路面基层、垫层、封层、透层与黏层

路面基层基层按其材料及级配铺筑主要有稳定土、级配粒料、嵌锁粒料，以及贫混凝土、碾压混凝土基层。基层分上基层和下基层，应具有足够的抗冲击能力和一定的刚度。垫层按其所起作用可分为排水垫层、隔离垫层、防冻垫层、承托垫层等。最常用的无机结合料有石灰、水泥、粉煤灰、矿粉等，有机结合料多使用石油沥青。在路面基层中常用的集料有砂砾土、碎石土、砂砾、碎石、级配碎石等，与掺料组成混合料路面基层。1、基层分类稳定土基层是由无机结合料或有机结合料与集料，经拌和、摊铺、压实而成的路面基层的总称。1.按材料分类路面基层按材料分类如图 1 所示：水泥稳定碎石（用水泥稳定粗粒碎石和细粒碎石得到的混合料）水泥稳定粗粒料 水泥稳定砾石（用水泥稳定粗粒砾石和细粒砾石得到的混合料）水泥稳定土 水泥稳定土（用水泥稳定细粒土得到的混合料）水泥稳定细粒土 水泥稳定砂（用水泥稳定砂得到的混合料）石灰稳定碎石（用石灰稳定粗粒碎石和细粒碎石得到的混合料）石灰稳定粗粒料 石灰稳定土 石灰稳定砾石（用石灰稳定粗粒砾石和细粒砾石得到的混合料）石灰稳定土 （用石灰稳定细粒土得到的混合料，细粒土含量不少于 90%）基层 石灰及粉煤灰稳定土碎石（用石灰粗、细砾石得到的混合料）石灰及粉煤灰稳定土 石灰及粉煤灰稳定砾石（用石灰粗、细砾石得到的混合料）级配碎石（用粗、细碎石集料和石屑各占一定比例组合密实）级配粒料（无结合料） 级配碎石（用粗、细砾石集料和砂各占一定比例组合密实）填隙碎石（用作粗碎石作主骨料，用石屑填满碎石间的空隙，压实嵌锁嵌锁粒料 沥青稳定碎石（用粗碎石作主骨料，用少量的沥青于碎石层中，压实成形） 图 1 路面基层分类稳定土基层类还有石灰或水泥稳定砂砾土、碎石土等，工业废渣也可作为基层材料。路面基层按力学特性分类有刚性基层、半刚性基层、柔性基层。如需要排出路面渗水，工程实践又有多孔隙水泥稳定碎石、沥青稳定碎石基层。2.按力学特性分类1）半刚性基层石灰稳定土基层目前使用较多，其在混合料中有水化、水解和结晶作用，可产生强度和板体性；在完工初期，具有柔性的工作特性；随着时间的推移，其强度逐渐提高，板体性增加，刚度继续增大。由于此类稳定土基层的最终强度、弹性模量比柔性基层要大几倍，比水泥混凝土要小得多，故被称为半刚性基层。2）柔性基层柔性基层包括沥青稳定碎石和各种无机结合料的粒料基层等。由于组成材料是以粒料为主，具有较大的孔隙率，因此他最主要的优点是不会因温度、湿度的变化产生收缩裂缝。相邻层次产生的裂隙也不会通过柔性基层反射到面层，具有较好的抗裂、防裂和阻止反射裂缝扩展的能力。同时由于其空隙率大，能及时、迅速地排除进入路面结构的雨水，减轻沥青面层的水害影响。柔性基层的刚度不如刚性基层与半刚性基层，一般沥青稳定碎石的回弹模量约为1000Mpa 左右，级配碎石基层回弹模量约为 400Mpa 左右。3）刚性基层刚性基层是用低标号水泥混凝土铺筑的路面基层。水泥混凝土的强度高，与其他基层材料比较，它的抗弯拉强度高，并且有较高的弹性模量，故呈现较大的刚性，在车辆荷载作用下的弯沉变形极小，与水泥混凝土面层同处板体工作状态，传递给下基层的单位压力较半刚性基层小得多。2、基层结构高速公路通过湿润和多雨等恶劣环境地区，应在路面面层以下设置底基层、垫层。各类基层适宜厚度及使用范围见表 2 所列。各类基层适宜厚度及使用范围 表 2基层类型 适宜厚度 （ mm） 使用范围水泥稳定碎石水泥稳定砾石1525 适用于各公路等级的水泥混凝土及沥青路 面基层石灰稳定碎石石灰稳定砾石1525 适用于二级和二级以下路面基层、潮湿地段不适用石灰及粉煤灰稳定碎石半刚性基层石灰及粉煤灰稳定砾石1525 适用于二级和二级以下路面基层，潮湿地段不适用级配碎石级配砾石 1520适用于二级和二级以下路面基层，级配碎石基层的碎石最大粒径应控制在 4cm 以内沥青稳定碎石 810 水泥路面柔性基层沥青混凝土 510 沥青路面适用于高速公路基层，特别适用于原结构上作整平层贫混凝土 适用于高速、一级、二级公路刚性基层 碾压混凝土 1220 适用于高速、一级、二级公路1基层宽度基层的宽度应比每侧至少宽出 30cm。水泥混凝土路面轨模式摊铺机施工为 50cm，滑模式摊铺机施工 65cm。硬路肩基层一般与面层的基层结构相同。2.基层厚度上基层下未设垫层，上路床为细粒土、黏土质砂或级配不良砂（承受特重护重交通时） ，或者为细粒土（承受中等交通时） ，应在上基层下设置底基层。上基层和底基层可采用级配粒料、水泥稳定粒料或石灰粉煤灰稳定粒料结构，厚度一般为 20cm 左右。湿润和多雨地区，路基为低透水性细粒土的高速公路和一级公路或者承受特重或重交通的二级公路，宜采用排水基层。排水基层可选用多孔隙的开级配水泥稳定碎石、沥青稳定碎石、 ，其孔隙率约为 20%。排水基层应设置由水泥稳定粒料或密级配粒料组成的不透水底基层，厚度一般为 20cm，底基层顶面宜铺设沥青封层或防水土工织物。碾压混凝土基层应设置与混凝土面层相对应的接缝。贫混凝土基层在其弯拉强度超过 1.8Mpa 时，应设置与混凝土面层相对应的横向缩缝；一次摊铺宽度大于 7.5m 时，应设置纵向缩缝。贫混凝土：是 由 粗 、 细 集 料 与 一 定 的 水 泥 和 水 配 制 而 成 的 一 种 材 料 ， 其 强度 大 大 高 于 二 灰 稳 定 粒 料 、 水 泥 稳 定 碎 石 等 半 刚 性 基 层 材 料 。 贫 混 凝 土 具 有较 高 的 强 度 和 刚 度 ， 水 稳 性 好 、 抗 冲 刷 能 力 强 。 贫 混 凝 土 由 于 胶 结 料 含 量 少 ，空 隙 率 一 般 较 大 ， 有 利 于 界 面 水 的 排 放 。 贫 混 凝 土 能 缓 和 土 基 的 不 均 匀 变 形 ，可 消 除 对 路 面 的 不 利 影 响 。 另 外 ， 贫 混 凝 土 还 可 以 利 用 地 方 小 泥 窑 生 产 的 水泥 ， 也 可 使 用 低 标 准 的 当 地 集 料 。 贫 混 凝 土 是 指 用 较 少 量 水 泥 的 混 凝 土 ,一 般 每 立 方 砼 为 100 200kg 因而 又 称 为 经 济 混 凝 土 .贫 混 凝 土 有 湿 贫 混 凝 土 、 干 贫 混 凝 土 和 多 孔 贫 混 凝 土三 类 ,都 具 有 良 好 的 抗 冲 刷 性 能 。 贫 混 凝 土 (Lean Concrete， 简 称 LC)是 由 粗 、 细 级 配 集 料 与 一 定 水 泥 和 水 拌 和 而 成 的 一 种 混 凝 土 。 这 种 混 凝 土 的水 泥 用 量 较 普 通 混 凝 土 低 ， 有 时 也 称 经 济 混 凝 土 (Econcrete) ,与 水 泥 稳 定碎 石 、 二 灰 碎 石 等 常 用 半 刚 性 材 料 相 比 ， 具 有 较 高 的 强 度 、 刚 度 和 整 体 性 ，抗 冲 刷 、 抗 冻 性 、 以 及 抗 疲 劳 性 能 良 好 。 贫 混 凝 土 通 常 道 路 基 层 ， 和 面 层 一 起 承 受 到 车 辆 荷 载 和 温 度 荷 载 的 反 复作 用 ， 结 构 设 计 时 需 考 虑 其 疲 劳 性 能 。 1 贫 混 凝 土 基 层 与 其 它 基 层 相 比 具 有 较 高 的 强 度 、 刚 度 ， 较 好 的 整 体 性和 稳 定 性 ， 良 好 的 抗 冲 刷 性 和 抗 裂 性 ， 多 孔 透 水 贫 混 凝 土 还 兼 有 内 部 排 水 功能 ， 较 为 适 用 作 为 重 载 交 通 下 的 路 面 基 层 。 从 结 构 组 成 特 征 看 ， 贫 混 凝 土 基 层 可 分 为 密 实 贫 混 凝 土 （ 有 湿 贫 和 干 贫之 分 ） 和 多 孔 贫 混 凝 土 。 密 实 湿 贫 混 凝 土 即 塑 性 贫 混 凝 土 ； 密 实 干 贫 混 凝 土采 用 振 动 碾 压 工 艺 成 型 ， 即 碾 压 式 贫 混 凝 土 ； 多 孔 贫 混 凝 土 指 无 砂 或 少 砂 透水 贫 混 凝 土 。 2 贫 混 凝 土 基 层 材 料 的 配 合 比 设 计 和 结 构 的 设 计 龄 期 均 取28 天 。 研 究 表 明 ， 不 掺 粉 煤 灰 的 贫 混 凝 土 的 强 度 随 龄 期 增 长 幅 度 较 低 ， 90天 的 抗 压 强 度 是 28 天 的 105%， 180 天 的 为 119%； 掺 粉 煤 灰 的 贫 混 凝 土 的 抗压 和 抗 弯 拉 强 度 随 龄 期 的 增 长 幅 度 高 于 不 掺 灰 的 贫 混 凝 土 ； 掺 粉 煤 灰 对 强 度增 长 是 有 利 的 。 采 用 28D 龄 期 的 设 计 标 准 ， 也 是 兼 顾 掺 粉 煤 灰 贫 混 凝 土 基 层的 强 度 发 展 特 性 。 贫 混 凝 土 基 层 材 料 的 配 合 比 设 计 指 标 一 般 为 28D 抗 弯 拉 强 度 。 贫 混 凝土 基 层 的 7D 抗 压 强 度 用 于 施 工 质 检 。 由 于 掺 粉 煤 灰 贫 混 凝 土 基 层 强 度 增 长较 慢 ， 施 工 质 检 以 14D 抗 压 强 度 控 制 较 为 稳 定 。 3 贫 混 凝 土 基 层 属 刚 性 基 层 ， 在 原 材 料 选 择 、 配 合 比 设 计 和 施 工 技 术 要求 等 方 面 ， 均 与 半 刚 性 基 层 的 差 异 较 大 ， 而 更 接 近 于 水 泥 混 凝 土 ， 原 则 上 可沿 用 水 泥 混 凝 土 现 有 的 原 材 料 检 验 、 配 合 比 设 计 、 施 工 设 备 、 铺 筑 技 术 及 所有 的 试 验 检 测 方 法 和 手 段 ， 设 计 时 可 参 考 现 行 公 路 水 泥 混 凝 土 设 计 规 范 进 行 。路面垫层在土路基处于不良状态，如潮湿地带、湿软土基、北方地区的冻胀土基等，应设置垫层，以排除路面、路基中滞留的自由水，确保路面结构处于干燥或中湿状态。1、垫层分类垫层主要起排水、隔水、防冻、防污等作用。按结构可分为松散颗粒型垫层和密实型垫层两种类型。1.松散颗粒型垫层可选用粗砂、砂砾、碎石、煤渣等材料铺筑。若采用粗砂或砂砾料时，通过 0.074mm 筛孔的颗粒含量不应大于 5%。2.密实型垫层可采用水泥、石灰稳定土等类型。2、垫层结构垫层结构形式有排水垫层、隔离垫层、防冻型垫层、承托垫层等。垫层最小厚度为 15cm，如路基可能产生不均匀沉降或不均匀变形时，可铺设半刚性垫层。1.排水垫层一般采用砂砾、碎石等松散颗粒材料。当水文地质条件不良的土质路堑或路床土湿度较大时，设置排水垫层排出渗入基层和垫层中的水分，防止路基过湿而影响路面的整体强度。2.隔离垫层由于地下水对路基的影响，一般采用粗粒料或土工合成材料作隔离垫层，减少负温度下的水分向路面结构层内渗透。3.防冻型垫层在季节性冰冻地区路面总厚度小于防冻厚度要求时，应选用隔温性能良好的粉煤灰、炉渣及矿渣等材料，作防冻垫层。4.承托垫层是用轻型材料铺筑在路基上，承托上部结构的自重和车辆荷载，以减轻路面的总重量，例如，在软基上铺筑泡沫塑料板，然后修筑路面结构层，以减轻对软基的压力，较少固结沉降。封层、透层与黏层封层是为封闭表面空隙、防止水分流入，而在沥青面层或基层上铺设有一定厚度的沥青混合料薄层；透层是为使封层与基层有良好的结合，而喷洒透层油；黏层是为使沥青层之间有良好的结合，而喷洒的黏层油。1、封层铺筑在沥青表面的称为上封层，铺筑在基床表面的称为下封层。1.上封层类型有乳化沥青稀浆封层、微表处、改性沥青集料