級配碎石基層

1、合肥工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文設(shè) 計題目:瀝青路面復(fù)合基層特性研究學(xué)生姓名:衛(wèi)立陽學(xué) 號:20081101專業(yè)班級:交通工程 08-01班指導(dǎo)教師:劉 凱院系名稱:交通運輸工程學(xué)院2012年 6 月 14 日19摘要：關(guān)鍵詞：Abstract:Keyword :緒論1.1課題的提出我國交通事業(yè)的飛速發(fā)展對公路建設(shè)提出了更高的要求?？v觀我國高等級公 路路面現(xiàn)狀，仍主要以半剛性基層瀝宵路面結(jié)構(gòu)為主。由丁半剛性基層具有強度 高、水穩(wěn)性和冰凍穩(wěn)定性好、剛性較大等優(yōu)點，同時，半剛性基層材料板體性好， 利丁機械化施工且工程造價低，能適應(yīng)重交通發(fā)展的需要，為實現(xiàn)“強基薄面” 的結(jié)構(gòu)提供了可靠保證。因此，我國高等級公路

2、建設(shè)中越來越多地采用了半剛性 材料基層和底基層。目前我國90%以上的高等級公路瀝宵路面基層和底基層采用了半剛性材料。然而，在實際使用過程中半剛性基層瀝宵路面出現(xiàn)了不少問題，半剛性基層瀝宵路面的早期破壞一直是困擾我國工程技術(shù)人員的一個主要問題，尤其是裂縫問題日益突出，并成為該結(jié)構(gòu)的主要缺陷。部分高速公路在開放交通1-2年就出現(xiàn)了開裂、車轍、坑槽、抗滑性能不足等早期破壞類型，嚴(yán)重影響道路使用性能，不 得不進行修復(fù)，從而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失和很壞社會影響。雖然道路的設(shè)計使用 年限為10-15年，但是現(xiàn)有道路的實際使用壽命只有 8-12年，有的甚至3-4年或 交工驗收至竣工驗收期就出現(xiàn)了嚴(yán)重的破壞。特別

3、是近年來早期修建的一些高速 公路己相繼進入大修或改建期，“開膛破肚式”的處理方式已經(jīng)讓我們付出了巨 大的經(jīng)濟成本和社會代價。所以開發(fā)出新的穩(wěn)定性價比高的新型機構(gòu)是我國未來 瀝宵路面發(fā)展的最大目標(biāo)。中國現(xiàn)階段研究的復(fù)合式基層瀝宵路面大部分為瀝宵穩(wěn)定碎石基層或大粒 徑瀝宵混合料基層，這種由級配碎石和瀝宵材料混合而成的設(shè)計是在級配碎石的 基礎(chǔ)上上發(fā)展起來的，這倆種設(shè)計都有很多優(yōu)點如足夠的強度和剛度，較強的裂 縫自愈能力等等。但是隨著國際油價的上漲，優(yōu)質(zhì)瀝宵的價格也在不停地上升， 在我國內(nèi)普及瀝宵穩(wěn)定碎石基層復(fù)合式道路還有待丁討論，在這種條件下有部分 研究人員把目標(biāo)放在了最初的柔性級配碎石基層上， 級

4、配碎石基層有著和瀝宵穩(wěn) 定碎石基層同等的優(yōu)點，而且其造價要遠遠低丁瀝宵穩(wěn)定碎石基層， 所以在中國 普及級配碎石復(fù)合式基層是有前景和意義的。級配碎石復(fù)合式基層有如下的有點優(yōu)點：(1) 既有半剛性基層強度高，剛度大的優(yōu)點，乂有柔性基層較強的抗變形 能力。(2) 防止和減緩半剛性基層的反射裂縫向上延伸。一方面改善了半剛性層的溫度、濕度狀況，減小了半剛性層的溫度變化、溫度梯度和濕度變化，從而減 輕了半剛性層的溫、干縮開裂，延緩路面反射裂縫的發(fā)生；瀝宵穩(wěn)定碎石層可有效阻斷裂縫尖端的擴展路徑，削弱拉應(yīng)力、拉應(yīng)變的傳遞能力，并且能消散、吸 收由交通荷載及環(huán)境溫度變化所產(chǎn)生的荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力，從而延緩反射裂

5、縫向上擴展的速度。"(3) 級配碎石基層造價低，可以節(jié)約資源，且在道路使用壽命結(jié)束級配碎石 不會給改建或維修帶來麻煩。綜上所述級配碎石復(fù)合式基層在中國有良好的發(fā)展前景和應(yīng)用，我國應(yīng)用級 配碎石較早，但主要用丁一般公路的基層和低等級公路的路面， 或作為排水墊層， 而且對碎石材料的級配要求不嚴(yán)，隨意性較大，若將其大面積用丁高等級公路， 尚需進一步研究。本文從基礎(chǔ)方面論證級配碎石復(fù)合式基層的可使用性。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前世界上的復(fù)合式瀝宵基層道路其基層都以在級配碎石基礎(chǔ)上發(fā)展而 來的各類瀝宵碎石材料為主，如瀝宵穩(wěn)定碎石基層等等。國外瀝宵路面都以柔性 性基層為主，瀝宵穩(wěn)定碎石基層得到大范

6、圍的使用，而我國瀝宵路面復(fù)合式基層 的研究剛剛起步，相比國外而言復(fù)合式瀝宵基層使用還無法普及。1.2.1國外研究現(xiàn)狀國外的瀝宵路面一般都采用柔性基層，瀝宵穩(wěn)定碎石基層已經(jīng)得到了廣泛應(yīng) 用，而這種道路結(jié)構(gòu)在中國被稱為長壽瀝宵結(jié)構(gòu)。(1)美國：二十世紀(jì)50年代，美國各州公路工作者協(xié)會(AASHTO )進行了著名的AASHTO試驗路研究，分別比較了級配碎石基層、級配礫石基層、水 泥處治基層和瀝宵穩(wěn)定基層。研究結(jié)果顯示，雖然瀝宵穩(wěn)定基層路面與半剛性基 層路面相比車轍變形比較大，但其路面的使用品質(zhì)高丁水泥穩(wěn)定類基層。以現(xiàn)時服務(wù)指數(shù)(PSI)來衡量，可以得出相同單位的瀝宵穩(wěn)定基層的服務(wù)質(zhì)量是水泥處 治基層

7、的1.3倍，由此可得，采用瀝宵穩(wěn)定碎石基層的路面結(jié)構(gòu)可以降低路面的 總厚度。(2)德國：二十世紀(jì)60年代，德國的典型路面結(jié)構(gòu)是采用瀝宵混凝土與級 配碎石的組合。由丁要滿足抗凍厚度，需要大量優(yōu)質(zhì)的級配碎石，提高了路面造 價，并且材料運輸也為道路交通帶來了較大負(fù)擔(dān)。因此，德國公路部門開始考慮采用較薄的結(jié)構(gòu)層來取代厚級配碎石層。1969年，研究人員將美國全厚式瀝宵 路面結(jié)構(gòu)引入德國的道路建設(shè)，進行了大量的比較研究，用14cm的瀝宵基層代替了 60cm厚的粒料基層，從而節(jié)省了石料的用量，從總的經(jīng)濟效益上看采用全 厚式結(jié)構(gòu)更為有利。(3) 二十世紀(jì)60年代，德國的典型路面結(jié)構(gòu)是采用瀝宵混凝土與級配碎石的

8、組合。由丁要滿足抗凍厚度，需要大量優(yōu)質(zhì)的級配碎石，提高了路面造價，并且 材料運輸也為道路交通帶來了較大負(fù)擔(dān)。因此，德國公路部門開始考慮采用較薄的結(jié)構(gòu)層來取代厚級配碎石層。1969年，研究人員將美國全厚式瀝宵路面結(jié)構(gòu)引入德國的道路建設(shè)，進行了大量的比較研究，用14cm的瀝宵基層代替了 60cm 厚的粒料基層，從而節(jié)省了石料的用量，從總的經(jīng)濟效益上看采用全厚式結(jié)構(gòu)更 為有利。(4) 日木從東名高速公路開始采用瀝宵穩(wěn)定碎石基層，目前多采用10cm瀝宵混凝土面層和8-25cm的瀝宵穩(wěn)定碎石基層，下設(shè)10-30cm粒料底基層。一般要 求瀝宵層最小厚度不小丁 18cm,寒冷積雪地區(qū)不小丁 20cm。傳統(tǒng)的

9、瀝宵穩(wěn)定碎 石基層粒徑為37.5mm,目前也使用31.5混合料6。日本高速公路絕大部分都 采用瀝宵穩(wěn)定碎石基層，級配碎石和水泥穩(wěn)定材料作為底基層， 采用瀝宵穩(wěn)定碎 石基層的瀝宵路面在車輛荷載作用下耐疲勞性能好，但車轍問題較為嚴(yán)重。對比研究不同基層的瀝宵路面發(fā)現(xiàn)，較厚的半剛性基層反射裂縫嚴(yán)重， 級配碎石基層 模量太低，較薄的瀝宵面層在重交通條件下會迅速產(chǎn)生破壞。采用瀝宵穩(wěn)定碎石基層的瀝宵路面的使用年限都遠遠大丁設(shè)計使用年限，基本都沒有發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞，僅進行表面維修就能恢復(fù)良好的路面性能，即使是車轍現(xiàn)象嚴(yán)重的路段進行表面處治后使用性能即可被全面恢復(fù)，路面面層以下的結(jié)構(gòu)層次狀態(tài)良好。(5) 歐洲除法

10、國外，一般采用粒徑較粗的瀝宵穩(wěn)定碎石做基層，最常用的粒徑為25mm、28、犯和4Omm。歐洲目前正在逐漸統(tǒng)一規(guī)范，建議瀝宵穩(wěn)定基層 混合料統(tǒng)一采用32混合料117。歐洲北部等國如挪威、瑞典、丹麥、芬蘭、冰 島等，屆丁潮濕、冰凍氣候區(qū)，半剛性基層的使用效果很差，因此高速公路絕大 多數(shù)采用瀝宵穩(wěn)定碎石基層，較為典型的路面結(jié)構(gòu)是較厚的瀝宵層和特厚的粒料 底基層。西班牙、意大利、比利時等國高速公路以柔性基層瀝宵路面為主，大交 通量情況下多選用瀝宵穩(wěn)定碎石基層，也常選用半剛性材料作為瀝宵穩(wěn)定碎石基 層的底基層使用。西班牙的典型路面結(jié)構(gòu)是20cm半剛性底基層上鋪筑22-40cm瀝宵層;意大利典型路面結(jié)構(gòu)是

11、20cm半剛性底基層上鋪筑20-35。m瀝宵層；比利 時典型路面結(jié)構(gòu)是15-45cm粒料底基層上鋪筑20-35cm瀝宵層;其中較厚的瀝宵 層為瀝宵穩(wěn)定碎石基層和瀝宵混凝土面層組合?？梢钥闯?，歐美各國及日本等經(jīng)濟發(fā)達國家的高速公路瀝宵路面結(jié)構(gòu)中絕大 部分采用了瀝宵穩(wěn)定基層，而級配碎石復(fù)合式基層由丁瀝宵穩(wěn)定碎石基層技術(shù)已 非常成熟基本上作為復(fù)合基層的第二選擇存在，配碎石作為半剛性基層與瀝宵面 層之間的中間層尚不多見，但在美國、澳大利業(yè)及南非作為減少瀝宵路面反射裂 縫措施仍獲得較多利用，且效果較好。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀如何減輕路面的反射裂縫是一個世界性的難題，各國提出了各種方法來減輕 反射裂縫。近

12、年來國內(nèi)半剛性瀝宵路面使用過程中反射裂縫問題日益突出，為研究防止反射裂縫的問題，鋪筑了一些試驗路。我國在“七五”期間鋪筑過一些倒 裝結(jié)構(gòu)的瀝宵路面試驗段，如京石高速公路河北正定試驗路段的改性瀝宵應(yīng)力吸 收膜上基層及級配碎石基層防裂對比研究，西安試驗路級配碎石基層防裂對比研 究,滬寧高速公路無錫試驗路級配碎石基層防裂對比研究。研究表明級配碎石能 有效防止反射裂縫。但針對級配碎石材料本身的力學(xué)特性研究不夠全面、系統(tǒng)，對級配碎石的穩(wěn)定性研究較少，而且一些試驗路沒有在多雨潮濕地區(qū)鋪筑，沒有發(fā)揮出級配碎石的排水性的優(yōu)點，致使此種結(jié)構(gòu)并沒有在工程中得到推廣應(yīng)用?！鞍宋濉惫リP(guān)報告指出級配碎石基層適合在累計軸

13、次小丁500萬以下的道路使用，這基本上限制了級配碎石作為柔性基層在瀝宵路面在高等級道路上的應(yīng)用。東南大學(xué)的何兆益博士通過試驗路的觀測以及室內(nèi)試驗對級配碎石進行了分析研究。通過不同級配的試驗結(jié)果對比，得到力學(xué)性能良好的級配以及成型方法。 考慮了級配碎石的非線性特性，對其分別進行了動三軸和靜三軸的試驗。 提出級 配碎石半剛性基層的合理厚度，并對級配碎石層控制反射裂縫的原因以及施工方 法進行了初步的探討。哈爾濱大學(xué)的曹建新就級配碎石基層材料的組成結(jié)構(gòu)和動 力特性進行了研究。通過對主骨架、細集料以及混合料的CBR值、回彈模量值與永久變形的對比研究，得出組成結(jié)構(gòu)是影響物理力學(xué)性質(zhì)的決定性因素，而組成結(jié)構(gòu)

14、的形成是級配與工藝綜合作用的結(jié)果。通過不同試驗的對比，得出具有較高強度的優(yōu)質(zhì)級配以及成型方式。北京公路研究所采用彈塑性有限元法，分析了 不同模量、不同厚度的級配碎石對瀝宵面層， 半剛性基層層底應(yīng)力影響，不同模 量、不同厚度的半剛性基層對瀝宵面層， 半剛性基層層底應(yīng)力影響，從而提出合 理的級配碎石模量、厚度。提出了 Al體系級配碎石設(shè)計參數(shù)建。長安大學(xué)莫石 秀對多年凍土地區(qū)級配碎石最大干密度的影響因素，單個粒徑變化對CBR響，動態(tài)回彈模量、抗剪強度及穩(wěn)定性進行了研究 5。論文推薦了關(guān)鍵性篩孔通過 率，最大粒徑以及最佳n值。分析了剪切速率對剪切試驗各項指標(biāo)的影響。 從滲 水、導(dǎo)熱性能、抗凍三方面分

15、析了級配碎石穩(wěn)定性。 提出了多年凍土地區(qū)級配碎 石設(shè)計方案。長安大學(xué)徐鷗明研究分析了粒料的室內(nèi)振動壓實試驗方法以及影響 粒料CBR值的因素，為了評價粒料的嵌擠強度，還進行了室內(nèi)大型直接剪切試 驗。在結(jié)合室內(nèi)研究和試驗路研究的基礎(chǔ)上， 推薦了適合牧區(qū)道路粒料基層的材 料選擇參數(shù)及配合比設(shè)計。從以上的國內(nèi)研究現(xiàn)狀可以知道，雖然試驗路的觀測 結(jié)果均表明級配碎石防止反射裂縫的作用，但對級配碎石的設(shè)計原則和級配設(shè)計 方法研究的并不多，對級配碎石這類2松散級料的施工方法與質(zhì)量控制均未提 出要求。因此對丁級配設(shè)計方法，結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)的選取以及影響因素的分析等問 題還有待進一步的研究。1.2.3發(fā)展趨勢國外的瀝

16、宵路面結(jié)構(gòu)有向進一步加厚瀝宵層的厚度并提高瀝宵穩(wěn)定類基層強度的方向發(fā)展。隨著瀝宵路面的不斷普及以及其優(yōu)丁水泥混領(lǐng)土路面的結(jié)構(gòu)和特性，我國在學(xué)習(xí)外國有技術(shù)的基礎(chǔ)上提出屆丁自己獨立創(chuàng)新的技術(shù)和道路結(jié)構(gòu)。世界瀝宵路面的整體發(fā)展趨勢即長壽化（即采用不同的技術(shù)和結(jié)構(gòu)使得路面的抗反射能力等大大上升延長路面壽面）合理化（即使用更符合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件的技術(shù)和結(jié)構(gòu)） 經(jīng) 濟化（性價比最高的材料技術(shù)和結(jié)構(gòu)）。1.3研究內(nèi)容和技術(shù)路線1.3.1研究內(nèi)容國外采用的道路結(jié)構(gòu)均為瀝宵穩(wěn)定碎石基層瀝宵路面結(jié)構(gòu)，但國外的瀝宵路 面結(jié)構(gòu)中瀝宵含量較大，相對我國的半剛性基層路面來說相對偏柔性。但是由丁各方面的原因在中國推廣使用類似國

17、外的瀝宵穩(wěn)定碎石階層的方案還有待商榷（例如技術(shù)不能滿足要求，國際油價攀升使得瀝宵的價格上升等），而瀝宵穩(wěn)定碎石基層是在級配碎石基層的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的， 我國在很早就開始使用級配碎 石了但是但主要用丁一般公路的基層和低等級公路的路面，或作為排水墊層，而且對碎石材料的級配要求不嚴(yán)，隨意性較大。本文主要研究的即是對采取特定的級配碎石作為上基層的瀝宵路面與采取其 他材料的和結(jié)構(gòu)的瀝宵路面性能的對比， 對我國能否在一定程度上采用級配碎石 作為柔性基層材料進行定性的探討。在已有的研究成果的基礎(chǔ)上通過規(guī)律探索和 理論分析，對級配碎石基層的級配方案以及其與其他復(fù)合式基層，普通基層的各項性能的對比，在對比的基礎(chǔ)

18、上提出合適的瀝宵路面基層結(jié)構(gòu)。主要針對以下內(nèi)容進行研究：1、安徽省內(nèi)碎石材料的各項指標(biāo)，及其其它地區(qū)碎石的性能對比這部分內(nèi)容主要以收集為主，本文的所有級配碎石都是采用安徽省內(nèi)存在的 可作為基層碎石的巖石，后期所有的材料選擇都是在收集到的安徽省內(nèi)的巖石中 選擇。2、最初級配碎石方案的選擇要研究級配碎石的方案比較必須要最初的基礎(chǔ)方案， 在使用安徽省碎石的基 礎(chǔ)上設(shè)計最初級配。3、級配碎石級配方案的選取采用對比試驗法在不同級配和結(jié)構(gòu)條件下對級配碎石基層的形變能力和排 水能力進行對比分析，選出最優(yōu)方案作為級配碎石基層方案。主要通過三軸壓縮 實驗計算由振動法成型的樣塊的彈性模量能。4、復(fù)合式基層和普通基

19、層性能對比對級配碎石復(fù)合基層，瀝宵穩(wěn)定碎石復(fù)合式基層和普通瀝宵混凝土道路進行 各方面的對比，得出目前比較適合中國國情的道路結(jié)構(gòu)。5、最終壽命的計算分別使用Shell法、規(guī)范法、AASHTO法對已有結(jié)構(gòu)道路進行壽命估計。1.3.2技術(shù)路線1、廣泛查閱國內(nèi)外有關(guān)“復(fù)合瀝宵+基層”的復(fù)合基層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和情況以 及相關(guān)文獻，了解、掌握國內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究成果， 并對相關(guān)資料進行歸納總 結(jié)。2、考慮中國技術(shù)現(xiàn)狀和材料獲取，選擇級配碎石作為復(fù)合式基層路面上基層 的材料。3、調(diào)查安徽省內(nèi)碎石種類和規(guī)格及其性能，針對其特性在兼顧道路的形變性 能和排水的條件下提出適合的級配碎石基層的級配方案。4、對比級配碎石基

20、層路面方案和其他瀝宵結(jié)構(gòu)道路， 分別從抗反射裂縫能力, 價格等對不同的施工方案比較選出目前適合我國現(xiàn)階段的方案并計算采用合適方案道路的壽命和承載力。二復(fù)合基層中級配碎石柔性材料基本路用性能2.1安徽省碎石種類和產(chǎn)品規(guī)格安徽省地華東地區(qū)，全境從北向南由平原過度到丘陵地帶，山石較多，有多 種礦物和巖石帶2.1.1碎石種類產(chǎn)品規(guī)格安徽省地質(zhì)條件比較優(yōu)良，巖石層帶復(fù)雜。安徽境內(nèi)適合作為級配碎石的巖 石種類有安山巖，玄武巖，石灰?guī)r。碎石的產(chǎn)品規(guī)格包括表觀密度，孔隙率，最大公稱直徑，真實密度，如下表安徽省內(nèi)巖石碎石產(chǎn)品規(guī)格應(yīng)碎石規(guī)格表觀密度Kg/m3孔隙率/%最大公稱直徑/mm真實密度Kg/m3玄武巖石灰

21、巖2.2安徽省碎石的基本力學(xué)性能以及影響因素初加工的碎石是不能直接作為基層使用的，很多碎石的各項指標(biāo)都不滿足道 路使用的要求，對其進行定性定量的檢測和實驗，選出可使用的碎石成為了道路 選用碎石必須經(jīng)過的步驟。本小結(jié)對安徽省內(nèi)的幾種巖石對應(yīng)的碎石的力學(xué)性能 指標(biāo)進行分析選出安徽省內(nèi)適宜作為級配碎石的材料，主要針對碎石的抗壓強 度，剪切強度和永久變形3個方面討論其適用性。2.2.1抗壓強度抗壓強度是指材料在被施加應(yīng)力但未達到剪切破壞時的彈性變化。影響粒狀材料抗壓強度的主要因素有121 ：(1) 顆粒的大小和形狀：粒狀材料的強度隨著最大粒徑的增大而增大，特別 是具有相同數(shù)量的細料和相似的級配曲線時。

22、 對丁給定的限制范圍，較大的粒徑 能夠提供較大的強度，這主要由丁顆粒之間的接觸比較少。 當(dāng)荷載通過粗顆粒傳 遞時，顆粒之間的接觸點少，整體變形小因此有較大的強度。(2) 細料含量以及細料的塑性：具有粘性和塑性的細料對吸力有影響，因此可以假設(shè)抗壓強度同樣受到這些因素的影響。 特別是當(dāng)吸力為粘結(jié)顆粒的主要應(yīng) 力時(例如在沒有限制或者低圍壓的狀況下以及或者干燥的情況下)。在這一情況下，較高細料含量和較高粘性的細料將會導(dǎo)致較高的吸力，因此，有較高的強度。然而，當(dāng)相對丁周圍應(yīng)力，吸力很小的時候(例如在浸潤的情況下)，較高的細料含量和較高粘度的細料會由丁上述的顆粒大小以及潤滑的作用導(dǎo)致強度 減小。(3)

23、密度以及含水量：壓實層的特性(例如密度，含水量和顆粒的排列方向)對材料的強度影響很大。當(dāng)密度增加的時候，材料的剛度也在增加。在濕潤程度 較高的時候，如果排水以及滲透能力較差，則抗壓強度也會降低。道路應(yīng)該具足 夠的剛度以擴散從路面?zhèn)鱽淼膽?yīng)力和應(yīng)變并將其傳至下面的路層，同時保證下面的各層不會出現(xiàn)較大的變形。以上3個方面決定了材料的抗壓強度的大小。2.2.2剪切強度粒狀材料的剪切強度可以被定義為材料抵抗剪切應(yīng)力的能力。影響剪切強度 的因素有：(1) 顆粒形狀和表面紋理(摩擦和粗糙程度)。在固定的孔隙度下，顆粒的形 狀以及表面紋理將會影響無粘結(jié)材料的剪切強度。通常認(rèn)為具有棱角和表面粗糙、的軋制巖石抗剪

24、切性能較好，相比較而言，棱角光滑以及光滑表面的河砂則 性能較差。(2) 細料的白分含量以及細料的塑性。通常細料含量過多將阻止大顆粒之間的嵌鎖，而細料含量過少則會減小密度。當(dāng)細料含量在8%12%的時候，材料 比較穩(wěn)定。細料塑性含量大則會降低材料的剪切強度。 當(dāng)細料含量比較少(小丁 8%)時，貝U細料的塑性對丁材料的剪切強度影響不大。然而，當(dāng)細料含量大的 時候，細料塑性變大時就會減小材料的剪切強度。(3) 顆粒大小或者級配。通常認(rèn)為材料在最大密度時具有最大的穩(wěn)定性以及 強度。(4) 密度和含水量。隨密度的增加以及含水量的減小，材料的剪切強度增加。含水量的少量增加會微小的減少顆粒之間的摩擦力，但同時

25、也會增加顆粒之間的毛細吸引力。然而，浸潤的程度較高會產(chǎn)生較高的孔隙壓力(或者是較低的有效 應(yīng)力)，這樣就會導(dǎo)致較低的剪切強度。因此在施工時應(yīng)控制目標(biāo)密度以及含水 量。2.2.3永久變形永久變形是指壓實材料的體積在施加一段時間應(yīng)力后卸載，產(chǎn)生的不可恢復(fù) 的變形。影響的因素有：(1) 顆粒形狀。一些研究人員認(rèn)為，當(dāng)不同的材料壓實成相同的密度，具有 棱角的材料與棱角光滑的材料相比永久變形要小。(2) 級配。對丁給定的壓實功，具有最佳級配指數(shù)的級配所產(chǎn)生的永久變形 較小。(3) 細料含量。當(dāng)細料的含量超過某一界限值(8%12%，依材料而定)，永 久變形將會增加。在彈性區(qū)域(應(yīng)力遠低丁剪切強度)細料含量

26、對永久變形的影 響不大，但在破壞區(qū)域附近則影響很大。這說明細料含量過大會阻止大粒徑顆粒 之間的嵌鎖。(4) 密度和含水量。隨著密度的增加，永久變形顯著的減小。在低含水量的 情況下永久變形相對比較小。2.2.4安徽省碎石的力學(xué)性能指標(biāo)對比綜上的三項指標(biāo)以及其各自的影響因素可得出對丁抗壓強度，剪切強度和永久變形共同的影響因素為細集料，級配，密度，含水量和顆粒形狀。三復(fù)合基層排水性能與變形性能的關(guān)系3.1級配碎石基層級配碎石基層是世界各國普遍采用的基層類型之一，采用具有一定厚度和嚴(yán) 格級配要求的優(yōu)質(zhì)級配碎石作為上基層，而半剛性材料作為底基層。這種上柔下 剛的倒裝結(jié)構(gòu)，使上下基層優(yōu)勢互補，既充分發(fā)揮半

27、剛性基層瀝宵路面強度較高 的優(yōu)點，同時克服其缺點，能在很大程度上防治和減少半剛性基層的反射裂縫。 但是，級配碎石層整體強度不足，抵抗變形能力差，在荷載多次重復(fù)作用下易產(chǎn) 生塑性變形積累，為達到較高的壓實度應(yīng)采用重型壓實標(biāo)準(zhǔn)。然而當(dāng)其厚度較大 時，即使達到較高壓實度，在重復(fù)荷載作用下也會產(chǎn)生較大的殘余變形。級配碎石基層除可作為應(yīng)力消散層用在瀝宵面層與半剛性基層之間外，還可在輕交通道路上用作薄瀝宵面層的基層，作為路面的主要承重層 （此時厚度較厚），或在中重 交通道路上用作厚瀝宵面層的基層或設(shè)置在一定厚度的瀝宵穩(wěn)定碎石下作為底 基層。雖然我國應(yīng)用級配碎石較早，但主要用丁一般公路的基層和低等級公路的

28、路面，或作為排水墊層，而且對碎石材料的級配要求不嚴(yán)，隨意性較大，若將其 大面積用丁高等級公路，尚需進一步研究。級配碎石作為上基層的條件下：（1）在中國瀝宵面層采用的是從上到下為細 中粗的瀝宵混凝土結(jié)構(gòu)，所以在級配碎石上與面層相結(jié)合的條件下要有足夠的排 水性能；（2）級配碎石為基層時，其下層一般為水泥穩(wěn)定或二灰碎石， 強度較高， 級配碎石所受的三向應(yīng)力較大，表現(xiàn)出的強度較高，所以要有足夠的彈性模量和 塑性變形才能減緩反射裂縫等的發(fā)生。3.2最初級配方案的選擇參照規(guī)范同時考慮材料強度，集料形狀、構(gòu)造，液限、塑限指數(shù)，最大粒徑, 0.075mm通過率和公稱粒徑對應(yīng)篩孔通過率，在不同最大粒徑的條件下設(shè)

29、計密， 中間，和粗3種不同的級配設(shè)計如下：通過下列篩孔（方篩孔， mm的質(zhì)量百分率（為級配類型31.526.5191613.29.54.752.361.180.075A31.5 粗100958582777055433310B31.5 中10095857671624530216C31.5 細10095857666513019122D26.5 粗1009084787055433210E26.5 中100908378694732236F26.5 細1009079695735221420.075 1.1S 2.36 4.75 9.5 13.2 1619 26.5 313篩孔尺寸/nrinno O2 0

30、 0 0 0 01 1 8 6 4 2 0通過百分率/%-A-B-B實驗級配最大粒徑31.5mm的級配設(shè)計曲線篩fL尺寸mm通過百分率/% 2OOOD o D O 1 L 8 6 4 2 O最大粒徑26.5mm的級配設(shè)計曲線接下來的最初分析即是上述的6種最初級配設(shè)計開展的。接下來就是針對級 配碎石的形變性能和排水性能倆個方面對級配方案是否可以作為道路基層展開 討論。3.3.1形變性能級配碎石較低的剛度對應(yīng)著瀝宵路面的疲勞開裂，較大的塑性變形對應(yīng)著較 大的車轍,二者是制約其在我國大面積推廣使用的主要原因。為提高級配碎石基層瀝宵路面的使用性能，必須提高級配碎石的強度和降低塑性變形， 而提高級配 碎石基層的彈性模量是減少瀝宵路面疲勞開裂的關(guān)鍵因素，級配碎石的塑性變形是瀝宵路面產(chǎn)生車轍的因素之一。如何延長瀝宵道路的壽命在丁減緩瀝宵面層的疲勞應(yīng)力即減少瀝宵面層層底 的拉應(yīng)力，可采用兩種途徑：一是增加瀝宵面層的厚度；二是提高級配碎石基層 的彈性模量，在此我們主要采用的是提高級配碎石基層的彈性模量的方法，討論的即是級配碎石的級配方案與級配碎石的回彈模量之間的關(guān)系。對級配碎石材料相關(guān)規(guī)范規(guī)定可以采用擊實法和振動法，振動成型具有 明顯優(yōu)勢.當(dāng)振動頻率與散碎顆粒的固有頻率相近時， 產(chǎn)生共振，壓實過程中顆 粒間的靜摩阻轉(zhuǎn)化成動摩阻，易丁壓實并形成結(jié)構(gòu)。所以在此采用振動法生成連