《路基路面工程》 課件 張軍輝 第5-7章 路基施工、交通荷載與路面設計參數(shù)、路面基層

第五章路基施工1主要內容5.1概述5.2路基填筑與壓實5.3路塹開挖5.4路基防護與支擋工程施工5.5橋臺臺背、涵洞涵背和擋墻墻背回填5.6特殊路基施工5.7路基施工安全與環(huán)境保護主要內容2第一節(jié)概述嚴格按照設計文件和施工規(guī)范路基施工，以試驗及測試結果作為檢查、評定路基施工質量是否符合要求的主要依加強排水，確保路基施工質量。路基施工前應先修筑截水溝、排水溝等排水設施合理取土、棄土。施工時取土與棄土應從方便路基施工、節(jié)約用地、保護耕地和農田水利設施等角度考慮保護生態(tài)環(huán)境因地制宜，合理利用當?shù)夭牧虾凸I(yè)廢料修筑路基，有效降低工程造價安全施工。路基施工前必須做好詳細檢查，合理安排，統(tǒng)一部署，選擇合適的填筑材料，采用先進的施工技術和施工機械，周密的施工組織和科學地管理1、路基施工的基本要求及特點32、路基施工的基本流程和方法基本流程：熟悉設計文件，做好準備工作組織人員，準備機械物資清理場地，修建臨時設施選擇筑路材料，并進行材料試驗擬定施工方案，確定施工工藝按照流程施工，逐項檢查，準備驗收基本方法：人工及簡易機械化：手工工具、勞動強度大、進度慢、工程質量難以保證綜合機械化施工：效率高、需要科學地嚴密組織施工水力機械化施工：適用于電源和水源充足、挖掘松散的土質和地下鉆孔爆破法：石質路塹開挖、凍土、泥沼、清除路面、開石取料第一節(jié)概述43、路基施工前的準備工作組織準備建立施工隊伍、明確施工任務；制定規(guī)章制度、確立施工目標。技術準備現(xiàn)場勘察、施工組織計劃、施工前的技術交底、場地整理施工原材料和機械設備的工藝性試驗物資準備勞動力調配、機具配置、材料供應計劃第一節(jié)概述55.2路基填筑與壓實1、填筑方案水平填筑是路堤填筑中最常見施工方法。將路堤劃分為若干水平層次，從最低層開始逐層向上填筑，并逐層壓實。路堤下層填土透水性較小時，表面應做成4%的雙向橫坡。路堤上層填土透水性較差時，不應覆蓋封閉其下層透水性較大的填料。水穩(wěn)定性較好的土應填筑在路堤上層，相對較差的土填在下層。交接處應做成交替面，以防止橫向開裂。(1)水平填筑法

a)正確填筑方法b)不正確填筑方法路基水平填筑第二節(jié)路基填筑與壓實61、填筑方案(2)豎向填筑法豎向填筑法是將填料沿路線縱向或橫向在坡度較大的原地面上傾填，形成傾斜的上層，然后碾壓密實，如此逐層向前推進。適合當原地面縱向或橫向坡度較大（大于12%）、地面高差大，或難以采用水平分層填筑時的路段施工。路基豎向填筑5.2路基填筑與壓實第二節(jié)路基填筑與壓實71、填筑方案(3)混合式填筑混合式填筑是橫向填筑法與豎向填筑法的綜合使用。填筑時下層用豎向填筑而上部用水平分層填筑，這樣可使上部填土獲得足夠的密實度。路基混合式填筑第二節(jié)路基填筑與壓實8路基壓實能防止水分干濕作用引起的自然沉陷和行車荷載反復作用產生的壓密變形，從而確保路面的使用品質和壽命。根據(jù)碾壓機具的工作特性，壓實機具可分為碾壓式、夯擊式和振動式。施工前，要根據(jù)工程性質、規(guī)模、施工的條件和機械設備配置水平，選擇合適的機械種類和操作方案。振動壓路機液壓夯實機振動夯實機2、路基壓實第二節(jié)路基填筑與壓實92、路基壓實路基智能壓實系統(tǒng)路基智能壓實現(xiàn)場行駛軌跡圖傳統(tǒng)的路基壓實技術存在壓實的盲目性，對碾壓、速度、遍數(shù)、壓實度、溫度、壓實區(qū)域等關鍵指標不能夠及時地獲取，只能通過事后的鉆芯來獲得這些參數(shù)。智能壓實是對碾壓施工過程進行智能監(jiān)管的一種手段，具有提高壓實度和均勻性、便于數(shù)據(jù)查詢、提高工作效率以及降低施工成本等優(yōu)點。第二節(jié)路基填筑與壓實105.3路塹開挖橫挖法：是從路塹的一端或兩端在橫斷面全寬范圍內向前開挖，主要適用于短而淺的路塹、路塹深度不大的路塹施工。橫挖法又分為單層橫挖法和多層橫挖法。1、土質路塹開挖方法第三節(jié)路塹開挖11縱挖法：縱挖法是開挖時沿路塹縱向將開挖深度內的土體分成厚度不大的土層依次開挖，分為分層縱挖法和通道縱挖法兩種。分層縱向橫挖法縱向示意圖Ⅱ-Ⅱ剖面混合式開挖法：是橫挖法與縱挖法的混合使用。1、2—第一、第二通道3—縱向運送4—橫向運送混合式開挖法示意圖1-第一通道2-第二通道通道縱挖法示意圖第三節(jié)路塹開挖12路塹開挖的注意事項：深長路塹開挖工程量很大，往往開挖作業(yè)面狹窄，是制約路基施工進度的關鍵工序。要根據(jù)路塹深度與長度、地形與地質和土質情況，以及工程量大小等，制定切實可行的施工方案。路塹開挖應自上而下進行，不得超挖濫挖。路塹的地表若有有機土層、難以晾干或其他不宜作路床的土時，應用符合要求的土置換，然后按路堤填筑要求進行壓實。第三節(jié)路塹開挖132、石質路基爆破施工爆破方案擬定布設炮眼或藥洞等裝填炸藥安裝起爆器材設置起爆引線起爆清理爆破現(xiàn)場裝運爆破后土、石第三節(jié)路塹開挖145.4路基防護與支擋工程施工植物防護：主要是靠植物根莖與土壤間的附著力以及根莖間的互相纏繞來達到加固邊坡、提高坡表抗沖刷的能力。拱形骨架：拱形骨架護坡由拱柱、拱圈、基礎、墊層、泄水孔等組成，常采用漿砌片石砌筑，用于防治土質邊坡發(fā)生溜坍和坡面沖刷等病害。植物防護示意圖拱形骨架示意圖第四節(jié)路基防護與支擋工程施工15重力式擋墻：依靠墻身自重承受土壓力，結構簡單、施工方便，由于墻身重，對地基承載力的要求也較高。加筋土擋墻：由面板、拉筋和填料三部分組成，依靠拉筋和填料之間的摩擦力來抵抗側向土壓力，適用于缺乏石料地區(qū)。仰斜式俯斜式豎直式加筋土擋墻側面示意圖重力式擋土墻常見斷面形式第四節(jié)路基防護與支擋工程施工16抗滑樁施工：抗滑樁施工多采用機械成孔或人工成孔，現(xiàn)場灌注混凝土施工。施工工序包括放軸線定樁位、平整場地、鎖口梁施工、樁護壁、樁孔開挖、鋼筋籠制安、樁身混凝土澆灌、樁間擋板澆灌等。第四節(jié)路基防護與支擋工程施工17公路橋梁、涵洞和擋土墻這三類構筑物背后的回填簡稱“三背回填”回填材料宜選用透水性材料、輕質材料、無機結合料穩(wěn)定材料，崩解性巖石、膨脹土不得作為回填材料遵循“因地制宜、就地取材、技術可行、經濟合理”原則，結合工程建設實際采取有效措施，實現(xiàn)對工程質量的控制5.5

橋臺臺背、涵洞涵背和擋墻墻背回填第四節(jié)路基防護與支擋工程施工18橋臺臺背回填回填至橋臺帽底，保證結構穩(wěn)固用液壓夯實機對橋頭范圍的填土夯實，一般長度為12m，寬度為路基寬度確保填料壓實度合格，一般不得低于96%采用分層填筑和壓實方式施工，每層厚度在20～30cm之間第五節(jié)橋臺臺背、涵洞涵背和擋墻墻背回填192.涵洞涵背回填涵洞施工完成之后，砌體砂漿或混凝土強度達到設計強度的85%后，才能進行涵洞洞身兩側的回填涵背回填應分層對稱填筑，分層碾壓，每次松鋪厚度不宜超過15cm，填方基底至回填頂面的壓實度均要達到96%以上涵洞頂部填土50cm范圍內均應采用細粒土或粘性土一次性填筑，壓路機靜壓，以保證從涵頂路過的重型機械不對涵洞造成破壞涵洞翼墻1m以內嚴禁重型機械壓實，采用手扶式夯實機對稱分層夯實，壓實度不小于96%。第五節(jié)橋臺臺背、涵洞涵背和擋墻墻背回填202.涵洞涵背回填涵背回填施工示意圖（H＜4m時）第五節(jié)橋臺臺背、涵洞涵背和擋墻墻背回填212.涵洞涵背回填涵背回填施工示意圖（H>4ｍ時）第五節(jié)橋臺臺背、涵洞涵背和擋墻墻背回填223.擋土墻墻背回填采用分層填筑和壓實的施工方式，每層厚度在20～30cm之間，回填壓實度應該大于或等于96%回填的過程中及時做好排水工作，沒有辦法對水進行及時的排除時利用片石對其進行回填，并在水中分薄層鋪筑第五節(jié)橋臺臺背、涵洞涵背和擋墻墻背回填235.6特殊路基施工1.巖溶地區(qū)路基巖溶是水對可溶性巖石（碳酸鹽巖、石膏、巖鹽等）進行以化學溶蝕作用為主，流水的沖蝕、潛蝕和崩塌等機械作用為輔的作用形成的特殊地質。巖溶發(fā)育往往使地面上石芽、溶溝叢生，參差不平整。地下溶洞破壞了巖體的完整性，巖溶水動力條件的變化，使其上部覆蓋土層產生沉陷第六節(jié)特殊路基施工242.軟土地基施工淺層處理換填加固排水固結擠密加固其他砂墊層石灰拌合表層軟土開挖換填堆載預壓真空預壓塑料排水管碎（砂）石樁深層攪拌強夯反壓護道軟土地基加固方法第六節(jié)特殊路基施工252.軟土地基施工拋石擠淤排水固結墊層袋裝沙井第六節(jié)特殊路基施工263.膨脹土地區(qū)路基膨脹土摻拌石灰改良后可用作路基填料，但不宜用于高速公路、一級公路的路床和二級公路的上路床膨脹土的擊實、CBR試驗應采用濕法試驗高填方、陡坡路基不宜采用膨脹土填筑強膨脹土不得作為路基填料路基浸水部分不得用膨脹土填筑橋臺背、擋土墻背、涵洞背等部位嚴禁采用膨脹土填筑第六節(jié)特殊路基施工27

物理改良的膨脹土路基填筑工藝a)新開挖的膨脹土挖方邊坡柔性支護處治結構示意圖（單位：cm）3.膨脹土地區(qū)路基第六節(jié)特殊路基施工28b)滑坍膨脹土挖方邊坡柔性支護處治結構示意圖3.膨脹土地區(qū)路基第六節(jié)特殊路基施工294.紅黏土與高液限土地區(qū)路基紅黏土與高液限土具有膨脹性時，應按膨脹土路基施工要求控制紅黏土與高液限土路基宜在旱季施工紅黏土與高液限土的擊實、CBR試驗應采用濕法試驗紅黏土與高液限土路堤宜采用輕型壓路機碾壓，壓實標準應由試驗路段結合工程經驗確定，且滿足壓實度不得低于重型壓實標準的90%紅黏土與高液限土路堤邊坡防護可采用拱形護坡等常規(guī)的防護方式第六節(jié)特殊路基施工30路基施工單位應對施工安全管理、施工安全技術和施工安全作業(yè)進行全過程、全方位管理與控制。5.7路基施工安全與環(huán)境保護工程開工前，應進行現(xiàn)場調查，根據(jù)施工段的水文地質、環(huán)境條件，結合設計文件和施工方案，制定安全保障措施。1.路基施工安全第七節(jié)路基施工安全與環(huán)境保護31路基施工前應遵守國家環(huán)境保護的相關法律法規(guī)，合理利用資源和能源，控制污染，保護環(huán)境。工程開工前，應進行現(xiàn)場調查，根據(jù)施工段的水文地質、環(huán)境條件，結合工程特點，制定環(huán)境保護措施。2.路基施工環(huán)境保護第七節(jié)路基施工安全與環(huán)境保護321.路基施工有什么特點？路基施工的基本方法有哪些？2.路堤正確填筑應如何進行，填筑方法有那些，各自使用條件是什么？

3.路塹開挖有那些方式，各自使用條件是什么？4.試述路基壓實作用，講述最佳含水率、壓實功與壓實效果之間的關系。評定路基壓實的標準有那些，如何表示？5.有那些壓實機具，各自有什么作用？思考與練習33第六章

交通荷載及路面設計參數(shù)34主要內容第一節(jié)交通荷載及其對路面的作用第二節(jié)標準軸載及軸載換算第三節(jié)路面材料設計參數(shù)35第一節(jié)

交通荷載及其對路面的作用核心內容車輛的種類汽車的軸型汽車對道路的靜態(tài)壓力運動車輛對道路的動態(tài)影響交通分析36第一節(jié)交通荷載及其對路面的作用交通荷載汽車荷載既是路基路面的服務對象，又是造成路基路面結構損傷的主要原因；它是不斷移動著的、具有振動和沖擊影響的動荷載；汽車荷載的特性包括：

汽車輪重與軸重的大小與特性、車軸的布置、汽車軸載的時間分布特性、汽車靜態(tài)與動態(tài)荷載特性等。371、車輛的種類道路上通行的汽車車輛主要分為乘用車與商用車兩大類。乘用車（小于9座）又分為小客車、中客車與大客車；商用車又分為整車、牽引式掛車和牽引式半掛車。汽車及其客貨總重量通過車身傳遞到車軸，再傳遞到車輪，最終由輪胎傳遞到路面，因此，路面結構設計主要以軸重或者輪壓來進行控制。382、汽車的軸型軸載－－軸型分布單軸單輪單軸雙輪雙軸單輪雙軸雙輪多軸多輪目前規(guī)范分7種392、汽車的軸型40車輛類型分類目前規(guī)范分11類2、汽車的軸型圖2-1不同軸型的貨車示意圖

汽車的軸型簡化圖412、汽車的軸型42軸（輪）組與軸重及總重限值：對單軸最大容許值（GB1589-2016）見表6-3表6-3汽車及掛車單軸的最大允許軸載的最大限制單位：Kg

2、汽車的軸型43車輛總重最大容許值（GB1589-2016）見表6-43、汽車對道路的靜態(tài)壓力輪壓與壓圓輪胎對路面的靜態(tài)壓力大小與胎內壓相接近，壓面近似為圓形，d由p、P來計算，p可近似取輪胎氣壓。44圖2-2車輪荷載計算圖式a)單圓圖式；b)雙圓圖式

汽車的輪壓與壓圓PPPPPdPPdddD1.5dD路面路面a)b)3、汽車對道路的靜態(tài)壓力45對于雙輪組車軸，可以按雙圓考慮，也可以按單圓對待，其當量圓的直徑計算如下：

a)雙圓荷載的當量圓半徑δ：

b)單圓荷載的當量圓直徑D：3、汽車對道路的靜態(tài)壓力荷載圓半徑和直徑46道路上行駛的汽車除給路面施加垂直靜壓力外，還施加水平力和振動力，對路面固定點而言，這種影響又具有瞬時性和重復性。圖6-2車輪作用于路面的垂直壓力與水平壓力a)停駐；b)啟動、一般行駛、加速；c)減速、制動；d)轉向PPPPVQQa)b)c)d)4、運動車輛對道路的動態(tài)影響471）水平力：行車安全要求qmax≤p?

，其中為路表與車輪的附著系數(shù)，它同路面類型與濕度以及行車速度有關。路表層水平力過大易導致推擠、擁包、波浪及車轍等病害。2）振動力：振動輪載最大峰值與靜載之比稱為沖擊系數(shù)，設計路面時，應以靜輪載乘以沖擊系數(shù)作為設計荷載。3）瞬時作用及重復：路面點的車輪作用時間約為0.01~0.10s，結構變形來不及呈現(xiàn)，瞬時作用利于結構，但多次重復作用又易使其疲勞。4、運動車輛對道路的動態(tài)影響48路面狀況路面類型車速（km/h）123264干燥碎石——0.60——瀝青混凝土0.70～1.00——0.50～0.65水泥混凝土0.70～0.85——0.60～0.80潮濕碎石——0.40——瀝青混凝土0.40～0.65——0.10～0.50水泥混凝土0.60～0.70——0.35～0.55路表與車輪的附著系數(shù)4、運動車輛對道路的動態(tài)影響494、運動車輛對道路的動態(tài)影響水泥混凝土路面在移動荷載作用下的響應504、運動車輛對道路的動態(tài)影響車速與路面變形的關系軸載的動態(tài)波動511）交通調查與重復荷載

交通量調查與分析：調查內容包括交通總量、車型分布、軸型軸載、實載率等，有的還調查軸載譜；分析主要是確定交通量年平均增長率，并求算獲得設計年限內累計交通量。對路面而言，主要是軸重。

軸載組成與軸載換算：不同軸載的作用次數(shù)的頻率組成即為軸載譜，各不同軸載應根據(jù)某一指標按其對路面結構的損傷作用的等效性換算成其它軸載的作用次數(shù)，從而可使用標準軸載來綜合累計。2）輪跡橫向分布：

總軸載作用按一定規(guī)律分布于車道橫斷面的現(xiàn)象稱為輪跡橫向分布，車道綜合累計需考慮。5、交通分析525、交通分析序號軸型分布代表車型代號整車類1中型貨車(載重2.5~10T)躍進、解放、東風等U1.12重型貨車(載重>10T)黃河、羅曼、斯太爾等U1.1大通、交通、太脫拉等U1.2半掛類33軸半掛車解放、東風等國產牽引車S1.1.144軸半掛車斯堪尼亞、沃爾沃、斯太爾等進口牽引車或紅巖、黃河等引進技術生產的牽引車S1.1.255軸半掛車S1.2.2S1.2.36>=6軸半掛車≥S1.2.3按軸型分類的車輛類別

1）交通調查與重復荷載535、交通分析軸型分類及代號軸型示意圖整車類SingleUnitTruckU1.1U1.2半掛類Semi-TractorTrailorS1.1.1S1.1.2S1.2.2S1.2.3各類軸型示意圖

1）交通調查與重復荷載545、交通分析我國常用的汽車的路面設計參數(shù)標準車2）軸載譜552）軸載譜5、交通分析軸載譜軸載譜：不同軸載在道路上的比例關系

563）車輛荷載的輪跡橫向分布5、交通分析輪跡橫向分布頻率曲線

（單向行駛一個車道）輪跡橫向分布頻率曲線

（混合行駛雙車道）573）車輛荷載的輪跡橫向分布5、交通分析瀝青混凝土路面車道系數(shù)水泥混凝土路面輪跡橫向分布系數(shù)58第二節(jié)

標準軸載及軸載換算核心內容交通量標準軸載軸載換算累計標準軸載作用次數(shù)標準軸載作用次數(shù)的調查與分析591、交通量（1）年平均日交通量(AADT-

annualaveragedailytraffic)交通量是指在單位時間內，通過道路某一斷面的交通實體數(shù)。我國的《公路工程技術標準》（JTGB01）確定道路等級時規(guī)定的標準車是小客車，即將混合交通量換算成為以小客車為標準的交通當量。（2）初始年平均日交通量602、標準軸載（3）選用標準軸載的原因作用在路面的設計荷載千變萬化，一般選用一種軸載作為路面結構設計的標準軸載，其他各種軸載按照一定原則換算成標準軸載。標準軸載（EquivalentSingleAxleLoad-ESAL）根據(jù)實際選定的一種代表車型，中國為單軸雙輪，稱為BZZ-100，軸重100kN。美國為單軸雙輪，軸重80kN標準軸載要求對路面的響應較大、又能反映本國公路運輸運營車輛的總體軸載水平。612、標準軸載（4）幾個概念超載運輸是車輛所裝載貨物超過車輛額定載貨質量。超限運輸指被運輸?shù)脑O備、構件或貨物，其外形尺寸、高度、重量、長度超過了交通部門所規(guī)定的范圍。超載但不超限的車輛對路面的使用壽命有一定的影響，超載且超限的車輛對路面的使用壽命有很大的影響，有的甚至超過路面或橋梁結構的極限承載力，使路面結構出現(xiàn)結構性破壞、使橋梁結構出現(xiàn)整體破壞、產生嚴重的安全事故。62（1）軸載換算的基本原則：

①等破壞原則：同一種路面結構在不同軸載作用下在使用末期達到相同的損傷程度（破壞狀態(tài)）；

②等厚度原則：不同標準軸載設計的路面結構厚度相同。（2）軸載換算系數(shù)公式：3、軸載換算633、軸載換算瀝青路面軸載換算（2017規(guī)范）（1）水平一643、軸載換算瀝青路面軸載換算（2017規(guī)范）水平一（2）653、軸載換算瀝青路面軸載換算（2017規(guī)范）水平一663、軸載換算瀝青路面軸載換算（2017規(guī)范）（3）水平一673、軸載換算瀝青路面軸載換算（2017規(guī)范）水平一683、軸載換算瀝青路面軸載換算（2017規(guī)范）（4）水平一693、軸載換算瀝青路面軸載換算（2017規(guī)范）水平二和水平三表6-14表6-15703、軸載換算瀝青路面軸載換算（2017規(guī)范）713、軸載換算瀝青路面軸載換算（2017規(guī)范）723、軸載換算瀝青路面軸載換算（2017規(guī)范）733、軸載換算水泥混凝土路面軸載換算舊規(guī)范換算公式軸載200kN超載=65536次軸載100kN=1次軸載2*100kN如何換算？1）以軸型為基礎換算隨機統(tǒng)計3000輛2軸六輪及以上車輛中單軸、雙聯(lián)軸、三聯(lián)軸單軸次數(shù)743、軸載換算水泥混凝土路面軸載換算2）以車輛類型為基礎換算753、軸載換算水泥混凝土路面軸載換算3）當量設計軸載累計作用次數(shù)76初始年平均日交通量N1的計算

設計年限內一個車道內的累計交通量4、累計標準軸載作用次數(shù)瀝青路面-車道系數(shù)水泥混凝土路面-橫向分布系數(shù)775、標準軸載作用次數(shù)的調查與分析調查方法地磅靜態(tài)稱重人工千斤頂稱量移動式稱重WIM（weigh-in-motion）

WIM設備可以分成固定式和移動式兩類785、標準軸載作用次數(shù)的調查與分析交通量增長率交通量年平均增長率(γ)變化范圍(%)交通量增長率計算方法：回歸T年交通量與年限的關系796、交通荷載分級分級原因由于不同等級道路承受不同的交通荷載作用，為了判別道路承受荷載的輕重，公路《瀝青路面設計規(guī)范》和《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》分別進行了交通荷載等級的劃分。具體分級水泥混凝土路面交通荷載分級

80瀝青路面交通荷載分級第三節(jié)

路面材料設計參數(shù)核心內容概述無機結合料穩(wěn)定材料瀝青混合料水泥混凝土材料級配碎石811、主要材料類型①松散顆粒型材料unboundmaterialsgranular②瀝青結合類材料asphaltmixture③無機結合料類材料inorganicbindingmaterial④水泥混凝土材料cementconcrete

由于材料（整體性材料和非整體性材料）的基本性質和成型方式的不同，各種路面結構具有不同的力學強度特性（即應力-應變關系），也使得路面具有不同的使用品質和使用壽命。一、概述821）抗剪強度shearstrength

三軸抗剪試驗

摩爾—庫侖強度理論：

=c+

tg

直接抗剪試驗P/A（極限抗剪力/抗剪面積）

其中c和

是表征路面材料抗剪強度的兩項參數(shù)，c是材料的黏聚力（kpa），

是材料內摩阻角，對于土，可以通過直剪試驗得到；對于松散粒料無法做直接剪切試驗，可用三軸壓縮試驗測定。三軸試驗確定c.φcφστ一、概述◆2、路面材料的強度類型83一、概述2）抗壓強度compressivestrength無側限的強度試驗：指試樣在無側向壓力條件下，抵抗軸向壓力的極限應力。材料經過標準成型和養(yǎng)生后通過無側限抗壓試驗測定的強度。有側限的強度試驗：描述路面實際的三維狀態(tài)。三軸試驗；鋼管混凝土。843）抗拉強度tensilestrength氣溫變化會引起路面材料收縮，濕度變化能產生半剛性材料干縮，當收縮變形受到約束，即在材料內產生拉應力，材料抗拉強度不足即可引起路面結構拉伸斷裂。路面材料的抗拉強度主要由混合料中的結合料粘結力提供，采用直接拉伸或間接拉伸試驗測定材料的抗拉強度。4）抗彎拉強度flexiblestrength路面材料的實際工作狀態(tài)是彎曲反復變化的，結構層底首先容易出現(xiàn)局部拉裂、產生彎曲斷裂。材料的抗彎拉強度一般采用簡支梁三分點加載進行測定。一、概述85一、概述◆3、路面材料的強度試驗1）抗壓強度試驗一般有大試件、中試件和小試件。小試件指Φ50mm*50mm；中試件指Φ100mm*100mm；大試件指Φ150mm*150mm。86間接拉伸試驗1-壓條；2-試件pp112接拉伸試驗1-上蓋帽；2-變形傳感器；3-金屬箍；4-下蓋帽；5-試件32154一、概述2）抗拉強度試驗（直接拉伸試驗和間接拉伸試驗）①瀝青和水泥混凝土間接抗拉強度試驗②瀝青混凝土抗彎拉強度試驗③水泥混凝土抗彎拉強度試驗—彎拉試驗抗彎拉強度試驗劈裂實驗示意圖87一、概述直接拉伸間接拉伸試驗88②瀝青和水泥混凝土簡接抗拉強度試驗①瀝青和水泥混凝土直接抗拉強度試驗

我國《瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》中標準彎曲實驗試件為250mm×30mm×35mm的棱柱體小梁，跨徑200

0.5mm。試驗溫度采用15

0.5℃；評價低溫拉伸性能時，宜采用-10

0.5℃。

一、概述②瀝青混凝土抗彎拉強度試驗(T0715)彎曲實驗有切口的彎曲實驗89150mm×150mm×550mm的棱柱體梁圖2-30小梁試驗加載圖式(1-試驗梁；2-承壓板；3-支點；4-頂桿；5-千分表)LPhl/3l/321345l1l0一、概述③水泥混凝土抗彎拉強度試驗—彎拉試驗3）抗剪強度試驗—討論???90一、概述4、疲勞概念疲勞：路面材料在循環(huán)加載下，在某點或某些點產生局部損傷，在一定循環(huán)次數(shù)后形成裂紋，并進一步擴展直到完全斷裂的現(xiàn)象稱為疲勞。疲勞破壞：在低于材料強度極限的循環(huán)加載作用下，材料發(fā)生破壞的現(xiàn)象稱為疲勞破壞。疲勞強度：是指材料在多次循環(huán)加載作用下出現(xiàn)疲勞破壞所對應的應力（應變）稱為疲勞強度或疲勞應變。91一、概述疲勞極限：當重復荷載作用次數(shù)為無限大時的最大應力（應變）值即稱為疲勞極限。疲勞壽命：材料在疲勞破壞時所作用的應力(應變)循環(huán)次數(shù)稱為疲勞壽命疲勞曲線：將重復拉應力

r與一次加載破壞的極限拉應力的比值(稱為應力比)或重復拉應變εr

作為縱坐標，繪制出

r/

f或εr與重復作用次數(shù)Nf的關系曲線，即稱為疲勞曲線。92一、概述4、瀝青混凝土疲勞強度試驗瀝青及無機材料劈裂疲勞試驗懸臂梯形梁疲勞試驗三分點疲勞試驗四點彎曲疲勞

試驗示意圖93二、無機結合料穩(wěn)定材料94①無機結合料穩(wěn)定材料的無側限抗壓強度試驗用途：確定7天抗壓強度，進行混合料組成設計方法：按照預定干密度和壓實度用靜力壓實法制備試件、試件高：

直徑×高度=?100mm×高150mm，

直徑×高度=?150mm×高150mm，

直徑×高度=?150mm×高300mm。頂面法二、無機結合料穩(wěn)定材料95②無機結合料穩(wěn)定材料的無側限抗壓回彈模量試驗養(yǎng)生時間為材料設計齡期（90天或180天），整個養(yǎng)生期間的溫度應保持20±2℃，養(yǎng)生期的最后一天，將試件浸泡在水中（水的深度應使水面在試件頂上約2.5cm）方法：無側限單軸抗壓模量（側面法）--是靜態(tài)加載用途：結構設計參數(shù)95二、無機結合料穩(wěn)定材料96③無機結合料穩(wěn)定材料的彎拉強度（T0851）用途：結構設計彎拉疲勞驗算試驗：三分點加載彎拉強度T0851-彎拉強度試驗T0853-彎拉模量試驗彎拉強度計算：彎拉模量計算：二、無機結合料穩(wěn)定材料④無機結合料穩(wěn)定材料的設計參數(shù)7d無側限抗壓強度（材料組成設計用）二、無機結合料穩(wěn)定材料④無機結合料穩(wěn)定材料的設計參數(shù)90d或180d彎拉強度及側面法抗壓模量（路面結構設計用）二、無機結合料穩(wěn)定材料⑤無機結合料穩(wěn)定材料疲勞強度試驗通過試件施加重復應力進行試驗，可繪出應力比水平與重復荷載作用次數(shù)的關系曲線（疲勞曲線），并可回歸出疲勞方程：

r/

f=

-

lgNf。疲勞試驗方法劈裂疲勞試驗小梁疲勞試驗（我國）直接抗拉試驗99二灰砂礫（小梁）應力強度比疲勞壽命曲線二、無機結合料穩(wěn)定材料100水泥砂礫（小梁）應力與強度比疲勞壽命曲線二、無機結合料穩(wěn)定材料101二、無機結合料穩(wěn)定材料102⑦無機結合料穩(wěn)定材料的設計參數(shù)-疲勞參數(shù)采用小梁彎曲三分點疲勞試驗方法-疲勞壽命三、瀝青混合料103①瀝青混凝土的彎曲試驗（T0715）采用的試驗溫度為15℃、20℃、25℃試驗加載速率為50mm/min，泊松比采用0.30，測定其彎曲強度。采用的試驗溫度為-10℃測定其低溫抗拉特性。試件輪輾成型：試件的尺寸為長250mm，寬30mm，高35mm，試件跨徑200mm；道路現(xiàn)場切割試件的試件的尺寸為長250mm，寬30mm，高35mm，試件跨徑200mm。用途：低溫性能評價彎曲試驗：T0715彎曲試驗計算：104三、瀝青混合料②瀝青混凝土的單軸壓縮動態(tài)模量試驗（T0738）采用的試驗溫度為-10℃、5℃、20℃、35℃、50℃試件在恒溫烘箱中存放4-5h（溫度小于5℃時

，應為8h）。加載頻率6等級：0.1Hz，0.5Hz，1Hz，5Hz，10Hz，25Hz先旋轉壓實成型：試件的尺寸為直徑150mm，高170mm

然后鉆孔切割成：試件的尺寸為直徑100mm，高150mm加載方式如表6-21用途：路面結構設計參數(shù)模量計算：三、瀝青混合料105②瀝青混合料回彈模量（2017版路面設計規(guī)范）1）瀝青混合料回彈模量測試采用重復加載單軸壓縮回彈模量試驗，試驗溫度采用20℃，面層瀝青混合料加載頻率采用10Hz，基層瀝青穩(wěn)定類材料加載頻率采用5Hz

。2）利用經驗關系式確定瀝青混合料的回彈模量。三、瀝青混合料106②瀝青混合料回彈模量（2017版路面設計規(guī)范）3）常用瀝青混合料在標準條件下的彈模量推薦表三、瀝青混合料107③瀝青混凝土四點彎曲疲勞方程試驗有控制應力與控制應變兩種試驗方法；試件：長380mm，寬63.5mm，高50mm，試件跨徑300mm；試驗溫度：20℃；面層瀝青混合料加載頻率采用10Hz;基層瀝青穩(wěn)定類材料加載頻率采用5Hz;模量下降到初始50%即為試驗結束。用途：采用控制應變的方法（T0739）（2017規(guī)范）。我國2017瀝青混凝土疲勞方程三、瀝青材料108④瀝青彎曲梁流變實驗（T0627）方法：做成127mm*6.35mm*12.70mm小梁溫度：路面低溫設計溫度+10℃，得到小梁勁度模量用途：進行路面低溫開裂指數(shù)計算計算=180s三、瀝青混合料⑤瀝青混凝土材料的貫入強度試驗試件：直徑100mm或150mm，高100mm；試驗溫度：60℃。節(jié)尾貫入強度要求：貫入強度計算：*四、水泥混凝土材料①水泥混凝土抗折強度和水泥混凝土抗折彈性模量110四、水泥混凝土材料①水泥混凝土抗折強度和水泥混凝土抗折彈性模量水泥混凝土抗折強度試件為直角棱柱體小梁，標準試件尺寸為150mm*150mm*550mm，在標準條件下，經養(yǎng)護28d后，按三分點處雙點加載(圖6-11)測定其抗折強度(fcf)

和抗折彈性模量。②疲勞參數(shù)111四、水泥混凝土材料③水泥混凝土抗折強度和水泥混凝土抗折彈性模量參數(shù)值水泥混凝土強度和彈性模量經驗參考參考值112五、級配碎石1）影響因素影響粒料層模量的因素以及變化趨勢影響因素影響趨勢粗集料比例比例越大，模量越高密度密度越大，模量越高碾壓含水率提高到最大值，然后降低應力水平應力水平越大，模量越高使用期間含水率含水率越大，模量越低齡期模量不變溫度模量不變荷載作用速度模量不變113五、級配碎石2）無粘結材料試驗方法及參數(shù)值①重復荷載三軸試驗無粘結粒狀材料的回彈反應通常是通過回彈模量和泊松比表現(xiàn)其特性。對于有恒定圍壓的重復荷載三軸試驗，采用10Hz(加載0.1s+停0.9s）。②無粘結材料參數(shù)取值114六、參數(shù)取值原則一般原則路面材料和路基的設計參數(shù)，分為3個層次確定：第一層次，按標準試驗方法，實測材料的設計參數(shù)；第二層次，實測材料的物性參數(shù)，利用經驗關系式確定設計參數(shù)；第三層次，參照參考值表，根據(jù)項目情況選用。具體規(guī)定高速公路和一級公路的工可、初步設計階段可采用第二或第三層次；施工圖設計階段，路基和粒料可采用第三層次或第一層次，其他材料宜采用第一層次。二級及以下公路各設計階段可采用第二或第三層次。115六、參數(shù)取值原則路基參數(shù)取值路面結構設計采用平衡濕度狀態(tài)下路基頂面的回彈模量，并進行結構層模量調整，由標準條件下動態(tài)回彈模量值（動態(tài)三軸10Hz乘以濕度調整系數(shù)和結構層模量調整系數(shù)得到(第二章)。取平均值。粒料類材料參數(shù)取值級配礫石或天然砂礫基層的CBR值應不小于80；用于底基層時，對于特重、重交通，其CBR值應不小于80，對于中等交通，其CBR值應不小于60，對于輕交通，其CBR值應不小于40。濕度調整系數(shù)為1.6~2.0。級配碎石的級配要求116六、參數(shù)取值原則粒料類材料參數(shù)取值級配碎石基層和底基層的材料要求水平一、采用重復加載三軸試驗

（動態(tài)三軸10Hz-加載0.1s+停0.9s）

取回彈模量實驗結果平均值。取平均值。水平三、按照粒料層位和類型確定。117六、參數(shù)取值原則粒料類材料參數(shù)取值水平三、按照粒料層位和類型確定。118六、參數(shù)取值原則無機結合料類材料參數(shù)取值：無機結合料類材料采用回彈模量和彎拉強度試驗水泥穩(wěn)定類、水泥－粉煤灰穩(wěn)定類材料的試件齡期為90d

石灰穩(wěn)定類、石灰-粉煤灰穩(wěn)定類材料的試件齡期為180d?；貜椖Ａ坎捎弥虚g段法單軸壓縮試驗確定。取平均值。路面結構分析時，由無機結合料類材料的回彈模量乘以結構層模量調整系數(shù)得到，結構層模量調整系數(shù)為0.5。119六、參數(shù)取值原則無機結合料類材料參數(shù)取值水平一、采用中間段側面法單軸壓縮實驗。彎拉強度采用T0851測定（無機結合料穩(wěn)定材料彎拉強度試驗方法）水平三、參照表確定120六、參數(shù)取值原則無機結合料類材料參數(shù)取值采用小梁彎曲三分點疲勞試驗方法-疲勞方程水泥混凝土抗折強度和抗折回彈模量121六、參數(shù)取值原則瀝青混合料動態(tài)抗壓模量參數(shù)取值：水平一、采用重復加載單軸壓縮回彈模量試驗，試驗溫度20℃，面層瀝青混合料加載頻率10Hz，基層瀝青穩(wěn)定材料加載頻率5Hz。

（取平均值）水平二：采用預估公式*122六、參數(shù)取值原則瀝青混合料動態(tài)抗壓模量參數(shù)取值水平三、采用推薦值瀝青混合料疲勞方程參數(shù)取值123小組討論交通荷載是路面設計的最主要參數(shù)，請組成小組，進行路段交通量調查，統(tǒng)計分析軸載作用次數(shù)。調查時注意：如何獲取軸載數(shù)據(jù)和軸載類型，如何進行軸載分類統(tǒng)計。超載是我國道路交通的重要問題，請結合習題8到習題11分析超載對路面的影響。對礦區(qū)重載道路，請說明應該選擇瀝青混凝土路面還是選擇水泥混凝土路面？124練習與討論1、為什么要進行車輛類型和軸載類型的分類？路面設計用的交通量和道路等級確定的交通量有何差別？2、荷載對路面的作用有哪些？什么情況下用哪種荷載作用方式？3、什么是標準軸載？我國用什么作為標準軸載？其他國家為什么用不同的標準軸載？4、為什么要進行軸載換算？水泥混凝土路面很瀝青混凝土路面如何進行軸載換算？5、何謂路面設計累計當量軸次Ne？怎樣確定？它在路面設計中有何用處？6、不同軸載通行次數(shù)是按等效原理進行換算的，請說明該“等效原理”的主要依據(jù)是什么？7、碎礫石在不同偏應力下抵抗累積變形性能有何不同？125練習與討論8、請下表中的車輛類型按瀝青路面要求進行軸載換算系數(shù)？9、假如上表中的汽車載重超載10％、20％、50％，請再按瀝青路面要求進行軸載換算系數(shù)？10、請上表中的車輛類型按按水泥混凝土路面要求進行軸載換算系數(shù)？11、假如上表中的汽車載重超載10％、20％、50％，請再按水泥混凝土路面要求進行軸載換算系數(shù)？126練習與討論12、請結合規(guī)范分析無機結合料穩(wěn)定材料路面設計參數(shù)的內容及測試要求。13、請結合規(guī)范分析瀝青混凝土材料路面設計參數(shù)的內容及測試要求。14、請結合規(guī)范分析水泥混凝土材料路面設計參數(shù)的內容及測試要求。127第七章路面基層128主要內容第一節(jié)概述第二節(jié)粒料類基層第三節(jié)無機結合料穩(wěn)定材料基層第四節(jié)瀝青結合料類基層第五節(jié)水泥混凝土類基層第六節(jié)其他類型基層129第一節(jié)概述基層作用：承上啟下、承受荷載根據(jù)基層剛度差異分為三類：柔性基層、半剛性基層和剛性基層。柔性基層包括粒料類材料和瀝青穩(wěn)定碎石等；半剛性基層是以石灰、粉煤灰或水泥等無機結合料穩(wěn)定土或綜合穩(wěn)定土形成的基層；（細粒土和集料）剛性基層則是碾壓混凝土、貧混凝土和水泥混凝土基層。根據(jù)基層結合料類型分為四類：無機結合料穩(wěn)定類粒料類瀝青結合料類水泥混凝土類無機結合料的半剛性材料130第一節(jié)概述基層類型，歐洲路面結構進行了調查美國/加拿大澳大利亞/新西蘭南非法國/英國/德國/西班牙/意大利/比利時/波蘭/捷克斯洛伐克/俄羅斯/挪/瑞典/丹麥/芬蘭/冰島

日本/印度/巴基斯坦南亞以及中東國家131第一節(jié)概述歐洲路面結構的調查在高速公路上或交通量較大的道路，很多國家明確限制采用半剛性基層，且半剛性材料趨向做底基層。全厚式瀝青路面和厚瀝青層的柔性結構成為高速公路、大交通量、重載交通的主要結構；薄瀝青層＋厚級配碎石基層結構適合于中、輕交通道路。結論：基層類型值得研究和分析！132第一節(jié)概述國內路面結構的調查-90%以上采用半剛性基層黑龍江1992年林齊試驗路

陜西1989年西三試驗路江蘇1992年滬寧高速公路無錫江陰試驗路四川1993年成渝高速青海80、90年河北1988年正定試驗路北京80年代京密路、老107國道、京周公路

開展柔性基層的研究133第一節(jié)概述國內路面結構調查主要結論半剛性基層是主要的路面結構基層形式；級配碎石柔性基層可以減少、延緩瀝青面層裂縫。級配碎石基層路面結構抗車轍性能不比半剛性結構差。為提高結構壽命，柔性基層的瀝青層厚度應滿足要求?；鶎宇愋停喊雱傂曰鶎?、剛性基層、柔性基層（瀝青穩(wěn)定碎石、級配碎石）等各有特點。節(jié)尾134第二節(jié)

粒料類基層核心內容碎（礫）石的類型碎（礫）石基層的力學特性填縫碎石基層級配碎（礫）石基層1351、碎（礫）石的類型主要概念碎石是指在礦場通過開采、破碎和篩分后生產的具有棱角和不同粒徑規(guī)格的石料。礫石指巖石自然風化后經水流沖刷、搬運形成的無棱角或棱角性差的石料。級配碎石指按一定級配要求設計的由碎石組成的材料。級配礫石指按一定級配要求設計的由礫石組成的材料。1361、碎（礫）石的類型碎石生產過程采石場碎石生成流程及設備示意圖1371、碎（礫）石的類型反擊式破碎機原理生產高質量碎石1381、碎（礫）石的類型顎式破碎機原理1391、碎（礫）石的類型顎式破碎軋制的碎石樣本顎式破碎軋制的碎石1401、碎（礫）石的類型反擊式破碎的軋制碎石樣本反擊式破碎的軋制碎石1411、碎（礫）石的類型礫石樣本礫石142

碎（礫）石路面類型

水結碎（礫）石材料

碎石（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

泥結碎（礫）石

土—碎（礫）石混合料

泥灰結碎（礫）石

級配碎（礫）石

松散碎礫石材料既可用于路面基層，也可通過適當處理用于面層形成碎礫石路面

1、碎（礫）石的類型1432、碎（礫）石基層的力學特性碎、礫石基層的強度構成按嵌擠原則或密實原則形成強度，由C和

表征的內摩擦力所決定的顆粒之間的聯(lián)結強度即構成材料的結構強度；礦料顆粒之間的聯(lián)結強度一般要比礦料顆粒本身強度小很多，內摩擦角

一般因剪切體積膨脹受阻而比單純顆粒的表面滑動的摩阻角要大，內摩擦力受碎石料的強度、表面特征以及混合料的壓實度影響。1442、碎（礫）石基層的力學特性純碎石材料純碎石材料按嵌擠原則產生強度，它的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。純碎石粒料摩阻角的大小主要取決于石料的強度、形狀、尺寸、均勻性、表面粗糙度以及施工時的壓實程度。當石料強度高、形狀接近正立方體、有棱角、尺寸均勻、表面粗糙、壓實度高時，則內摩阻力就大。1452、碎（礫）石基層的力學特性土—碎（礫）石混合料土—碎（礫）石混合料的強度和穩(wěn)定性取決于內摩阻力和粘結力的大小。含土量小時，按嵌擠原則形成強度；含土量較多時，按密實原則形成強度。土—礫石混合料密實度和CBR值隨細料含量的變化土——碎石混合料密實度和CBR值隨細料含量的變化1462、碎（礫）石基層的力學特性土－碎（礫）石混合料三種物理狀態(tài)不含或含很少細料

含有足夠的細料來填充顆粒間空隙

含有大量細料而粗顆粒之間的接觸很少1472、碎（礫）石基層的力學特性碎(礫)石料的應力—應變特性抗壓回彈模量（通過三軸試驗測定）Er=k1

k2（MPa）材料的模量決定于材料的級配、形狀、表面構造、密實度和含水率等。一般密實度愈高，模量值愈大；棱角多/表面粗糙者有較高模量；當細料含量不多時，含水率影響小。模量關系曲線1482、碎（礫）石基層的力學特性◆碎(礫)石料的應力—應變特性

碎、礫石材料應力——應變關系干的軋制集料回彈模量隨主應力和的變化149

不同的應力水平下具有不同的塑性變形特征：在應力水平較低的情況下，塑性變形量較小，且在一定的荷載作用次數(shù)以后變形不再發(fā)展；應力較大時，則形變隨作用次數(shù)迅速發(fā)展，并最終導致破壞。

2、碎（礫）石基層的力學特性◆碎(礫)石料的形變累積特性

1503、填隙碎石基層填隙碎石要求用加工軋制的碎石按嵌擠原理碾壓而成填隙碎石可采用干法或濕法施工填隙碎石做基層時，骨料最大公稱粒徑應小于53mm填隙碎石做底基層時，骨料最大公稱粒徑應小于63mm顆粒組成滿足表7-31514、級配碎（礫）石基層無結合料處治粒料在國外是一種應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)質的碎石層。美國、澳大利亞及南非還把最佳級配的優(yōu)質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用了這類材料和結構作為柔性基層，取得了較好的效果。1524、級配碎（礫）石基層1534、級配碎（礫）石基層1544、級配碎（礫）石基層155強度影響因素結構強度和穩(wěn)定性不僅與碎石集料的形狀及表面特性有關，而受細料含量與性質影響很大。優(yōu)點：投資不高，隨交通量的增加分期改善；缺點：平整度差，易揚塵，

泥結碎石路面雨天還易泥濘。4、級配碎（礫）石基層1564、級配碎（礫）石基層級配碎石基層強度主要來源于碎石本身強度及碎石顆粒之間的嵌擠力和內摩阻角。級配是影響級配碎石強度與剛度的重要因素。

157第三節(jié)無機結合料穩(wěn)定材料基層1無機結合料穩(wěn)定材料的物理及力學特性2水泥穩(wěn)定類基層3石灰穩(wěn)定類基層4工業(yè)廢渣穩(wěn)定基層1581無機結合料材料的物理力學特性核心內容1）無機結合料穩(wěn)定材料及其特點及組成結構2）無機結合料穩(wěn)定材料的應力—應變特性3）無機結合料穩(wěn)定材料的疲勞特性4）無機結合料穩(wěn)定材料的干縮和溫縮特性5）施工注意事項159

無機結合料穩(wěn)定材料定義

在粉碎的或原狀松散的土中摻入一定量的水泥、或石灰、或工業(yè)廢渣等無機結合料及水，拌和得到混合料，經壓實和養(yǎng)生后，其抗壓強度符合規(guī)定要求的材料。

由于無機結合料穩(wěn)定材料的剛度處于柔性材料(如瀝青混合料)和剛性材料(如水泥混凝土)之間，所以也稱為半剛性材料，由其鋪筑的結構層稱為半剛性層。無機結合料穩(wěn)定材料的特點

板體性好，具有一定的抗拉強度；穩(wěn)定性好，抗凍性強；強度和剛度隨著齡期而增長；經濟性好；干縮溫縮大，耐磨性差，抗疲勞性也稍差。

1）無機結合料穩(wěn)定材料特點及組成結構160骨架密實結構

骨架孔隙結構

懸浮密實結構

均勻密實結構

1）無機結合料穩(wěn)定材料特點及組成結構161組成結構

1）強度和模量隨齡期增長而變化，不同種類材料的強度變化規(guī)律也不同；

2）有較好的板體性，具有一定的抗拉性能；

3）用抗壓強度與抗壓回彈模量、劈裂強度與劈裂回彈模量、抗彎拉強度與抗彎拉彈性模量、干縮與溫縮等來衡量材料的性能；

4）應力—應變特性與原材料和結合料的性質與用量、混合料的含水量及密實度以及齡期、溫度等有關。2）無機結合料穩(wěn)定材料的應力—應變特性1622）無機結合料穩(wěn)定材料的應力—應變特性163無機結合料穩(wěn)定材料的強度與時間和溫度有關。所以要按不同齡期（7d、28d、90d、120d、180d等）和不同的溫度(20℃和15℃)來測定試件的強度，抗壓和劈裂測定用圓柱體試件。2）無機結合料穩(wěn)定材料的應力—應變特性164間接拉伸（劈裂）試驗示意圖無側限抗壓強度試驗示意圖彎拉強度試驗示意圖2）無機結合料穩(wěn)定材料的應力—應變特性主要試驗方法1653）無機結合料穩(wěn)定材料的疲勞特性圖7-10二灰砂礫（小梁）應力強度比疲勞壽命曲線圖7-11水泥砂礫（小梁）應力強度比疲勞壽命曲線在一定的應力條件下，材料的疲勞壽命取決于材料的強度和剛度。強度愈大剛度愈小，其疲勞壽命就愈長。但是由于材料的不均勻性，無機結合料穩(wěn)定材料的疲勞方程還與材料試驗的變異性有關。不同的存活率（到達疲勞壽命時出現(xiàn)破壞的概率）將得出不同的疲勞方程（圖7-10、圖7-11）。1661）無機結合料穩(wěn)定材料拌和壓實后，由于水分揮發(fā)及其內部的水化作用引起干燥收縮，以及混合料受降溫影響引起的溫度收縮等。由此引起其體積收縮變化，表現(xiàn)出結構的收縮應力及開裂破壞。2）一般衡量材料的體積變化較難，因此，實際中往往采取一維單向變化測定來反映材料的收縮性能，通過收縮應變及收縮系數(shù)來表征材料的收縮性能大小。4）無機結合料穩(wěn)定材料的干縮和溫縮167干縮試驗試件：100mm×100mm×400mm梁式試件，標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護7天；條件：溫度為25℃，濕度50％左右；檢測：第1天為6小時一次，第2～5天為12小時一次，之后24小時一次，直到含水量基本不變?yōu)橹梗?）無機結合料穩(wěn)定材料的干縮和溫縮168溫縮試驗試件：100mm×100mm×400mm梁式試件，標準養(yǎng)護條件養(yǎng)護28天；溫度范圍：+55℃～-25℃，每10℃為一個溫度區(qū)段時間設定：降溫時間10min（即1℃/min），恒溫120min；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)WGD高低溫交變環(huán)境箱4）無機結合料穩(wěn)定材料的干縮和溫縮169經過一定齡期的養(yǎng)生，半剛性材料的變形以溫度收縮為主。

半剛性基層修建初期，半剛性材料同時受到干燥收縮和溫度收縮的綜合作用。4）無機結合料穩(wěn)定材料的干縮和溫縮◆無機結合料穩(wěn)定材料的收縮特性1704）無機結合料穩(wěn)定材料的干縮和溫縮無機結合料穩(wěn)定材料的收縮特性171①穩(wěn)定細粒土的干縮和溫縮性均較穩(wěn)定粗粒土的干縮和溫縮性大很多，因此穩(wěn)定細粒土基層可能會產生相對更加嚴重的收縮裂縫，并反射到瀝青面層上形成反射裂縫；②裂縫產生后，雨水的浸入會加劇瀝青路面的病害；③穩(wěn)定細粒土基層對施工環(huán)境和工序的要求更加嚴格，會導致施工污染或者施工質量差等不利情況。（1）注意無機結合料穩(wěn)定材料類型選擇；穩(wěn)定細粒土如石灰土、水泥土、石灰水泥土及二灰土不宜用作高等級道路瀝青路面的基層，原因在于：5）施工注意事項1725）施工注意事項（2）注意施工季節(jié)；（3）注意材料組成設計；（4）注意施工含水量、壓實度、強度等控制在規(guī)定的范圍；（5）注意養(yǎng)生與保濕；（6）注意減少施工車輛的養(yǎng)生期間的作用。1735）施工注意事項1745）施工注意事項1752水泥穩(wěn)定類基層核心內容1）水泥穩(wěn)定類材料的定義2）水泥穩(wěn)定類材料的特點和種類3）影響水泥穩(wěn)定土強度的因素4）水泥穩(wěn)定類材料的混合料設計5）水泥穩(wěn)定碎石施工176在粉碎或原狀松散土中，摻入適量水泥和水，按技術要求進行拌和、攤鋪，在最佳含水量時進行壓實和養(yǎng)護成型，其抗壓強度符合要求，該類基層稱為水泥穩(wěn)定類基層。水泥可用來穩(wěn)定絕大多數(shù)的土類（高塑性粘土和有機質較多的土除外），改善其物理力學性質。水泥穩(wěn)定類一般可用于路面結構的基層和底基層，但水泥土禁止作為高速公路或一級公路路面的基層，只能用做底基層。

1）水泥穩(wěn)定類材料的定義177水泥穩(wěn)定類基層具有良好的整體性、足夠的力學強度、抗水性和耐凍性。其初期強度較高，且隨齡期增長而增長，應用范圍很廣。水泥穩(wěn)定土包括水泥穩(wěn)定碎石、砂礫、土等多種材料，是水泥穩(wěn)定類基層的總稱，水泥土是水泥穩(wěn)定細粒土（粘土、粉土、黃土等）的總稱。

2）水泥穩(wěn)定類材料的特點和種類178

各類砂礫土、砂土、粉土和粘土均可用水泥穩(wěn)定。用水泥穩(wěn)定級配良好的碎(礫)石和砂礫的效果最好，強度高、水泥用量少；其次是砂性土；再次之是粉性土和粘性土。一般要求土的塑性指數(shù)不大于17。（1）土質

通常情況下，硅酸鹽水泥的穩(wěn)定效果好，而鋁酸鹽水泥較差；水泥分散度增加，其活性程度和硬化能力也有所增大。

水泥土的強度隨水泥劑量的增加而增長，水泥用量過多，經濟上不合理，且容易開裂。試驗和研究證明，水泥劑量為3～5％較為合理。（2）水泥的成分和劑量

3）影響水泥穩(wěn)定土強度的因素179

從開始加水拌和到碾壓完成一般控制在6小時之內，最好在3小時之內。水泥穩(wěn)定土需濕法養(yǎng)生，保證水泥充分水化形成強度；養(yǎng)生溫度愈高，強度增長的愈快。（4）施工工藝及養(yǎng)生（3）含水量

水泥正常水化所需水量約為水泥重的20%。對砂性土，完全水化達最高強度的含水量較最佳密度含水量小；而粘性土則相反。3）影響水泥穩(wěn)定土強度的因素1804）水泥穩(wěn)定類材料的混合料設計（1）粗集料技術要求1814）水泥穩(wěn)定類材料的混合料設計（2）細集料技術要求、集料的分檔要求1824）水泥穩(wěn)定類材料的混合料設計（2）細集料技術要求、集料的分檔要求1834）水泥穩(wěn)定類材料的混合料設計（3）集料的級配要求1844）水泥穩(wěn)定類材料的混合料設計（3）集料的級配要求1854）水泥穩(wěn)定類材料的混合料設計（4）水泥穩(wěn)定材料的強度及壓實要求186

根據(jù)強度標準，通過試驗選取合適的土，確定最佳的水泥劑量和混合料的最佳含水量。（6）無側限抗壓強度試驗：在規(guī)定溫度(20±2℃)下保濕養(yǎng)生6d（濕度為95％），浸水1d，進行無側限抗壓強度試驗。試件尺寸為：Φ150mm×150mm的圓柱體。工地實際采取的水泥劑量應較實驗室內試驗確定的劑量多0.5％～1.0％。制備相同土樣、不同水泥劑量的混合料確定最佳含水量和最大干壓實密度按最佳含水量與最大干壓實密度制備試件無側限抗壓強度試驗,選定合適的水泥劑量4）水泥穩(wěn)定類材料的混合料設計（5）水泥穩(wěn)定材料的設計步驟1874）水泥穩(wěn)定類材料的混合料設計

（7）水泥穩(wěn)定材料的配合比設計水泥劑量推薦值及最小值1885）水泥穩(wěn)定碎石施工水泥穩(wěn)定碎石拌合樓施工錄像1895）水泥穩(wěn)定碎石施工1905）水泥穩(wěn)定碎石施工1915）水泥穩(wěn)定碎石施工1925）水泥穩(wěn)定碎石施工193水泥穩(wěn)定碎石攤鋪5）水泥穩(wěn)定碎石施工194控制攤鋪厚度5）水泥穩(wěn)定碎石施工1955）水泥穩(wěn)定碎石施工1965）水泥穩(wěn)定碎石施工197水泥穩(wěn)定碎石基層壓實5）水泥穩(wěn)定碎石施工198水泥穩(wěn)定碎石基層養(yǎng)生5）水泥穩(wěn)定碎石施工1995）水泥穩(wěn)定碎石施工水泥穩(wěn)定碎石基層覆蓋養(yǎng)生200撒布透層油5）水泥穩(wěn)定碎石施工2013石灰穩(wěn)定類基層核心內容1）石灰穩(wěn)定材料的定義2）石灰穩(wěn)定材料的強度形成機理3）石灰穩(wěn)定材料的強度影響因素4）石灰穩(wěn)定類材料的混合料設計202

在粉碎的土或原狀松散的土（包括各種粗、細粒土）中，摻入適量的石灰和水，按照一定技術要求，經拌和，在最佳含水率下攤鋪、壓實及養(yǎng)生，其抗壓強度符合規(guī)定要求的路面（底）基層稱為石灰穩(wěn)定類（底）基層。用石灰穩(wěn)定細粒土得到的混合料簡稱石灰土，所做成的基層稱石灰土基層（底基層）。石灰穩(wěn)定土不但具有較高的抗壓強度，而且也具一定的抗彎強度，且強度隨齡期逐漸增加。因此，一般可用于低等級公路的基層或底基層。石灰穩(wěn)定土因其水穩(wěn)定性較差，不應做高速公路或一級公路的基層，必要時可以用作底基層。在冰凍地區(qū)的潮濕路段以及其他地區(qū)的過分潮濕路段，也不宜采用石灰土做基層

1）石灰穩(wěn)定材料的定義203（1）離子交換作用

土具有膠體性質，表面帶負電荷，并吸附鈉離子、鉀離子和氫離子，石灰中的鈣離子會與其發(fā)生離子交換作用，形成鈣土，減小了土顆粒表面水膜厚度，分子引力增加。（2）碳酸化作用

生成的碳酸鈣是堅硬的晶體，具有較高的強度和水穩(wěn)性，它對土的膠結作用使土得到了加固。

石灰土表面鈣化后，形成硬殼層，進一步阻礙了二氧化碳的進入，碳化過程十分緩慢，是形成石灰土后期強度的主要原因。

2）石灰穩(wěn)定材料的強度形成機理204（3）火山灰作用（4）結晶作用

經過結晶作用，消石灰逐漸由膠體轉化為晶體，晶體間能夠相互結合，與土形成共晶體，從而使得土粒膠結成整體。

土中充分的硅、鈣離子是火山灰作用的前提，同時必須增加土的堿性；火山灰作用生成物具有水硬性性質，是構成石灰土早期強度的主要原因。2）石灰穩(wěn)定材料的強度形成機理205四種作用中，主要是離子交換作用與火山灰作用，是構成石灰土早期強度的主要因素，后期強度則更多源于碳酸化作用和結晶作用。由于石灰與土發(fā)生了一系列的相互作用，從而使土的性質發(fā)生根本的改變。在初期，主要表現(xiàn)為土的結團、塑性降低、最佳含水率增加和最大密實度減小等。后期主要表現(xiàn)為結晶結構的形成，從而提高其板體性、強度和穩(wěn)定性。2）石灰穩(wěn)定材料的強度形成機理206（1）土質

石灰的穩(wěn)定效果與土中粘土顆粒的礦物成分和含量有關。一般而言，各種成因的亞砂土、粘土、粉土類土和粘土類土都可以用石灰穩(wěn)定，但粘土顆粒所含活性礦物成分較多，比表面積大，表面能量也較大，摻入石灰后所發(fā)生的物理力學反應及物理化學反應都比較活躍，所以石灰土的強度隨土的塑性指數(shù)的增加而提高。

3）石灰穩(wěn)定材料的強度影響因素207（2）石灰質量和劑量

石灰應采用消石灰粉或生石灰粉，對高速公路或一級公路宜用磨細的生石灰粉。石灰質量應符合III級以上的技術指標，并要盡量縮短石灰的存放時間，最好在生產后不遲于3個月內投入使用，以免碳化而降低石灰的活性。3）石灰穩(wěn)定材料的強度影響因素208

石灰劑量是石灰質量占全部土顆粒的干質量的百分率，即：

石灰劑量＝石灰質量／干土質量。

常用最佳劑量范圍：對于粘性土及粉性土為8～14％；對砂性土則為9～16％。最終根據(jù)結構層技術要求進行混合料組成設計。3）石灰穩(wěn)定材料的強度影響因素（3）石灰質量和劑量0.1mol/L乙二胺四乙酸二鈉EDTA滴定法209（4）含水率水分是石灰土的重要組成部分，它加速石灰與土的物理化學反應，形成強度，在施工過程中可保證土團得到最大限度的粉碎和均勻拌和，并使其在最小壓實功能的情況下達到最大密實度。不同土質的石灰土有不同的最佳含水量，一般而言石灰土的最佳含水量為素土的最佳含水量與拌和過程中蒸發(fā)所需的水量（約1.5％）和石灰反應過程中所需水量（約為石灰劑量的20％）之和。3）石灰穩(wěn)定材料的強度影響因素210（5）密實度石灰土的強度隨密實度的增加而增長。實踐證明，石灰土的密實度每增減1％，其強度可增減4％，而且密實的石灰土其抗凍性、水穩(wěn)定性能顯著提高，收縮開裂現(xiàn)象也明顯減少。3）石灰穩(wěn)定材料的強度影響因素211（6）齡期

石灰穩(wěn)定土的強度隨齡期增長，一般初期強度較低，前期(1～2個月)的增長速率較后期快。其強度與齡期的關系可表示為：

R1—一個月齡期的抗壓強度；

Rt—t個月齡期的抗壓強度；

β—系數(shù)，約0.1～0.5。（7）養(yǎng)生條件（溫度與濕度）

溫度高，物理化學反應快，強度增長快；反之強度增長慢，在負溫條件下甚至不增長。因此，要求施工期的最低溫度應在5℃以上，并在第一次重冰凍(-3～－5℃)到來之前1個月～1個半月完成。在一定潮濕條件下養(yǎng)生強度的形成比在一般空氣中養(yǎng)生要好。3）石灰穩(wěn)定材料的強度影響因素212（8）行車碾壓作用

3）石灰穩(wěn)定材料的強度影響因素

一定但不過量的行車碾壓對石灰土的強度形成有利。這是因為，行車碾壓可使石灰土的密實度進一步提高，其強度也隨之提高。另外，隨著石灰土密實度的提高及行車荷載的壓力作用，將使石灰與土顆粒更緊密接觸，并使水分均勻地再分布，從而加速了化學反應的進行。圖7-15為路面上行車荷載的通過次數(shù)對石灰土強度影響的測試資料．該資料充分說明適當?shù)男熊嚹雺?，有利于提高石灰土的強度?131）混合料的設計步驟

根據(jù)強度標準，通過試驗選取合適的土，確定最佳的石灰劑量和混合料的最佳含水率。

4）石灰穩(wěn)定類材料的混合料設計214

在規(guī)定溫度(20±2℃)下保濕養(yǎng)生6d（濕度為95%）浸水1d，進行無側限抗壓強度試驗。試件的尺寸為：5cm×5cm(高×直徑)的圓柱體。要求試驗測定的強度符合：工地實際采取的石灰劑量應較實驗室內試驗確定的劑量多0.5％~1.0％。2）石灰穩(wěn)定土的強度及壓實要求

4）石灰穩(wěn)定類材料的混合料設計215工業(yè)廢渣的種類很多，用于路面工程的主要有煤炭、電力工業(yè)廢渣、鋼鐵工業(yè)廢渣和化學工業(yè)廢渣。（1）工業(yè)廢渣的種類及利用方式4工業(yè)廢渣穩(wěn)定類基層煤炭、電力工業(yè)廢渣：主要有粉煤灰、爐渣和煤矸石，粉煤灰是火力發(fā)電廠煙氣中收集的細灰，含有硅、鐵、鋁等金屬；爐渣系由煤粉或煤塊燃燒后排出，其中也含硅、鐵、鋁等活性物質；煤矸石則是采煤生產過程中生產的廢石，經處理后，可作路用碎石。216工業(yè)廢渣的種類很多，用于路面工程的主要有煤炭、電力工業(yè)廢渣、鋼鐵工業(yè)廢渣和化學工業(yè)廢渣。（1）工業(yè)廢渣的種類及利用方式4工業(yè)廢渣穩(wěn)定類基層鋼鐵工業(yè)廢渣：主要有鋼渣或鐵渣，其利用方式主要有三種：其一，鐵渣或鋼渣排出后堆積，經多年自然條件下分解后趨于穩(wěn)定，用以修筑基層；其二，熔鐵渣排出后，經水驟冷，稱為水淬渣，水淬渣摻入石灰后鋪筑的基層具有很高的強度；其三，鐵渣排出后運送至渣場，在空氣中自然冷卻至600～700℃時灑水降溫后的產品稱為礦渣碎石，可按密實型或嵌擠型修筑碎石基層或瀝青礦渣碎石混合料面層。217工業(yè)廢渣的種類很多，用于路面工程的主要有煤炭、電力工業(yè)廢渣、鋼鐵工業(yè)廢渣和化學工業(yè)廢渣。（1）工業(yè)廢渣的種類及利用方式4工業(yè)廢渣穩(wěn)定類基層化學工業(yè)廢渣：造紙或印刷廠使用漂白粉后的下腳料稱為漂白粉渣，其石灰成分較高；電石消解乙炔氣后的廢渣稱為電石渣，含石灰成分高達50％～55%，硫磺礦渣為生產硫酸的下腳料，加入石灰類灰渣或高爐水淬渣后修筑基層效果良好。218（2）石灰工業(yè)廢渣強度形成原理及力學特征4工業(yè)廢渣穩(wěn)定類基層強度形成機理各種工業(yè)廢渣得以在道路工程中應用的原因是由于這些礦渣中含有較多的SiO2、Al2O3或CaO。活性的SiO2和Al2O3在水中本身不會硬化，但在飽和的Ca(OH)2溶液中將產生火山灰反應，生成水化鋁酸鈣和鋁酸鈣凝膠。從而將混合料中的各種顆粒膠結在一起。219（2）石灰工業(yè)廢渣強度形成原理及力學特征4工業(yè)廢渣穩(wěn)定類基層力學特征水硬性。組成混合料強度的水化鋁酸鈣、硅酸鈣等水化物在形成過程中均離不開水，水是其強度形成的重要條件緩凝性。工業(yè)廢渣混合料2