路基工程

第十章 碎、砾石路面 路面等级划分 主要内容 1、碎、砾石路面的力学特性 2、碎石路面与基层 3、级配砾（碎）石路面 4、优质级配碎石基层 5、碎（砾）石路面的养护 10-1 碎、砾石路面的力学特性 碎、砾石路面结构强度形成的特点：矿料颗粒之间的联结强度，一般都要比矿料颗粒本身的强度小得多；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致破坏。 对于松散材料组成的路面结构强度，起决定作用的则是颗粒之间的联结强度。（属松散介质范畴） 由材料的粘结力和内摩阻角所表征的内摩擦力所决定的颗粒之间的联结强度，即构成了路面材料的结构强度。 （一）纯碎石材料 纯碎石材料是按嵌挤原则产生强度，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。由下列三项因素构成： 1）粒料表面的相互滑动摩擦； 2）因剪切时体积膨胀而需克服的阻力； 3）因粒料重新排列而受到的阻力。 纯碎石粒料摩阻角的大小主要取决于石料的强度、形状、尺寸、均匀性、表面粗糙度以及施工时的压实程度。当石料强度高、形状接近正立方体、有棱角、尺寸均匀、表面粗糙、压实度高时，则内摩阻力就大。 （二）土－碎（砾）石混合料 含土少时，也是按嵌挤原则形成强度；当含土量较多时测按密实原则形成强度。土－碎（砾）石混合料的强度和稳定性取决于内摩阻力和粘结力的大小。 为得到最大强度和稳定性而设计的颗粒材料，应具有高内摩阻力来抵抗荷载作用下的变形。内摩阻力和由此而产生的抗剪力在很大程度上取决于密实度、颗粒形状和颗粒大小的分配。在这些因素中，以集料大小的分配，特别是粗细成分比例为最重要。 第一种：不含或含很少细料（指0．074mm以下的颗粒）的混合料，它的强度和稳定性依靠颗粒之间摩阻力获得。这类的混合料其密实度较低，但透水性好，不易冰冻。由于这种材料没有粘结性，施工时压实困难。 第二种：含有足够的细料来填充颗粒间的空隙的混合料，它仍然能够从颗粒接触而获得强度，其抗剪强度、密实度有所提高，透水性低，施工时较第一种情况易压实。 第三种：含有大量细料而没有粗颗粒与粗颗粒的接触，集料仅仅是浮在细料之中。这类混合料施工时易压实，但其密实度较低，易冰冻，难于透水，强度和稳定性受含水量影响很大。 集料大小的分配，特别是粗细成分比例对强度和密实度的影响 1、土-砾石混合料的密实度和CBR随细料含量而变化 存在最佳细料含量，使密实度和CBR值最大。 最大干容重对应的CBR强度不是最大的。 2、土-砾石混合料的密实度和CBR随细料含量而变化 密度和CBR值随着集料尺寸的增大而增大，最佳细料含量则降低 细料含量小于最大密实度时的含量，其CBR值最大，因而强度和稳定性也最大。 见图10-4 只有在已知粒径分配的情况下，密实度才可以作为衡量强度和稳定性的依据。 2、土-碎石混合料的密实度和CBR随细料含量而变 细料成分对碎石集料CBR的影响一般比对砾石小 细料含量偏多的混合料强度和稳定性大大低于细料含量偏低的情况，是由于如图c的情况，强度和稳定性受结合料的影响很大，而在图a的情况下，强度和稳定性受结合料的影响很小，大部分取决于大颗粒之间的接触。 室内试验和工地实践都表明，集料为碎石时，由于颗粒嵌挤作用的增强，其强度和稳定性较圆滑砾石集料为好，渗透系数亦高，更易排水。此外，细粒土的物理性质对混合料的强度和稳定性也有很大影响，特别是集料颗粒间的接触破坏时影响更大。 当小于0.42mm的细粒土少时，其塑性指数对强度的影响很小；而当细粒土的含量增加时，其塑性指数的影响便越来越大。因此，对于细料含量多的混合料，必须限制细料的塑性指数。 二、碎、砾石材料的应力－应变特性 碎、砾石材料的显著特点之一是应力－应变的非线性性质，回弹模量在很大程度上受竖向和侧向应力大小的影响。 侧向应力不变，回弹模量随偏应力增大而逐渐减小。 无论轴向应变大小，当侧向应力增大时，回弹模量也增大。 颗粒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，表面粗糙者有较高模量；当细料含量不多时，含水量仅有甚小影响。 三、碎、砾石材料的形变积累 良好级配砾石在保证良好排水条件下，当偏应力较小时，当应力作用次数达到104次时，塑性形变已基本上不发展；但当应力较大，超过材料的耐久疲劳应力，达到一定次数后，形变随应力作用次数而迅速发展，最终导致破坏。 级配组成差的粒料，即使应力作用了很多次，仍继续有塑性形变的增长，但欲获得低的塑性形变，级配料中的细料含量必须少于获得最大密实度的含量。 10-2、碎石路面与基层 碎石路面：用加工轧制的碎石按嵌挤原理铺压而成的路面。按施工方法及所用填充结合料的不同，分为水结碎石、泥结碎石、级配碎石和干压碎石等数种。通常用砂、

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