公路路面基层

1、公路路面基层工程概述第一节路面基层的分类及特点基层是直接位于面层下的结构层次， 而垫层则位于基层与路基之间。基 （垫） 层都 是路面结构中的重要组成部分。 基层类型有沥青混合料 （沥青贯入碎石、 热拌沥青碎石、 乳化沥青碎石混合料等） 及 沥青稳定土， 各种集料基层及采用无机结合料稳定集料或稳定土类。后者指的是用石 灰或水泥稳定集料或土类， 以及用各种含有水硬性结合料的工业废渣基层， 当环境适宜 时， 强度与刚度会随着时间的增长而不断增大， 其最终抗弯拉强度和弹性模量， 比一般 的基层要大， 但还是远较刚性路面为低， 称为半刚性基层。而用沥青稳定各种集料的基 层及不加任何结合料的各种粒料基层则统称为柔性基层。 碎石类基层属柔性基层， 按强度构成可分为嵌锁型与级配型。嵌锁型基层， 强度主 要依靠碎石颗粒间的嵌锁和摩阻作用所形成的内摩阻力， 而颗粒之间的粘结力是次要 的， 这种结构层的抗剪强度主要取决于剪切面上的法向应力和材料的内摩阻角。嵌锁 型包括泥结碎石， 泥灰结碎石、 填隙碎石等。级配型粒料基层的强度和稳定性，取决于 内摩阻力和粘结力的大小。它的强度与稳定性在很大程度上取决于集料的类

2、型 （碎石、 砾石或碎砾石）集料的最大粒径和级配以及混合料中 ! “ #$ 以下细料的含量及塑性 ， 指数， 同时， 还与密实度有很大关系。 无机结合料稳定类基层属半刚性基层， 系指以石灰、 水泥掺入土 （集料） 中或与工业 废渣等共同或分别掺入土 （集料） 通过加水拌和， 中， 碾压成型的基层。常用的有石灰 土、水泥土、 石灰粉煤灰土、 石灰水淬渣土， 以及以此类材料分别或共同掺入砾 （碎） 石、 工业废渣中， 成为各种无机结合类材料。尽管半刚性基层品种繁多， 但其作用机理是石 灰与水泥中的活性物质与细粒土发生化学反应或此类活性物质对工业废渣中的材料起 &% 第二篇公路路面基层施工新技术、 新工艺与验收规范激化作用而胶结、 凝固， 成为高强度的整体材料， 以抵抗外力的作用。而结合料的剂量、 性质、 集料的级配等都会影响此类基层材料的强度。第二节路面基层的主要技术要求基层的强弱和好坏对整个路面， 无论是沥青路面还是水泥混凝土路面的整体强度、 使用质量和使用寿命都有十分重要的影响。因此， 作为路面的基层， 一般必须具备以下 几个基本条件：一、 足够的强度和刚度（一） 强度 基层必须能够承

3、受车轮荷载的反复作用， 即在预定设计标准轴载反复作用下， 基层 不会产生过多的残余变形， 更不会产生剪切破坏 （无结合料的粒料基层） 或疲劳弯拉破 坏 （用各种结合料处治的基层） 。基层要满足上述的技术要求， 除必需的厚度外， 主要取 决于基层材料本身的强度。对基层材料的强度要求， 在重交通道路上要比一般道路上 的高。材料的强度包括两个主要方面： 一方面是石料颗粒本身的硬度或强度， 可用集料 压碎值或集料磨耗值表示， 我国也用岩石的抗压强度表示； 另一方面是材料整体 （混合 料） 的强度和刚度， 如回弹模量、 承载比、 抗压强度、 抗剪切强度、 抗弯拉强度或间接抗拉 强度 （劈裂强度等） 。 在我国路面基层施工技术规范中， 对于集料， 采用集料压碎值作为选择粒料的技术 指标。集料压碎值既可用来检验碎石， 也可以用来检验砾石以及其他粒料。测定该技 术指标的仪器构造简单、 操作方便以及试验精度高。对于用水硬性结合料处治的材料， 采用抗压强度指标， 而没有采用其它指标。这一方面是因为抗压强度是一个已使用了 数十年的大家熟悉的指标， 从试件的制备到试验本身都是比较简单易行的， 也积累了丰 富的

4、资料和经验。另外， 不同强度指标是相互关联的， 同种材料的不同强度指标间具有 较好的统计关系。 （二） 刚度 基层的刚度 （回弹模量） 必须与面层的刚度相配。如面层和基层的刚度差别过大， 则面层会由于过大的拉应力或拉应变而过早开裂破坏。各种基层材料， 就其强度和刚 度而言， 大致可分为三个等级。强度和刚度最高的一级中可包括水泥稳定粒料 （土） 石 、 “! 第一章公路路面基层工程概述灰粉煤灰稳定粒料 （土）石灰土稳定碎石 、 （或砂砾） 或石灰稳定砂砾土、 沥青碎石 （混合 料） 及沥青贯入式碎石 （该两种含沥青的材料仅指在较低温度下） 。强度和刚度中等的 一级中可包括水泥土、 石灰粉煤灰土、 石灰土、 级配碎石和填隙碎石。强度和刚度最低 的是级配砾石和级配碎砾石。当然， 在同一等级中的不同材料的强度和刚度也是有明 显差别的。例如， 水泥稳定粒料和石灰粉煤灰粒料的强度和刚度大致相同， 但它们的强 度却明显高于石灰土碎石和石灰砂砾土。又如， 同样是石灰粉煤灰粒料， 石灰粉煤灰矿 渣的强度大于石灰粉煤灰碎石， 而后者的强度又大于石灰粉煤灰砂砾。因此， 在沥青面 层下， 应该选用结合料稳定材

5、料做基层， 特别是用水泥或石灰粉煤灰等稳定的粒料。 在普通道路上， 沥青面层一般较薄， 整个路面的承载能力将主要依靠基层来满足。 这就要求基层材料具有较高的强度和刚度， 而且基层的厚度也要较大。使用强度大、承 载能力高的基层， 以适应较薄的沥青面层， 或适当减薄沥青面层， 在我国的具体情况下 具有很大的现实意义和经济意义。对于普通道路， 采用水泥混凝土路面时， 也希望采用 强度大、 承载能力高的基层。 在重交通道路、 一级公路和高速公路上， 基层材料还应该有高的抗疲劳破坏能力。 就各种材料的抗疲劳破坏能力而言， 由强到弱的排序为： 沥青混凝土、 沥青碎石、 石灰粉 煤灰粒料 （矿渣、 碎石、 砾石）水泥粒料 、 （碎石、 砾石、 砂砾土） 以及石灰土粒料或石灰粒 料土。 目前， 在我国的高等级道路上， 特别是在高速公路上， 无论是沥青面层， 还是水泥混 凝土面层， 几乎全部采用半刚性材料做基层。这是因为半刚性材料， 特别是厚层的半刚 性材料 （它可以是同一种材料， 也可以是两种不同半刚性材料的组合）可使路面具有很 ， 高的承载能力。国内高级公路基层多采用水泥稳定粒料或二灰碎石 （粒料）

6、 但该种结 ， 构组合也是有争议的。主要是全柔性路面 （即沥青面层采用级配碎石或级配碎砾石， 或 采用沥青碎石作为基层） 以及刚性路面柔性基层 （即水泥混凝土路板下采用级配碎石或 级配碎砾石或沥青碎石）级配集料基层国内采用的少。国内慎用的原因， ， 主要是集料 规格级配掌握不当， 控制不严， 施工机械化程度低。柔性基层的最大特点在于粉细料含 量低， 排水效果好， 抗冲刷。二、 有足够的水稳性和冰冻稳定性沥青面层， 特别是喷洒型 （即俗称的层铺法） 的沥青表面处治和沥青贯入式面层， 往 往是透水的， 尤其在使用初期， 其透水性较大。因此， 雨季表面水有可能透过沥青面层 进入基层和底基层， 也可能从两侧路肩或路面与路肩的结合处以及中央分隔带缘石 （通 常是预制混凝土块） 与路面结合处透入路面结合层中。如果沥青面层产生了裂缝， 表面 水更将从裂缝透入路面结构层中。在地下水位接近地表的地段， 特别在路基填土不高 时， 地下水可通过毛细作用进入路面结构层； 在冰冻地区， 由于冬季水分重分布的结果， “! 第二篇公路路面基层施工新技术、 新工艺与验收规范路基上层和路面底基层都可能处于潮湿或过分潮湿

7、状态。沥青面层虽不是完全不透水 的， 但却能阻碍路面结构层和土基中的水分蒸发。调查试验表明， 水分从沥青面层蒸发 出来， 要比透进去困难得多， 慢得多。 水泥混凝土路面面板， 由于横缝、 纵缝及胀缝的存在， 尽管广泛采取填缝料灌缝密 封， 但事实上表面水不可避免地沿缝进入基层、 底层甚至路基。通常情况下， 水进入基 层顶面， 并滞留在那里， 在高速行车作用下产生高压水， 对基层顶面产生冲刷， 致使板下 脱空、 碎裂、 断板。 进入路面结构层的水 （包括气态水） 能使含土较多、 土的塑性指数较大的基层或底 基层材料的含水量增加及强度大大降低， 从而导致沥青路面过早破坏， 或刚性路面损 坏。在冰冻地区， 这种水造成的危害更大。因此， 必须用水稳性好的材料做路面的基层 和底基层。 就各种基层材料的水稳性而言， 水泥粒料的水稳性最好， 石灰粉煤灰粒料次之， 细 土含量多且塑性指数大的级配碎石和级配砾石的水稳性最差。水泥处治粒料及石灰处 治粒料土的水稳性随其中细土含量的增加及其塑性指数增大而降低。 必须特别注意， 在确定基层材料的强度时， 必须考虑表面水不可避免地要进入基层 的最不利情况。 用于

8、冰冻地区， 特别是重冰冻地区的路面基层材料还应该有足够的冰冻稳定性。 在冰冻地区， 在地下水位接近地表或路基两侧有长期积水的情况下， 如果路基填土 长期滞留水的土层 高度不大， 在冬季土路基中会发生水分重分布， ! “ # $% 温度下， 在 会形成严重的聚冰现象， 土层会有很多冰晶体， 甚至冰夹层。这层土常称做路基中的聚 冰带。到春融期间该聚冰带化冻时， 土层变得过分潮湿， 使土基的强度急剧下降。如果 在这种可能变得过分潮湿的土基上 （例如含细土较多的粒料土、 石灰土、 水泥土等）直接 铺筑与土基相接触的路面结构层的材料， 将产生明显的毛细水作用。在这种材料层内 也会发生水分重分布现象。如这些材料层又位于冰冻深度范围， 在这些材料层内也可 能发生聚冰带， 到春融化冻期间， 这些材料层强度也会明显下降， 导致路面整体承载能 力明显下降， 甚至发生破坏。 在冰冻地区， 当石灰土用在过分潮湿路段时，常发生路面破坏， 就是因为石灰土的 冰冻稳定性不好。因此， 在冰冻地区的潮湿路段上， 在路面的底基层或基层内有可能产 生聚冰带时， 应该采用冰冻稳定性好的材料。各种粒料、 含土少的粒料土、结合料稳定 粒料和稳定粒料土都是冰冻稳定性好的材料。在冰冻地区的潮湿路段上， 当只能使用 石灰土时， 应采用隔水措施， 使冰冻期间水分不会明显进入石灰土层中。 特别注意， 在重冰冻地区， 即使在干燥路段上， 石灰土和水泥土， 特别是剂量不足或 强度达不到要求的上层石灰土和水泥土， 经过冬季的冰冻作用， 其强度也会明显降低。

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