路基路面工程課件第8章塊料、碎(礫)路面

1、8 塊料、碎（礫）石路面及基層塊料、碎（礫）石路面及基層8.1 8.1 塊料路面塊料路面8.1.1 8.1.1 概述概述 塊料路面塊料路面面層由大量小尺度剛性塊料按照特定的面層由大量小尺度剛性塊料按照特定的方法緊密排列、塊體間接縫用填縫料填充而成的路面。方法緊密排列、塊體間接縫用填縫料填充而成的路面。 主要類型主要類型磚塊路面、石塊路面、木塊路面、瀝青磚塊路面、石塊路面、木塊路面、瀝青混凝土塊路面、水泥混凝土塊路面、鑄石塊料路面混凝土塊路面、水泥混凝土塊路面、鑄石塊料路面結構特點結構特點 要求塊料具有較高的強度（以抗壓強度為標志）和抗磨要求塊料具有較高的強度（以抗壓強度為標志）和抗磨性能以及規(guī)

2、則的形狀和厚度，鋪砌平整，接縫嵌擠緊性能以及規(guī)則的形狀和厚度，鋪砌平整，接縫嵌擠緊密，基礎（基層、墊層、土基體系）堅實、穩(wěn)定。密，基礎（基層、墊層、土基體系）堅實、穩(wěn)定。優(yōu)劣情況優(yōu)劣情況主要優(yōu)點：主要優(yōu)點：1 1、有良好的受力承載性能，可較大幅度地減薄面層厚度；、有良好的受力承載性能，可較大幅度地減薄面層厚度；2 2、對地基變形的適應能力強，適應于路基狀況很差處的、對地基變形的適應能力強，適應于路基狀況很差處的鋪面；鋪面； 3 3、抗滑性好，耐磨耗；、抗滑性好，耐磨耗； 4 4、可選用于環(huán)境要求高的場所，構成完整的景觀風采；、可選用于環(huán)境要求高的場所，構成完整的景觀風采；還可以用砌塊鋪筑各種路

3、面標志、標線，組織引導車還可以用砌塊鋪筑各種路面標志、標線，組織引導車流、人流交通。流、人流交通。 主要缺點：主要缺點： 表面接縫多，平整度較差，不適應于高速行車。表面接縫多，平整度較差，不適應于高速行車。 適應性適應性( ( 接縫多，車速低接縫多，車速低 ) ) 如港口和廠礦的堆貨場，如港口和廠礦的堆貨場， 港口道路和廠礦道路等的路面工程，港口道路和廠礦道路等的路面工程，也適用于旅游道路、景觀廣場、景觀道路、非城市主干道、也適用于旅游道路、景觀廣場、景觀道路、非城市主干道、交叉口、停車站、橋頭路段和急彎、陡坡路段的路面交叉口、停車站、橋頭路段和急彎、陡坡路段的路面工程。工程。8.1.2 水泥

4、混凝土塊路面水泥混凝土塊路面 水泥混凝土塊路面結構組成水泥混凝土塊路面結構組成塊料層、墊砂層、基層塊料層、墊砂層、基層和路基和路基. .1 邊緣約束邊緣約束2 塊料層塊料層3 砂墊層砂墊層4 基層基層1、水泥混凝土塊體水泥混凝土塊體路面結構主體材料，塊料之間的縫塊料之間的縫隙用砂填充隙用砂填充2、墊砂層墊砂層的作用是整平基層，并為面層形成緊密嵌鎖提供的作用是整平基層，并為面層形成緊密嵌鎖提供必要的條件。墊砂層的厚度為必要的條件。墊砂層的厚度為3070mm，通常為，通常為50mm，這取決于基層的平整度。這取決于基層的平整度。3 3、基層及土基基層及土基的要求與一般瀝青路面相同，各種穩(wěn)定類基的要求

5、與一般瀝青路面相同，各種穩(wěn)定類基（墊）層，均可使用。（墊）層，均可使用。4 4、邊緣約束邊緣約束的作用是限制塊體在行車荷載作用下的側向位的作用是限制塊體在行車荷載作用下的側向位移，以保證塊體間的嵌鎖。它的設置對保證聯(lián)鎖塊鋪層移，以保證塊體間的嵌鎖。它的設置對保證聯(lián)鎖塊鋪層的使用性能是至關重要的。的使用性能是至關重要的。8.1.3 塊石路面塊石路面用塊狀石料鋪筑的路面均稱塊石路面用塊狀石料鋪筑的路面均稱塊石路面。根據(jù)塊石的形狀、。根據(jù)塊石的形狀、尺寸及修琢程度不同，分為條石、小方石、拳石和粗琢尺寸及修琢程度不同，分為條石、小方石、拳石和粗琢塊石等幾種路面。塊石等幾種路面。塊石路面按它的塊石路面按

6、它的平整度平整度，基層基層、整平層整平層、填縫料、交通量填縫料、交通量分類為：分類為： 高級高級條石和小方石塊等整齊塊石路面條石和小方石塊等整齊塊石路面 次高級次高級粗琢塊石等半整齊塊石路面粗琢塊石等半整齊塊石路面 中級中級拳石等不整齊塊石路面拳石等不整齊塊石路面 塊石路面堅固耐久，清潔少塵，養(yǎng)護修理方便。但塊塊石路面堅固耐久，清潔少塵，養(yǎng)護修理方便。但塊石路面施工主采要用手工鋪砌，有些塊石還要加工琢石路面施工主采要用手工鋪砌，有些塊石還要加工琢制，制，難以實現(xiàn)機械化施工，耗費勞動力多難以實現(xiàn)機械化施工，耗費勞動力多，人工鋪裝，人工鋪裝進度慢，建筑費高。根據(jù)上述特點，這種路面主要用進度慢，建筑

7、費高。根據(jù)上述特點，這種路面主要用于土基不夠穩(wěn)定的橋頭高填土路段，鐵路與公路平交于土基不夠穩(wěn)定的橋頭高填土路段，鐵路與公路平交道口，以及有地下管線的城市道路上和公園、廣場、道口，以及有地下管線的城市道路上和公園、廣場、紀念地等景觀區(qū)道路面層。紀念地等景觀區(qū)道路面層。塊石路面結構組成塊石路面結構組成石塊面層、砂或石屑整平層、基層、石塊面層、砂或石屑整平層、基層、墊層墊層 1 級配礫石級配礫石15-20cm, 或或 水泥砼水泥砼16cm.2 砂或水泥砂漿砂或水泥砂漿混合物；混合物；3 路肩路肩填縫填縫石塊之間須用填縫料填嵌密實，使石塊彼此嵌緊不松石塊之間須用填縫料填嵌密實，使石塊彼此嵌緊不松動，加

8、強路面的整體性，并保護石塊邊角。一般用砂或石屑作動，加強路面的整體性，并保護石塊邊角。一般用砂或石屑作填縫料。高級塊石路面也有用填縫料。高級塊石路面也有用1：21：2.5的水泥砂漿或瀝青瑪?shù)乃嗌皾{或瀝青瑪蹄脂填縫。蹄脂填縫。 整平層的作用整平層的作用墊平基層表面及石塊底面，以保持塊石面層墊平基層表面及石塊底面，以保持塊石面層頂面平整，緩和車輛行駛的沖擊和振動。頂面平整，緩和車輛行駛的沖擊和振動。 塊石路面的強度塊石路面的強度主要由基礎的承載力和石塊之間的摩擦力主要由基礎的承載力和石塊之間的摩擦力構成。構成。8.2 8.2 碎、礫石路面的力學特性碎、礫石路面的力學特性8.2.1 碎、礫石路面的

9、強度構成碎、礫石路面的強度構成礦料顆粒本身強度固然重要，但是起決定意義的則是礦料顆粒本身強度固然重要，但是起決定意義的則是顆粒顆粒之間的聯(lián)結強度之間的聯(lián)結強度。 對這種材料的對這種材料的抗剪強度抗剪強度均可用下式表示。即：均可用下式表示。即：由此可見，由材料的粘結力和內摩阻角所表征的內摩阻力由此可見，由材料的粘結力和內摩阻角所表征的內摩阻力所決定的顆粒之間的聯(lián)結強度，即構成了路面材料的結構所決定的顆粒之間的聯(lián)結強度，即構成了路面材料的結構強度。強度。tan+c=f但是各類碎、礫石材料的內摩阻力但是各類碎、礫石材料的內摩阻力和粘結力和粘結力c是不同的，是不同的，因而兩種不同粒料基層的結構強度構成

10、也不相同。因而兩種不同粒料基層的結構強度構成也不相同。8.2.1.1 純碎石材料純碎石材料 這類材料按嵌擠原則產(chǎn)生強度。由于純碎石材料粘結力這類材料按嵌擠原則產(chǎn)生強度。由于純碎石材料粘結力很差，其抗剪強度主要決定于剪切面上的法向應力和材很差，其抗剪強度主要決定于剪切面上的法向應力和材料內摩阻角。它由三項因素構成：料內摩阻角。它由三項因素構成： （1）粒料表面的相互滑動摩擦；）粒料表面的相互滑動摩擦；（2）因剪切時體積膨脹而需克服的阻力；）因剪切時體積膨脹而需克服的阻力；（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（礫）石混合料碎（礫）石混合料這類材料含

11、土少時，也按嵌擠原則形成強度；而當含土量這類材料含土少時，也按嵌擠原則形成強度；而當含土量較多時，則按較多時，則按密實原則密實原則形成強度。形成強度。 土土- -集料混合料基（墊）層的結構強度和剛度，取決集料混合料基（墊）層的結構強度和剛度，取決于于顆粒尺寸分布、顆粒形狀和密實度。其中最重要的是顆顆粒尺寸分布、顆粒形狀和密實度。其中最重要的是顆粒尺寸分布，特別是粗集料和細集料的比例。粒尺寸分布，特別是粗集料和細集料的比例。 按顆粒尺寸分布情況的不同，土按顆粒尺寸分布情況的不同，土- -集料混合料有三種不同集料混合料有三種不同的物理狀態(tài)的物理狀態(tài)。第一種狀態(tài)第一種狀態(tài)：僅含有少量或者不含細料，僅

12、含有少量或者不含細料， （細料指（細料指0.074mm以下的顆粒）；以下的顆粒）； 第二種狀態(tài)第二種狀態(tài)：含有適量的細料填滿集料間的空隙；含有適量的細料填滿集料間的空隙； 第三種狀態(tài)第三種狀態(tài)：細料含量過多，使集料懸浮于土中，細料含量過多，使集料懸浮于土中， 彼此失去接觸彼此失去接觸 .強度形成機理？混合料的性質取決于顆粒尺寸分布，應有適當比混合料的性質取決于顆粒尺寸分布，應有適當比例的細料含量，過多則又不利。例的細料含量，過多則又不利。除了顆粒尺寸分布外，當集料顆粒間喪失接觸時，細粒土的物理性質對強度和穩(wěn)定性有一定的影響，對于細料含量多的混合料，必須限制細料的塑性指數(shù)。峰值PI增大，強度減小

13、8.2.2 碎、礫石材料的應力碎、礫石材料的應力-應變特征應變特征 碎（礫）石材料組成的基層結構，碎（礫）石材料組成的基層結構，只能承受只能承受面層傳遞下來的垂直應力，而不能承受彎拉應力面層傳遞下來的垂直應力，而不能承受彎拉應力；此外在承受垂直應力作用時，其垂直變形受側向此外在承受垂直應力作用時，其垂直變形受側向應力約束。應力約束。 現(xiàn)行設計規(guī)范采用現(xiàn)行設計規(guī)范采用回彈模量回彈模量E E表征其力學強度表征其力學強度的指標，但國外也有采用加州承載比（的指標，但國外也有采用加州承載比（CBRCBR）的。）的。碎（礫）石材料的顯著特點：碎（礫）石材料的顯著特點： （1 1）應力）應力- -應變的非線

14、性性質；應變的非線性性質； （2 2）回彈模量受偏應力）回彈模量受偏應力d d和和3 3大小的影響，隨大小的影響，隨偏應力的增大而減小，隨偏應力的增大而減小，隨3 3的增大而增大。的增大而增大?；貜椖Ａ炕貜椖Ａ縀 Er r值可用下式表示：值可用下式表示：2k1rk=E偏應力軸向應變3試驗表明，試驗表明，應力重復次數(shù)、荷載作用時間及頻率對回應力重復次數(shù)、荷載作用時間及頻率對回彈模量的影響甚小。彈模量的影響甚小。顆粒材料的模量決定于材料的顆粒材料的模量決定于材料的級配級配、形狀形狀、表面構造表面構造、密實度密實度和含水量含水量等。一般密實度愈高，模量值愈大；等。一般密實度愈高，模量值愈大；棱角多，

15、表面粗糙者有較高模量；當細料含量不多時，棱角多，表面粗糙者有較高模量；當細料含量不多時，含水量對其影響甚小。含水量對其影響甚小。8.2.3 碎、礫石材料的形變累積碎、礫石材料的形變累積1、良好級配礫石在保證良好排水條件下塑性形變良好級配礫石在保證良好排水條件下塑性形變的發(fā)展變化規(guī)律：的發(fā)展變化規(guī)律：應力水平較低時應力水平較低時，作用次數(shù)達，作用次數(shù)達104 次次時，形變已基本上不發(fā)展；但若時，形變已基本上不發(fā)展；但若應力較大時應力較大時，超過材，超過材料的耐久疲勞應力，則料的耐久疲勞應力，則應力作用一定次數(shù)后，形變隨應力作用一定次數(shù)后，形變隨應力作用次數(shù)的增加而迅速發(fā)展應力作用次數(shù)的增加而迅速

16、發(fā)展，最終導致破壞。，最終導致破壞。 2、級配組成差的礫料，即使應力作用了很多次，級配組成差的礫料，即使應力作用了很多次，塑性形變仍繼續(xù)增長，如欲獲得較低的塑性形變，則塑性形變仍繼續(xù)增長，如欲獲得較低的塑性形變，則材料級配中的材料級配中的細料含量必須少于使其獲得最大密實度細料含量必須少于使其獲得最大密實度的含量的含量。8.3 8.3 碎（礫）石路面與基層碎（礫）石路面與基層8.3.1 概述概述碎（礫）石路面碎（礫）石路面用加工軋制的碎（礫）石作主骨科，并以石渣和石屑嵌縫，用粘土或石灰土泥漿灌縫，按嵌擠原理壓實形成的路面。類型類型：泥結碎石泥結碎石 泥灰結碎石泥灰結碎石 填隙碎石填隙碎石：干壓碎

17、石（干法）干壓碎石（干法） 水結碎石水結碎石 （濕法）（濕法）結構強度：結構強度：既和石料本身的強度有關，也和碎石顆既和石料本身的強度有關，也和碎石顆粒間的聯(lián)結程度有關。粒間的聯(lián)結程度有關。優(yōu)點優(yōu)點：投資不高，盛產(chǎn)石料地區(qū)可就地取材，并隨投資不高，盛產(chǎn)石料地區(qū)可就地取材，并隨交通量的增加進行分期修建和改善，還可在分期交通量的增加進行分期修建和改善，還可在分期修建過程中作為其它路面的基層。修建過程中作為其它路面的基層。缺點缺點：平整度差，易揚塵，在行車和自然因素影響：平整度差，易揚塵，在行車和自然因素影響下，易產(chǎn)生磨損、松散、磨耗層脫落露骨等病害。下，易產(chǎn)生磨損、松散、磨耗層脫落露骨等病害。因此

18、維修養(yǎng)護工作量大，而且適應的交通量較小。因此維修養(yǎng)護工作量大，而且適應的交通量較小。8.3.2 泥結碎石路面與基層泥結碎石路面與基層泥結碎石路面是以碎石作骨料，粘土作填充料和結合料，泥結碎石路面是以碎石作骨料，粘土作填充料和結合料，經(jīng)壓實形成的路面經(jīng)壓實形成的路面。優(yōu)點優(yōu)點：碾壓工作量小，使用石料等級較寬，造價低。碾壓工作量小，使用石料等級較寬，造價低。缺點缺點：干燥時易揚塵，潮濕時水穩(wěn)定性差。干燥時易揚塵，潮濕時水穩(wěn)定性差。材料要求材料要求：碎石等級不低于：碎石等級不低于IIIIII級，扁平細長顆粒不超過級，扁平細長顆粒不超過 2020，不得含有其他雜質。，不得含有其他雜質。施工方法施工方法

19、：灌漿法、拌和法、層鋪法。：灌漿法、拌和法、層鋪法。適用：適用：泥結碎石路面屬中級路面，應用于三、四級公泥結碎石路面屬中級路面，應用于三、四級公路，地方道路。它具有施工簡便、造價低的優(yōu)點；路，地方道路。它具有施工簡便、造價低的優(yōu)點；但因含一定數(shù)量的粘土，水穩(wěn)定性較差，不宜做瀝但因含一定數(shù)量的粘土，水穩(wěn)定性較差，不宜做瀝青路面基層。青路面基層。 如做瀝青路面基層時，應用于干燥路段，在中如做瀝青路面基層時，應用于干燥路段，在中濕和潮濕路段，填充的粘結料中應濕和潮濕路段，填充的粘結料中應摻一定劑量的石摻一定劑量的石灰，形成泥灰結碎石結構，以提高其穩(wěn)定性灰，形成泥灰結碎石結構，以提高其穩(wěn)定性。在泥。在

20、泥結碎石路面上鋪筑磨耗層可以改善行車條件和方便結碎石路面上鋪筑磨耗層可以改善行車條件和方便養(yǎng)護。養(yǎng)護。8.3.3泥灰結碎石路面泥灰結碎石路面是以碎石作骨科，用一定數(shù)量的石灰土填充空隙作粘結料形成的路面。它針對泥結碎石路面水穩(wěn)性不好的缺點，利用填充料中的石灰石灰達到提高路面水穩(wěn)定性提高路面水穩(wěn)定性的目的。泥灰結碎石多在潮濕與中濕路段作為瀝青路面的基層，亦可作為中級路面的面層。8.3.4 填隙碎石基層填隙碎石基層填隙碎石基層填隙碎石基層用單一尺寸的粗碎石做骨料，形成用單一尺寸的粗碎石做骨料，形成嵌擠作用，用石屑填滿碎石間的孔隙，增加密實度和嵌擠作用，用石屑填滿碎石間的孔隙，增加密實度和穩(wěn)定性。穩(wěn)定

21、性。填隙碎石可用做填隙碎石可用做各等級公路的底基層各等級公路的底基層和和二級以下公路二級以下公路的基層的基層， 適于盛產(chǎn)石料地區(qū)。適于盛產(chǎn)石料地區(qū)。施工方法分施工方法分干法和濕法干法和濕法兩種。兩種。將碎石材料撒鋪后直接壓實而成的結構層，稱為將碎石材料撒鋪后直接壓實而成的結構層，稱為干壓干壓碎石碎石；經(jīng)灑水碾壓而成的稱為；經(jīng)灑水碾壓而成的稱為水結碎石水結碎石。灑水的作用：灑水的作用：1、適量灑水，可降低碎石顆粒間的摩擦力，適量灑水，可降低碎石顆粒間的摩擦力，提提高壓實效果高壓實效果。2、水結碎石在壓實過程中會產(chǎn)生一部分磨碎的水結碎石在壓實過程中會產(chǎn)生一部分磨碎的石粉，它可石粉，它可起粘結作用起

22、粘結作用。由于石灰?guī)r或白云巖石粉的粘結力較。由于石灰?guī)r或白云巖石粉的粘結力較強，因此常用它來鋪筑。強，因此常用它來鋪筑。材料的基本要求：材料的基本要求：扁平細長軟弱顆粒不應超過扁平細長軟弱顆粒不應超過15，粗碎石集，粗碎石集料壓碎值不超過料壓碎值不超過30，重要交通道路不超過，重要交通道路不超過26。 填隙碎石基層強度的主要由碎石間的嵌擠鎖結作用形成，而粗碎石是填隙碎石基層形成強度和穩(wěn)定性的主要組成材料，碎石顆粒組成應滿足規(guī)范的要求。8.4 8.4 級配礫（碎）石路面與基（墊）層級配礫（碎）石路面與基（墊）層8.4.1 概述概述級配礫（碎）石路面，級配礫（碎）石路面，是用粒徑大小不同的粗細是用

23、粒徑大小不同的粗細礫（碎）石集料和砂（或石屑）各占一定比例礫（碎）石集料和砂（或石屑）各占一定比例的混合料。其顆粒組成符合密實級配要求。的混合料。其顆粒組成符合密實級配要求。 級配礫（碎）石級配礫（碎）石路面強度由集料間的摩阻力和細路面強度由集料間的摩阻力和細粒土的粘結力，經(jīng)碾壓密實聯(lián)結所構成。粒土的粘結力，經(jīng)碾壓密實聯(lián)結所構成。它可以做中級路面面層；當路基處于干燥地段時，也可以它可以做中級路面面層；當路基處于干燥地段時，也可以做次高級路面的基層。在潮濕地段做瀝青路面基層時，應做次高級路面的基層。在潮濕地段做瀝青路面基層時，應在土中摻加一定劑量的石灰，以提高其強度和穩(wěn)定性。在土中摻加一定劑量的

24、石灰，以提高其強度和穩(wěn)定性。優(yōu)點：優(yōu)點：平整度較好（但須經(jīng)常養(yǎng)護），施工維修簡易，在平整度較好（但須經(jīng)常養(yǎng)護），施工維修簡易，在就地取材前提下造價低廉。就地取材前提下造價低廉。缺點：缺點：耐磨性差，在行車作用下易產(chǎn)生波浪變形，使用年耐磨性差，在行車作用下易產(chǎn)生波浪變形，使用年限較短。限較短。8.4.2 級配礫（碎）石路面與基墊層級配礫（碎）石路面與基墊層級配礫（碎）石路面厚度一般816cm，當厚度大于16cm時，應分兩層鋪筑。上層為總厚度的0.4，下層為總厚度的0.6。級配礫（碎）石用作高速、一級公路底基層和二級公路基層時，壓碎值不大于30；二級公路底基層和二級以下基層，不大于35；二級以下的

25、底基層時不大于40。8.4.3 磨耗層與保護層磨耗層與保護層為提高碎（礫）石路面的平整度，抵抗行車和自然因素的磨損為提高碎（礫）石路面的平整度，抵抗行車和自然因素的磨損和破壞作用，應在面層上加鋪磨耗層和保護層。和破壞作用，應在面層上加鋪磨耗層和保護層。8.4.3.1 磨耗層磨耗層 磨耗層磨耗層是用級配良好的石屑、砂礫等集料和粘土構成的混合料，是用級配良好的石屑、砂礫等集料和粘土構成的混合料，經(jīng)攤鋪和碾壓而成的層次。磨耗層應具有足夠的堅實性和穩(wěn)經(jīng)攤鋪和碾壓而成的層次。磨耗層應具有足夠的堅實性和穩(wěn)定性。定性。磨耗層是路面的表面部分，其作用磨耗層是路面的表面部分，其作用是抵抗車輪荷載和自然因素是抵抗車輪荷載和自然因素對路面的破壞作用，從而有效地保證路面的強度和穩(wěn)定性，對路面的破壞作用，從而有效地保證路面的強度和穩(wěn)定性，并提高路面平整度，改善行車條件，延長使用壽命。并提高路面