第三章碎礫石路面

第三章碎、礫石路面MacadamPavement主講教師：劉延金第10章碎、礫石路面10.1碎、礫石路面的力學(xué)特性10.2碎石路面與基層10.3級配礫（碎）石路面10.4優(yōu)質(zhì)級配碎石基層10.5碎（礫）石路面的養(yǎng)護

本章要求1.掌握碎礫石路面的力學(xué)特性2.區(qū)分各種碎礫石路面及用途3.了解各碎礫石路面施工工藝第10章碎、礫石路面碎石：符合工程要求的石料，經(jīng)開采并按一定尺寸加工而成的有棱角的粒料礫石：石料經(jīng)水流長期搬運而成的一定尺寸的無棱角的粒料。（卵石，其他形狀的礫石）級配碎石：按一定級配要求設(shè)計的由碎石組成的材料。級配礫石：按一定級配要求設(shè)計的由礫石組成的材料。第10.1節(jié)碎礫石路面的力學(xué)特性

Mechanicalpropertiesofmacadampavement上級上頁下頁碎礫石路面：以碎石或礫石為基本材料，并用適量的起粘結(jié)作用的細料嵌縫，經(jīng)壓實而成的路面結(jié)構(gòu)。通常指：水結(jié)碎石路面waterboundmacadam泥結(jié)碎石路面clayboundmacadam密級配碎（礫）石路面gradedmacadampavement§10-1：碎、礫石路面的力學(xué)特性

Mechanicalpropertiesofmacadampavement一、碎、礫石路面的強度構(gòu)成

strengthcompositionofmacadampavement

碎、礫石路面通常指水結(jié)碎石路面、泥結(jié)碎石路面以及密級配的碎（礫）石路面等數(shù)種，這類路面通常只能適應(yīng)中低等交通量的公路。強度特性strengthproperty：礦料顆粒本身強度；礦料顆粒之間的粘結(jié)強度。結(jié)構(gòu)強度structuralstrength：材料之間的粘結(jié)力顆粒之間內(nèi)摩擦力1、純碎石材料Puregravelmaterial按嵌擠原理構(gòu)成強度，依靠材料的內(nèi)摩阻力。摩阻力的大小：顆粒的強度、形狀、尺寸、均勻性、表面粗糙度等第10.1節(jié)碎礫石路面的力學(xué)特性上級上頁下頁一般只適用于中低等交通量的公路。特點：礦料顆粒之間的聯(lián)結(jié)強度比礦料自身強度小得多；在外力作用下，先在顆粒之間產(chǎn)生滑動和位移，失去承載能力而遭到破壞。松散介質(zhì)第10.1節(jié)碎礫石路面的力學(xué)特性上級上頁下頁C－粘聚力，取決于粘性材料Φ－內(nèi)摩擦角，取決于集料松散介質(zhì)抗剪強度：庫侖公式1.純碎石材料－C＝02.土－碎（礫）石材料－C

>0,

Φ>0第10.1節(jié)碎礫石路面的力學(xué)特性上級上頁下頁1.純碎石材料－C＝0粒料表面的相互滑動摩擦Φ<30°體積膨脹而需克服的阻力粒料重新排列需克服的阻力

40°<Φ<50°特點：透水性好，不易冰凍、不易壓實。強度影響因素：形狀、尺寸、均勻性、粗糙度、壓實程度等第10.1節(jié)碎礫石路面的力學(xué)特性2.土－碎（礫）石材料－C

>0,

Φ>0上級上頁下頁不含細料－按嵌擠原則（不易壓實，透水性好，不易冰凍）含適量的細料－按嵌擠、粘結(jié)原則（易壓實，透水性差）含大量細料－按密實原則（密實度較低，易冰凍、透水性差、水穩(wěn)性差）細粒含量對路面的強度和穩(wěn)定性影響較大第10.1節(jié)碎礫石路面的力學(xué)特性上級上頁下頁δ（干密度）－土的孔隙中完全沒有水時的密度。最大干密度－擊實或壓實試驗所得干密度與含水量關(guān)系曲線上峰值點對應(yīng)的干密度。CBR－指某材料貫入量達2.5mm時，單位壓力對標(biāo)準碎石壓入相同貫入量時標(biāo)準荷載強度的比值。最大δ與CBR是松散材料最基本的兩個參數(shù)。第10.1節(jié)碎礫石路面的力學(xué)特性上級上頁下頁壓實功↑－δ、CBR↑；δ、CBR都存在一個最佳細料含量，且值不相同；土－礫石混合料第10.1節(jié)碎礫石路面的力學(xué)特性上級上頁下頁土－碎石混合料δ、CBR與細料含量關(guān)系同土－礫石混合料；細料含量對碎石的影響小于礫石。第10.1節(jié)碎礫石路面的力學(xué)特性上級上頁下頁δ和CBR隨集料粒徑的增大而增大最佳細粒含量隨集料粒徑增大而減??；細料含量增加，混合料強度降低。第10.1節(jié)碎礫石路面的力學(xué)特性上級上頁下頁細料含量低時，Ip對強度影響?。患毩虾扛邥r，Ip對強度影響大；第10.1節(jié)碎礫石路面的力學(xué)特性二）碎、礫石應(yīng)力－應(yīng)變特性上級上頁下頁干的軋制集料回彈模量隨主應(yīng)力和的變化碎、礫石材料應(yīng)力－應(yīng)變曲線碎礫石材料的顯著特點之一是應(yīng)力－應(yīng)變的非線性性質(zhì)，回彈模量在很大程度上受豎向和側(cè)向應(yīng)力大小的影響。偏應(yīng)力第10.1節(jié)碎礫石路面的力學(xué)特性上級上頁下頁三）碎、礫石材料的形變積累礫質(zhì)材料在良好排水條件下塑性形變的發(fā)展

顆粒材料沒有明顯的疲勞極限，通常表現(xiàn)為塑性變形的累計;除了受到顆粒級配、密實度、材料的棱角或表面的粗糙程度之外，偏應(yīng)力的大小也決定塑性形變累計的發(fā)展。第10.2節(jié)碎石路面與基層上級上頁下頁碎石路面：用人工軋制的碎石和適量的結(jié)合料按嵌擠原理鋪壓而成的路面（中級路面）或基層。水結(jié)碎石路面：用人工軋制的碎石從大到小分層鋪筑，經(jīng)灑水碾壓后形成的一種結(jié)構(gòu)層。厚度為10-16cm。泥結(jié)碎石路面：以碎石為集料、泥土作為粘結(jié)填縫料，經(jīng)壓實修筑成的一種結(jié)構(gòu)。厚度為8-20cm。泥灰結(jié)碎石路面：以碎石為集料，用一定數(shù)量的泥土和石灰作為粘結(jié)填縫料的碎石路面。水穩(wěn)定性比泥結(jié)碎石好。填隙干壓碎石基層：碎石基層采用干壓方法，填隙緊密，碾壓堅實。第10.2節(jié)碎石路面與基層上級上頁下頁一、水結(jié)碎石路面定義：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(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)強度：決定嵌鎖力和石粉的粘結(jié)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(yù)、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。第10.2節(jié)碎石路面與基層上級上頁下頁一、水結(jié)碎石路面特點：碎石質(zhì)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(jié)層(不撒封面，以加強聯(lián)接)影響碾壓質(zhì)量的因素：石料性質(zhì)、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。第10.2節(jié)碎石路面與基層上級上頁下頁二、泥結(jié)碎石路面定義：以碎石作骨料，粘土為填充結(jié)合料，經(jīng)壓實而成的路面結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)強度：嵌鎖力、土的粘結(jié)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。第10.2節(jié)碎石路面與基層上級上頁下頁1、碎石路面的特點2、碎石路面與基層的分類碎（礫）石類別碎（礫）石材料土—碎（礫）石混合料水結(jié)碎（礫）石材料碎（礫）石材料填隙干壓碎石材料（包括大塊碎石基層）

高級級配碎石材料泥結(jié)碎（礫）石

泥灰結(jié)碎（礫）石

級配碎（礫）石

碎（礫）石材料既可用于路面基層，也可通過適當(dāng)處理用于面層形成碎礫石路面。3、材料要求（1）石料

碎石應(yīng)具有較高的強度（III級以上）、韌性和抗磨耗能力；應(yīng)具有棱角且近于立方體,長條扁平的石料不超過10%；應(yīng)干凈，不含泥土雜物。碎石的最大尺寸應(yīng)根據(jù)石料品質(zhì)及碎石層的厚度來確定，堅硬石料不得超過碎石層壓實厚度的0.8倍。

編號碎石名稱粒徑范圍(mm)用途123粗碎石中碎石細碎石75～5050～3535～25骨料45石渣石屑25～1515～5嵌縫料6米石0～5封面料3、材料要求（2）粘土與石灰泥結(jié)碎石層所用粘土，應(yīng)具有較高的粘性，塑性指數(shù)以12—15為宜。粘土內(nèi)不得含腐殖質(zhì)或其它雜物。粘土用量一般不超過混合料總重的15～18%。石灰與土的用量不應(yīng)大于混合料總重的20%，其中石灰劑量為土重的8～12%。4、

碎（礫）石路面的類別水結(jié)碎石路面

--10—16cm

泥結(jié)碎石路面

--8～20cm

泥灰結(jié)碎石路面--石灰劑量為8～12%

級配碎礫石路面

--8～16cm第10.2節(jié)碎石路面與基層上級上頁下頁三、泥灰結(jié)碎石定義：以碎石為骨料，一定數(shù)量粘土和石灰作粘結(jié)填充料、經(jīng)壓實而成的路面結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)強度：嵌鎖力、土和石灰的粘結(jié)力；材料：結(jié)合料＜20%；土、灰比：1:10；厚度：8~16cm；施工：同泥結(jié)碎石；特點：水穩(wěn)性優(yōu)于泥結(jié)碎石，可用作潮濕和中溫路段的瀝青路面基層。第10.2節(jié)碎石路面與基層上級上頁下頁四、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(jié)構(gòu)層。第10.3節(jié)級配礫（碎）石路面上級上頁下頁定義：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(jīng)攤鋪、修整、壓實后形成，是密實結(jié)構(gòu)。強度組成：摩阻力和粘結(jié)力。特點：具有一定的水穩(wěn)性和力學(xué)強度。第10.3節(jié)級配礫（碎）石路面上級上頁下頁一、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?；鶎硬牧弦螅褐袧窈统睗駪?yīng)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)第10.3節(jié)級配礫（碎）石路面上級上頁下頁二、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)攤平和整形；(6)碾壓。級配碎礫石路面施工上級上頁下頁施工工藝集中廠拌法施工工序（適用于高速、一級公路的優(yōu)質(zhì)級配碎石）準備下承層施工放樣石料運輸石料廠拌現(xiàn)場機械攤鋪(松鋪系數(shù)1.25～1.35)灑水振動碾壓成型路拌法施工工序（適用于二級以下公路的普通級配碎石）準備下承層施工放樣未篩分碎石運輸和攤鋪（平地機）運輸和撒布石屑、整形灑水振動碾壓成型級配碎礫石路面與施工上級上頁下頁級配礫石拌合法施工工藝準備下承層施工放樣整形碾壓運輸和攤鋪摻配集料運輸和攤鋪主要集料灑水拌合必要時灑水施工工藝施工材料、機械與現(xiàn)場第10.4節(jié)優(yōu)質(zhì)級配碎石基層上級上頁下頁無結(jié)合料處治粒料在國外是一種應(yīng)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(zhì)的碎石層。美國、澳大利亞及南非還把最佳級配的優(yōu)質(zhì)碎石用于半剛性基層與瀝青面層之間，作為減少瀝青路面反射裂縫的措施。我國也在多項大型工程中應(yīng)用了這類材料和結(jié)構(gòu)作為柔性基層，取得了較好的效果。第10.4節(jié)優(yōu)質(zhì)級配碎石基層上級上頁下頁優(yōu)質(zhì)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(biāo)：CBR值、回彈模量碎石基層質(zhì)量決定因素：高質(zhì)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。回彈模量是表征級配碎石剛度的重要指標(biāo)及設(shè)計參數(shù)。第10.5節(jié)碎(礫)路面的養(yǎng)護上級上頁下頁碎（礫）石路面養(yǎng)護的主要任務(wù)：在各種交通組成和交通量的荷載作用下，使路面保持應(yīng)有的強度和平整度。產(chǎn)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(yīng)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。第10.5節(jié)碎(礫)路面的養(yǎng)護上級上頁下頁保護層-在磨耗層上面，用來保護磨