径为,D,的球体堆积起来，得到的是同样大小球体堆积最松的状况，空隙率约为,48,，在这种情况下再嵌入直径为,0.732D,的球体，则嵌入后空隙率由,48,将为,27,；若将一种直径为,D,的球体按棱柱体空间堆积，则得到最近同样大小球体最紧密的排列堆积，空隙率为,26,，此时再嵌入直径为,0.414D,的球体，则嵌入后空隙率由,26,将为,21,。当然我们的集料颗粒并不是理想的圆球体，其主骨料的排列不会处于最松状态，也很难达到最紧密状态。,级配原则,，主要是根据,C.A.G,魏矛斯提出的粒子干涉理论，认为颗粒间的空隙应由次一级颗粒所填充，其所余空隙又由再次一级的颗粒所填充，但填隙的颗粒不得大于其间隙的距离，否则将发生干涉现象，就是这种既有填充、又有干涉，而不过分干涉的大小颗粒之间一定数量的分配的干涉理论为级配原则奠定了理论基础。根据级配原则，提出了两种级配，即连续级配和间断级配。连续级配是粒径由大到小，逐级递减，并按一定比例相互搭配起来，所得的级配曲线平顺光滑；间断级配是在连续级配中剔除一种或几种粒径而形成一种不连续级配。连续级配由于其颗粒可以按粒径大小有规则的组合排列，粗细搭配，从而得到较大密实度的混合料，同时这种混合料在外力作用下不易破坏。,施工工艺,1.,施工准备,施工前埋好路缘石，以提供侧向支持，以保证两侧级配碎石的压实度达到要求，这是准备工作中的关键环节，必须确保路缘石埋置牢固,2.,试拌,现场的碎石混合料宜按不同粒径分别堆放，严禁相互混放，施工前对粗粒集料（粒径一般在,31.5mm,19mm,）、中粒集料（粒径一般在,19mm,4.75mm,）、石屑（,4.75mm,以下）进行严格筛分，并作出筛分曲线；按照目标级配确定各级碎石及矿粉的掺配比例，根据松装密度计算相互体积比；拌和机试拌，取样进行含水量测试和筛分试验，确定级配与含水量是否符合目标级配和含水量要求,3.,试铺,4.,拌和,拌和过程中主要控制含水量和拌和均匀程度。,有厂拌法和路拌法两种。路拌法分为在施工现场拌合法和在料场集中翻拌法。,施工现场拌合法,是将现场层铺好并已洒水的集料用平地机进行拌合。,料场集中翻拌法,是将不同粒径的碎石和石屑按预定比例在料场混合，同时洒水加湿，使混合料的含水量超过最佳含水量,1,，然后用汽车混合料运输至施工现场。,厂拌法,拌合是用普通水泥混凝土拌合机和其他拌合机将不同粗细集料加水集中拌合。,施工现场拌合法一般用于低等级公路，对于高速和一级公路应采用厂拌法,，二级和二级以下公路在条件不许可时，可采用料场集中翻拌法。由于在运输途中含水量有一部分损失，故应视天气情况适当调整级配碎石的含水量，在内地一般阴天时应比最优含水量增加,0.5%,，晴天刮风时增加,1%,5.,运输和摊铺,厂拌法拌合的混合料的宜用沥青混凝土摊铺机、水泥混凝土摊铺机或稳定土摊铺机按松铺厚度摊铺均匀，同时派专人跟在摊铺机后对个别集料离析处人工找平、拌和或换料处理，确保摊铺出的级配碎石均匀一致。,6.,碾压,碾压施工应遵循,“,先轻后重，先弱后强，先慢后快，先边缘后中间,”,原则,分为初压（静压）、复压（振压）和终压（静压）,初压,时可采用自重,80kN,，激振力,350kN,的振动式压路机关闭振动装置进行碾压，静压,1,2,遍。,复压,时，采用大于,12T,的振动压路机打开振动装置，碾压,4,5,遍，至压实面稳定、无明显的轮迹为止。,终压,时，采用光面压路机静压,1,3,遍收光、找平即可。压路机的起动、停止、变速要平稳，所有碾压均应控制速度不能太高，头两遍以采用,1.5,1.7km/h,，以后用,2.0,2.5km/h,为宜，并避免在新铺混合料上转向、调头、左右移动位置和突然刹车；在振动碾压时要防止振幅过大导致碎石破碎。,7.,上封层施工和养护,为保证级配碎石上基层与沥青路面具有良好的层间连接，需要修筑上封层。由于该层厚度要求较薄，因此选用层铺法施工单层式沥青表面处治的施工方法。按照规范要求的沥青用量用沥青洒布车浇洒沥青，若有漏洒的角落，辅助以人工浇洒；沥青洒布完毕后，通过集料洒布机或人工将石屑按规定的用量均匀洒布；再用,6,8t,的钢筒双轮压路机碾压,3,4,遍即可。另在沥青面层未铺筑之前，为保证级配碎石的整体强度和稳定性，需严格封闭交通。,10-5,碎（砾）石路面的养护,一 、磨耗层与养护层：,1,、磨耗层：路面表面，提高平整度，耐磨，抗冻，稳定,材料与厚度：,施工工序：,2,、保护层：保护磨耗层，减小车轮对磨耗层的磨耗，经常性措施厚,1cm,材料铺设方法,:,施工工序：稳定类：洒水洒土（扫匀）粗砂碾压,松散类：撒粗砂或砂粒，补充、回砂、扫砂,二 、碎（砾）石路面养护维修与改善,1,、磨耗层的修理：,2,、坑槽车辙的修补：,3,、路面松散和波浪的防治,（,1,） 原因：材料配合不好、施工不当、养护不善,（,2,） 防治：松散：扫集,平整,洒水,填料拌和,波浪：轻微：刮平,修补；,严重：翻修,不平：铲平,补平,压实,磨坏：清除,新铺,减薄：加铺,