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,2017-9-6,#,第四章 路面基层,学习要点：,本章要求了解碎砾石路面基层的强度构成原理、应力应变特性，无机结合料物理力学特性、疲劳特性、干缩及温缩特性；熟悉石灰稳定材料强度形成机理、混合料设计方法、施工本卷须知，水泥稳定材料强度形成机理、混合料设计方法、施工本卷须知，工业矿渣材料要求与施工要求等；掌握无机稳定料材料干缩、温缩特性、混合料强度机理及组成设计方法。,主要内容,4.1概述,4.2碎砾石路面基层,4.3无机结合料稳定材料物理力学特性,4.4石灰稳定材料基层,4.5水泥稳定材料基层,4.6工业废渣稳定材料基层,4.1 概述,路面基层，是指在路基或垫层外表上用高质量材料按照一定的技术措施分层铺筑而成的层状结构。按照使用材料，路面基层分为：,碎砾石基层：由各种集料砾石、碎石和土进行掺配后修筑而成的基层。,无机结合料稳定基层：以无机结合料稳定材料修筑的基层。,无机结合料稳定类材料的主要特点如下：,具有一定的抗拉强度；环境温度对半刚性材料强度的形成和开展有很大影响；强度和刚性都随龄期增长，刚性为柔性材料的数倍，但又明显小于水泥混凝土；干缩性和温缩性大；稳定细粒土时，抗冲刷能力差；耐磨性差。,4.2 碎砾石路面基层,碎、砾石路面基层强度构成,碎、砾石路面基层材料结构强度形成的特点如下：,矿料颗粒之间的联结强度，一般比矿料颗粒本身强度小得多；,在外力作用下，材料首先将在颗粒之间产生滑动和位移，使其失去承载能力而遭到破坏。,库伦公式表示：,纯碎石材料,纯碎石材料是按嵌挤原那么产生强度，它的抗剪强度主要决定于剪切面上的法向应力和材料内摩阻角。,土-碎砾石混合料,材料强度构成：嵌挤锁结作用、密实原那么。,与强度和刚度相关的因素：密实度、颗粒形状等。,组成状态：嵌挤原那么a、骨架密实原那么b、密实原那么c。,细粒含量对CBR和密实度的影响,土-碎砾石混合料3种物理状态,水结碎石路面,水结碎石路面,是用大小不同的轧制碎石从大到小分层铺筑，经洒水碾压后而成的一种结构层,。,强度,是由碎石之间的,嵌挤作用,及碾压时所产生的石粉与水形成的石粉浆的,黏结作用,而形成的,。,水结碎石的碾压质量与,石料性质、形状、层厚、压路机类型和重量、碾压行程次数，以及洒水与铺撒嵌缝料的适时与否等因素有关。,4.2.4 泥结碎石路面,泥结碎石路面:以碎石作为骨料、泥土作为填充料和黏结料，经压实修筑成的一种结构。,泥结碎石路面的力学强度和稳定性不仅有赖于碎石的相互嵌挤作用，同时也有赖于土的黏结作用。,4.2.5 级配碎砾石路面基层,级配碎砾石路面基层:由各种集料砾石、碎石和土，按最正确级配原理修筑而成的路面层或基层。,级配碎砾石路面的强度由摩阻力和黏结力构成，具有一定的水稳性和力学强度。,为提高碎砾石路面的平整度，抵抗行车和自然因素的磨损和破坏作用，应在面层上加铺磨耗层和保护层。,磨耗层,磨耗层是路面的外表局部，用以抵抗由车轮水平力和轮后吸力所引起的磨损和松散，以及大气温度、湿度变化等因素的破坏作用，并提高路面平整度。,保护层,保护层用在磨耗层上面，用来保护磨耗层，减少车轮对磨耗层的磨损。加铺保护层是一项经常性措施，保护层厚度一般不大于1 cm。,碎砾路面的养护,4.3 无机结合料稳定材料物理力学特性,无机结合料稳定材料的力学特性包括应力-应变关系、疲劳特性、收缩温缩和干缩特性等。,4.3.1 无机结合料稳定材料的应力-应变特性,无机结合料稳定材料的应力-应变特性与原材料的性质、结合料的性质和剂量及密实度、含水量、龄期、温度等有关，同时其应力-应变关系呈现出非线性特性。,4.3.2 无机结合料稳定材料的疲劳特性,在一定的应力条件下，材料的疲劳寿命取决于以下因素：,材料的强度和刚度：强度越大，刚度越小，其疲劳寿命就越长。,由于材料的不均匀性，疲劳方程与材料试验的变异性有关。,不同的保证率到达疲劳寿命时出现破坏的概率得出的疲劳方程也不同。,试验方法、试验操作的水平。,通过回归分析，可得到描述应力比和作用次数关系的疲劳方程双对数或单对数：,无机结合料稳定材料的干缩特性影响因素：,材料品种、含水量与平均干缩系数关系扩散层水的蒸发,制件含水量与干缩应变的关系控制施工时材料的含水量,粒料含量与平均干缩系数关系控制粒料含量,龄期与平均干缩系数关系结构强度的形成,无机结合料剂量对干缩结果的影响控制无机结合料剂量,4.3.4 无机结合料稳定材料的温度收缩特性,无机结合料稳定材料组成：,固相组成其空间骨架的原材料的颗粒和其间的胶结物,砂砾以上颗粒的温度收缩系数较小；粉粒以下颗粒较大,液相存在于固相外表与空隙中的水和水溶液,扩张作用、外表张力作用和冰冻作用作用与温度收缩性,气相存在于空隙中的气体,大局部与大气连通，故其对温度收缩性影响可以忽略,材料温缩,指标：,温,缩,应变,温度变化引起的试件单位长度变化,量：,平均,温度收缩,系数,某温度时，试件的温度应变与试件的温度变化之比：,温,缩,系数,温,缩,量,无机结合料,稳定材料温度收缩的大小,影响因素：,结合料类型和剂量、被稳定材料的类别、粒料含量、龄期,4.4,石灰稳定材料基层,概述,石灰,稳定材料基层,：以,石灰为结合料，通过加水和被稳定材料共同拌和形成的混合料，包括石灰碎石土、石灰土等,。,石灰剂量,=,石灰质量,/,干土质量,强度形成原理,离子交换作用初期变化的原因,结晶作用,火山灰作用,碳酸化作用形成后期强度的原因,通过石灰与被稳定材料的一系列的相互作用，在初期表现为混合料的结团、塑性降低、最正确含水量增加和最大密实度减少等；后期主要表现为结晶结构的形成，从而提高其板体性、强度和稳定性。,4.4.3 强度影响因素,土质：各种成因的土都可以用石灰来稳定，效果显著，强,度也高。,灰质：石灰的细度越大，稳定效果越好。,含水量：水是石灰稳定材料的重要组成局部。,石灰剂量：对石灰稳定材料强度影响显著。,密实度：石灰稳定材料的强度随密实度的增加而增长。,龄期：石灰稳定材料的强度具有随龄期呈现指数规律增长。,养生条件：养生条件不同，其强度也有差异。,石灰稳定类基层的应用,石灰稳定类材料不但具有较高的抗压强度，而且也具有一定的抗弯强度，且强度随龄期逐渐增加。,4.4.5 石灰稳定材料基层缩裂防治,控制压实含水量,严格控制压实标准，尽可能到达最大压实度；,重视初期养护；,施工应在当地气温进入0 前一个月结束；,施工结束后要及早铺筑面层，使石灰稳定材料的含水量不发生大变化，可减轻干缩裂缝。,石灰稳定材料混合料设计,石灰稳定材料的组成设计包括：根据抗压强度标准，确定最正确的石灰剂量和混合料的最正确含水量。,强度标准,根据?公路路面基层施工技术细那么?JTG/T F202021规定，石灰稳定材料的强度标准应根据公路等级及层位确定，在规定条件下如下所示。,石灰稳定材料的强度和压实度标准,混合料的设计步骤,制备不同石灰剂量的石灰稳定材料混合料；,确定混合料的最正确含水量和最大干压实密度；,按最正确含水量与工地预期到达的压实密度制备试件，进行强度试验时，做平行试验的试件数量应符合规定；,试件在规定温度进行无侧限抗压强度试验。,室内试验结果的平均抗压强度应满足：,4.5,水泥,稳定材料基层,概述,水泥稳定材料是以水泥为结合料，通过加水与被稳定材料共同拌和形成的,混合料。,水泥,稳定类基层具有,良好的整体性、足够的力学强度、抗水性和耐冻性,，其,初期强度较高，且随龄期增长而增长，所以应用范围很广。,4.5.3 影响强度的因素,土质,碎砾石和砂砾、砂性土、粉性土、黏性土、重黏土,水泥成分和剂量,水泥矿物成分是决定水泥稳定材料强度的主导因素。,含水量,当含水量缺乏时，水泥不能在混合料中完全水化和水解，发挥不了水泥对土的稳定作用，影响强度形成。,施工工艺过程,水泥、土和水拌和得均匀，且在最正确含水量下充分压实，使之干密度最大，其强度和稳定性就高。,4.5.4,材料,要求及混合料组成设计,材料,要求,土,采用,水泥稳定，被稳定材料的液限不应大于,40%,，塑性指数不大于,17,。塑性指数大于,17,时，宜采用石灰稳定或水泥、石灰综合稳定。,水泥,宜,选用初凝时间大于,3 h,、终凝时间大于,6 h,且小于,10 h,的硅酸盐水泥，强度等级为,32.5,或,42.5,。,混合料组成设计,根据?公路路面基层施工技术细那么?JTG/T F202021规定，强度标准如下：,水泥稳定材料的强度保证,4.5.5,水泥,稳定材料基层,施工,水泥,稳定材料基层的施工包括放样、清底、备料、配料、拌和、摊铺、整型、碾压和养生等工序。,一般,规定,拌和,方法和摊铺,整型,碾压,接缝处理,养生,及交通管制,4.6,工业废渣稳定材料基层,概述,以水泥或石灰为结合料，以钢渣、煤渣、矿渣等为主要被稳定材料，通过加水拌和形成的混合料即为工业废渣稳定材料。它具有,水硬性、缓凝性、强度高、稳定性好、成板体的优点，且强度随龄期不断增加，抗水、抗冻、抗裂且收缩性小，能适应各种气候环境和水文地质条件等，常用作高级或次高级路面的基层或底基层。,4.6.2 材料要求,水泥、石灰：应符合标准的规定。,粉煤灰：主要成分是二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁。,煤矸石、煤渣、高炉矿渣、钢渣及其他冶金矿渣等工业,废渣用于修筑基层或底基层时，使用前应崩解稳定。,对石灰粉煤灰稳定材料，根据?公路路面基层施工技术细那么?JTG/T F202021规定。,对水泥粉煤灰稳定材料，根据?公路路面基层施工技术细那么?JTG/T F202021规定。,4.6.3 混合料组成设计,工业废渣混合料的组成设计内容包括：根据?公路路面基层施工技术细那么?JTGT F202021规定，通过试验确定各组成材料比例均为质量比，确定混合料的最正确含水量。,石灰粉煤灰稳定材料、石灰煤渣稳定材料、水泥粉煤灰稳定材料、水泥煤渣稳定材料的推荐比例参见标准。,工业废渣稳定材料施工,混合料应用拌和机械集中拌和，不得采用路拌,材料的拌和可用带旋转刀片、分批出料的拌和设备,要随时对每批材料进行用水量检查,注意拌和机内是否有死角存在，如发现应及时纠正,压实度应到达规定的要求,养生期一般为7 d。养生期结束，应立即浇洒透层油,