《路基路面工程》 课件 张军辉 第5-7章 路基施工、交通荷载与路面设计参数、路面基层

第五章路基施工1主要内容5.1概述5.2路基填筑与压实5.3路堑开挖5.4路基防护与支挡工程施工5.5桥台台背、涵洞涵背和挡墙墙背回填5.6特殊路基施工5.7路基施工安全与环境保护主要内容2第一节概述严格按照设计文件和施工规范路基施工，以试验及测试结果作为检查、评定路基施工质量是否符合要求的主要依加强排水，确保路基施工质量。路基施工前应先修筑截水沟、排水沟等排水设施合理取土、弃土。施工时取土与弃土应从方便路基施工、节约用地、保护耕地和农田水利设施等角度考虑保护生态环境因地制宜，合理利用当地材料和工业废料修筑路基，有效降低工程造价安全施工。路基施工前必须做好详细检查，合理安排，统一部署，选择合适的填筑材料，采用先进的施工技术和施工机械，周密的施工组织和科学地管理1、路基施工的基本要求及特点32、路基施工的基本流程和方法基本流程：熟悉设计文件，做好准备工作组织人员，准备机械物资清理场地，修建临时设施选择筑路材料，并进行材料试验拟定施工方案，确定施工工艺按照流程施工，逐项检查，准备验收基本方法：人工及简易机械化：手工工具、劳动强度大、进度慢、工程质量难以保证综合机械化施工：效率高、需要科学地严密组织施工水力机械化施工：适用于电源和水源充足、挖掘松散的土质和地下钻孔爆破法：石质路堑开挖、冻土、泥沼、清除路面、开石取料第一节概述43、路基施工前的准备工作组织准备建立施工队伍、明确施工任务；制定规章制度、确立施工目标。技术准备现场勘察、施工组织计划、施工前的技术交底、场地整理施工原材料和机械设备的工艺性试验物资准备劳动力调配、机具配置、材料供应计划第一节概述55.2路基填筑与压实1、填筑方案水平填筑是路堤填筑中最常见施工方法。将路堤划分为若干水平层次，从最低层开始逐层向上填筑，并逐层压实。路堤下层填土透水性较小时，表面应做成4%的双向横坡。路堤上层填土透水性较差时，不应覆盖封闭其下层透水性较大的填料。水稳定性较好的土应填筑在路堤上层，相对较差的土填在下层。交接处应做成交替面，以防止横向开裂。(1)水平填筑法

a)正确填筑方法b)不正确填筑方法路基水平填筑第二节路基填筑与压实61、填筑方案(2)竖向填筑法竖向填筑法是将填料沿路线纵向或横向在坡度较大的原地面上倾填，形成倾斜的上层，然后碾压密实，如此逐层向前推进。适合当原地面纵向或横向坡度较大（大于12%）、地面高差大，或难以采用水平分层填筑时的路段施工。路基竖向填筑5.2路基填筑与压实第二节路基填筑与压实71、填筑方案(3)混合式填筑混合式填筑是横向填筑法与竖向填筑法的综合使用。填筑时下层用竖向填筑而上部用水平分层填筑，这样可使上部填土获得足够的密实度。路基混合式填筑第二节路基填筑与压实8路基压实能防止水分干湿作用引起的自然沉陷和行车荷载反复作用产生的压密变形，从而确保路面的使用品质和寿命。根据碾压机具的工作特性，压实机具可分为碾压式、夯击式和振动式。施工前，要根据工程性质、规模、施工的条件和机械设备配置水平，选择合适的机械种类和操作方案。振动压路机液压夯实机振动夯实机2、路基压实第二节路基填筑与压实92、路基压实路基智能压实系统路基智能压实现场行驶轨迹图传统的路基压实技术存在压实的盲目性，对碾压、速度、遍数、压实度、温度、压实区域等关键指标不能够及时地获取，只能通过事后的钻芯来获得这些参数。智能压实是对碾压施工过程进行智能监管的一种手段，具有提高压实度和均匀性、便于数据查询、提高工作效率以及降低施工成本等优点。第二节路基填筑与压实105.3路堑开挖横挖法：是从路堑的一端或两端在横断面全宽范围内向前开挖，主要适用于短而浅的路堑、路堑深度不大的路堑施工。横挖法又分为单层横挖法和多层横挖法。1、土质路堑开挖方法第三节路堑开挖11纵挖法：纵挖法是开挖时沿路堑纵向将开挖深度内的土体分成厚度不大的土层依次开挖，分为分层纵挖法和通道纵挖法两种。分层纵向横挖法纵向示意图Ⅱ-Ⅱ剖面混合式开挖法：是横挖法与纵挖法的混合使用。1、2—第一、第二通道3—纵向运送4—横向运送混合式开挖法示意图1-第一通道2-第二通道通道纵挖法示意图第三节路堑开挖12路堑开挖的注意事项：深长路堑开挖工程量很大，往往开挖作业面狭窄，是制约路基施工进度的关键工序。要根据路堑深度与长度、地形与地质和土质情况，以及工程量大小等，制定切实可行的施工方案。路堑开挖应自上而下进行，不得超挖滥挖。路堑的地表若有有机土层、难以晾干或其他不宜作路床的土时，应用符合要求的土置换，然后按路堤填筑要求进行压实。第三节路堑开挖132、石质路基爆破施工爆破方案拟定布设炮眼或药洞等装填炸药安装起爆器材设置起爆引线起爆清理爆破现场装运爆破后土、石第三节路堑开挖145.4路基防护与支挡工程施工植物防护：主要是靠植物根茎与土壤间的附着力以及根茎间的互相缠绕来达到加固边坡、提高坡表抗冲刷的能力。拱形骨架：拱形骨架护坡由拱柱、拱圈、基础、垫层、泄水孔等组成，常采用浆砌片石砌筑，用于防治土质边坡发生溜坍和坡面冲刷等病害。植物防护示意图拱形骨架示意图第四节路基防护与支挡工程施工15重力式挡墙：依靠墙身自重承受土压力，结构简单、施工方便，由于墙身重，对地基承载力的要求也较高。加筋土挡墙：由面板、拉筋和填料三部分组成，依靠拉筋和填料之间的摩擦力来抵抗侧向土压力，适用于缺乏石料地区。仰斜式俯斜式竖直式加筋土挡墙侧面示意图重力式挡土墙常见断面形式第四节路基防护与支挡工程施工16抗滑桩施工：抗滑桩施工多采用机械成孔或人工成孔，现场灌注混凝土施工。施工工序包括放轴线定桩位、平整场地、锁口梁施工、桩护壁、桩孔开挖、钢筋笼制安、桩身混凝土浇灌、桩间挡板浇灌等。第四节路基防护与支挡工程施工17公路桥梁、涵洞和挡土墙这三类构筑物背后的回填简称“三背回填”回填材料宜选用透水性材料、轻质材料、无机结合料稳定材料，崩解性岩石、膨胀土不得作为回填材料遵循“因地制宜、就地取材、技术可行、经济合理”原则，结合工程建设实际采取有效措施，实现对工程质量的控制5.5

桥台台背、涵洞涵背和挡墙墙背回填第四节路基防护与支挡工程施工18桥台台背回填回填至桥台帽底，保证结构稳固用液压夯实机对桥头范围的填土夯实，一般长度为12m，宽度为路基宽度确保填料压实度合格，一般不得低于96%采用分层填筑和压实方式施工，每层厚度在20～30cm之间第五节桥台台背、涵洞涵背和挡墙墙背回填192.涵洞涵背回填涵洞施工完成之后，砌体砂浆或混凝土强度达到设计强度的85%后，才能进行涵洞洞身两侧的回填涵背回填应分层对称填筑，分层碾压，每次松铺厚度不宜超过15cm，填方基底至回填顶面的压实度均要达到96%以上涵洞顶部填土50cm范围内均应采用细粒土或粘性土一次性填筑，压路机静压，以保证从涵顶路过的重型机械不对涵洞造成破坏涵洞翼墙1m以内严禁重型机械压实，采用手扶式夯实机对称分层夯实，压实度不小于96%。第五节桥台台背、涵洞涵背和挡墙墙背回填202.涵洞涵背回填涵背回填施工示意图（H＜4m时）第五节桥台台背、涵洞涵背和挡墙墙背回填212.涵洞涵背回填涵背回填施工示意图（H>4ｍ时）第五节桥台台背、涵洞涵背和挡墙墙背回填223.挡土墙墙背回填采用分层填筑和压实的施工方式，每层厚度在20～30cm之间，回填压实度应该大于或等于96%回填的过程中及时做好排水工作，没有办法对水进行及时的排除时利用片石对其进行回填，并在水中分薄层铺筑第五节桥台台背、涵洞涵背和挡墙墙背回填235.6特殊路基施工1.岩溶地区路基岩溶是水对可溶性岩石（碳酸盐岩、石膏、岩盐等）进行以化学溶蚀作用为主，流水的冲蚀、潜蚀和崩塌等机械作用为辅的作用形成的特殊地质。岩溶发育往往使地面上石芽、溶沟丛生，参差不平整。地下溶洞破坏了岩体的完整性，岩溶水动力条件的变化，使其上部覆盖土层产生沉陷第六节特殊路基施工242.软土地基施工浅层处理换填加固排水固结挤密加固其他砂垫层石灰拌合表层软土开挖换填堆载预压真空预压塑料排水管碎（砂）石桩深层搅拌强夯反压护道软土地基加固方法第六节特殊路基施工252.软土地基施工抛石挤淤排水固结垫层袋装沙井第六节特殊路基施工263.膨胀土地区路基膨胀土掺拌石灰改良后可用作路基填料，但不宜用于高速公路、一级公路的路床和二级公路的上路床膨胀土的击实、CBR试验应采用湿法试验高填方、陡坡路基不宜采用膨胀土填筑强膨胀土不得作为路基填料路基浸水部分不得用膨胀土填筑桥台背、挡土墙背、涵洞背等部位严禁采用膨胀土填筑第六节特殊路基施工27

物理改良的膨胀土路基填筑工艺a)新开挖的膨胀土挖方边坡柔性支护处治结构示意图（单位：cm）3.膨胀土地区路基第六节特殊路基施工28b)滑坍膨胀土挖方边坡柔性支护处治结构示意图3.膨胀土地区路基第六节特殊路基施工294.红黏土与高液限土地区路基红黏土与高液限土具有膨胀性时，应按膨胀土路基施工要求控制红黏土与高液限土路基宜在旱季施工红黏土与高液限土的击实、CBR试验应采用湿法试验红黏土与高液限土路堤宜采用轻型压路机碾压，压实标准应由试验路段结合工程经验确定，且满足压实度不得低于重型压实标准的90%红黏土与高液限土路堤边坡防护可采用拱形护坡等常规的防护方式第六节特殊路基施工30路基施工单位应对施工安全管理、施工安全技术和施工安全作业进行全过程、全方位管理与控制。5.7路基施工安全与环境保护工程开工前，应进行现场调查，根据施工段的水文地质、环境条件，结合设计文件和施工方案，制定安全保障措施。1.路基施工安全第七节路基施工安全与环境保护31路基施工前应遵守国家环境保护的相关法律法规，合理利用资源和能源，控制污染，保护环境。工程开工前，应进行现场调查，根据施工段的水文地质、环境条件，结合工程特点，制定环境保护措施。2.路基施工环境保护第七节路基施工安全与环境保护321.路基施工有什么特点？路基施工的基本方法有哪些？2.路堤正确填筑应如何进行，填筑方法有那些，各自使用条件是什么？

3.路堑开挖有那些方式，各自使用条件是什么？4.试述路基压实作用，讲述最佳含水率、压实功与压实效果之间的关系。评定路基压实的标准有那些，如何表示？5.有那些压实机具，各自有什么作用？思考与练习33第六章

交通荷载及路面设计参数34主要内容第一节交通荷载及其对路面的作用第二节标准轴载及轴载换算第三节路面材料设计参数35第一节

交通荷载及其对路面的作用核心内容车辆的种类汽车的轴型汽车对道路的静态压力运动车辆对道路的动态影响交通分析36第一节交通荷载及其对路面的作用交通荷载汽车荷载既是路基路面的服务对象，又是造成路基路面结构损伤的主要原因；它是不断移动着的、具有振动和冲击影响的动荷载；汽车荷载的特性包括：

汽车轮重与轴重的大小与特性、车轴的布置、汽车轴载的时间分布特性、汽车静态与动态荷载特性等。371、车辆的种类道路上通行的汽车车辆主要分为乘用车与商用车两大类。乘用车（小于9座）又分为小客车、中客车与大客车；商用车又分为整车、牵引式挂车和牵引式半挂车。汽车及其客货总重量通过车身传递到车轴，再传递到车轮，最终由轮胎传递到路面，因此，路面结构设计主要以轴重或者轮压来进行控制。382、汽车的轴型轴载－－轴型分布单轴单轮单轴双轮双轴单轮双轴双轮多轴多轮目前规范分7种392、汽车的轴型40车辆类型分类目前规范分11类2、汽车的轴型图2-1不同轴型的货车示意图

汽车的轴型简化图412、汽车的轴型42轴（轮）组与轴重及总重限值：对单轴最大容许值（GB1589-2016）见表6-3表6-3汽车及挂车单轴的最大允许轴载的最大限制单位：Kg

2、汽车的轴型43车辆总重最大容许值（GB1589-2016）见表6-43、汽车对道路的静态压力轮压与压圆轮胎对路面的静态压力大小与胎内压相接近，压面近似为圆形，d由p、P来计算，p可近似取轮胎气压。44图2-2车轮荷载计算图式a)单圆图式；b)双圆图式

汽车的轮压与压圆PPPPPdPPdddD1.5dD路面路面a)b)3、汽车对道路的静态压力45对于双轮组车轴，可以按双圆考虑，也可以按单圆对待，其当量圆的直径计算如下：

a)双圆荷载的当量圆半径δ：

b)单圆荷载的当量圆直径D：3、汽车对道路的静态压力荷载圆半径和直径46道路上行驶的汽车除给路面施加垂直静压力外，还施加水平力和振动力，对路面固定点而言，这种影响又具有瞬时性和重复性。图6-2车轮作用于路面的垂直压力与水平压力a)停驻；b)启动、一般行驶、加速；c)减速、制动；d)转向PPPPVQQa)b)c)d)4、运动车辆对道路的动态影响471）水平力：行车安全要求qmax≤p⋅

，其中为路表与车轮的附着系数，它同路面类型与湿度以及行车速度有关。路表层水平力过大易导致推挤、拥包、波浪及车辙等病害。2）振动力：振动轮载最大峰值与静载之比称为冲击系数，设计路面时，应以静轮载乘以冲击系数作为设计荷载。3）瞬时作用及重复：路面点的车轮作用时间约为0.01~0.10s，结构变形来不及呈现，瞬时作用利于结构，但多次重复作用又易使其疲劳。4、运动车辆对道路的动态影响48路面状况路面类型车速（km/h）123264干燥碎石——0.60——沥青混凝土0.70～1.00——0.50～0.65水泥混凝土0.70～0.85——0.60～0.80潮湿碎石——0.40——沥青混凝土0.40～0.65——0.10～0.50水泥混凝土0.60～0.70——0.35～0.55路表与车轮的附着系数4、运动车辆对道路的动态影响494、运动车辆对道路的动态影响水泥混凝土路面在移动荷载作用下的响应504、运动车辆对道路的动态影响车速与路面变形的关系轴载的动态波动511）交通调查与重复荷载

交通量调查与分析：调查内容包括交通总量、车型分布、轴型轴载、实载率等，有的还调查轴载谱；分析主要是确定交通量年平均增长率，并求算获得设计年限内累计交通量。对路面而言，主要是轴重。

轴载组成与轴载换算：不同轴载的作用次数的频率组成即为轴载谱，各不同轴载应根据某一指标按其对路面结构的损伤作用的等效性换算成其它轴载的作用次数，从而可使用标准轴载来综合累计。2）轮迹横向分布：

总轴载作用按一定规律分布于车道横断面的现象称为轮迹横向分布，车道综合累计需考虑。5、交通分析525、交通分析序号轴型分布代表车型代号整车类1中型货车(载重2.5~10T)跃进、解放、东风等U1.12重型货车(载重>10T)黄河、罗曼、斯太尔等U1.1大通、交通、太脱拉等U1.2半挂类33轴半挂车解放、东风等国产牵引车S1.1.144轴半挂车斯堪尼亚、沃尔沃、斯太尔等进口牵引车或红岩、黄河等引进技术生产的牵引车S1.1.255轴半挂车S1.2.2S1.2.36>=6轴半挂车≥S1.2.3按轴型分类的车辆类别

1）交通调查与重复荷载535、交通分析轴型分类及代号轴型示意图整车类SingleUnitTruckU1.1U1.2半挂类Semi-TractorTrailorS1.1.1S1.1.2S1.2.2S1.2.3各类轴型示意图

1）交通调查与重复荷载545、交通分析我国常用的汽车的路面设计参数标准车2）轴载谱552）轴载谱5、交通分析轴载谱轴载谱：不同轴载在道路上的比例关系

563）车辆荷载的轮迹横向分布5、交通分析轮迹横向分布频率曲线

（单向行驶一个车道）轮迹横向分布频率曲线

（混合行驶双车道）573）车辆荷载的轮迹横向分布5、交通分析沥青混凝土路面车道系数水泥混凝土路面轮迹横向分布系数58第二节

标准轴载及轴载换算核心内容交通量标准轴载轴载换算累计标准轴载作用次数标准轴载作用次数的调查与分析591、交通量（1）年平均日交通量(AADT-

annualaveragedailytraffic)交通量是指在单位时间内，通过道路某一断面的交通实体数。我国的《公路工程技术标准》（JTGB01）确定道路等级时规定的标准车是小客车，即将混合交通量换算成为以小客车为标准的交通当量。（2）初始年平均日交通量602、标准轴载（3）选用标准轴载的原因作用在路面的设计荷载千变万化，一般选用一种轴载作为路面结构设计的标准轴载，其他各种轴载按照一定原则换算成标准轴载。标准轴载（EquivalentSingleAxleLoad-ESAL）根据实际选定的一种代表车型，中国为单轴双轮，称为BZZ-100，轴重100kN。美国为单轴双轮，轴重80kN标准轴载要求对路面的响应较大、又能反映本国公路运输运营车辆的总体轴载水平。612、标准轴载（4）几个概念超载运输是车辆所装载货物超过车辆额定载货质量。超限运输指被运输的设备、构件或货物，其外形尺寸、高度、重量、长度超过了交通部门所规定的范围。超载但不超限的车辆对路面的使用寿命有一定的影响，超载且超限的车辆对路面的使用寿命有很大的影响，有的甚至超过路面或桥梁结构的极限承载力，使路面结构出现结构性破坏、使桥梁结构出现整体破坏、产生严重的安全事故。62（1）轴载换算的基本原则：

①等破坏原则：同一种路面结构在不同轴载作用下在使用末期达到相同的损伤程度（破坏状态）；

②等厚度原则：不同标准轴载设计的路面结构厚度相同。（2）轴载换算系数公式：3、轴载换算633、轴载换算沥青路面轴载换算（2017规范）（1）水平一643、轴载换算沥青路面轴载换算（2017规范）水平一（2）653、轴载换算沥青路面轴载换算（2017规范）水平一663、轴载换算沥青路面轴载换算（2017规范）（3）水平一673、轴载换算沥青路面轴载换算（2017规范）水平一683、轴载换算沥青路面轴载换算（2017规范）（4）水平一693、轴载换算沥青路面轴载换算（2017规范）水平二和水平三表6-14表6-15703、轴载换算沥青路面轴载换算（2017规范）713、轴载换算沥青路面轴载换算（2017规范）723、轴载换算沥青路面轴载换算（2017规范）733、轴载换算水泥混凝土路面轴载换算旧规范换算公式轴载200kN超载=65536次轴载100kN=1次轴载2*100kN如何换算？1）以轴型为基础换算随机统计3000辆2轴六轮及以上车辆中单轴、双联轴、三联轴单轴次数743、轴载换算水泥混凝土路面轴载换算2）以车辆类型为基础换算753、轴载换算水泥混凝土路面轴载换算3）当量设计轴载累计作用次数76初始年平均日交通量N1的计算

设计年限内一个车道内的累计交通量4、累计标准轴载作用次数沥青路面-车道系数水泥混凝土路面-横向分布系数775、标准轴载作用次数的调查与分析调查方法地磅静态称重人工千斤顶称量移动式称重WIM（weigh-in-motion）

WIM设备可以分成固定式和移动式两类785、标准轴载作用次数的调查与分析交通量增长率交通量年平均增长率(γ)变化范围(%)交通量增长率计算方法：回归T年交通量与年限的关系796、交通荷载分级分级原因由于不同等级道路承受不同的交通荷载作用，为了判别道路承受荷载的轻重，公路《沥青路面设计规范》和《公路水泥混凝土路面设计规范》分别进行了交通荷载等级的划分。具体分级水泥混凝土路面交通荷载分级

80沥青路面交通荷载分级第三节

路面材料设计参数核心内容概述无机结合料稳定材料沥青混合料水泥混凝土材料级配碎石811、主要材料类型①松散颗粒型材料unboundmaterialsgranular②沥青结合类材料asphaltmixture③无机结合料类材料inorganicbindingmaterial④水泥混凝土材料cementconcrete

由于材料（整体性材料和非整体性材料）的基本性质和成型方式的不同，各种路面结构具有不同的力学强度特性（即应力-应变关系），也使得路面具有不同的使用品质和使用寿命。一、概述821）抗剪强度shearstrength

三轴抗剪试验

摩尔—库仑强度理论：

=c+

tg

直接抗剪试验P/A（极限抗剪力/抗剪面积）

其中c和

是表征路面材料抗剪强度的两项参数，c是材料的黏聚力（kpa），

是材料内摩阻角，对于土，可以通过直剪试验得到；对于松散粒料无法做直接剪切试验，可用三轴压缩试验测定。三轴试验确定c.φcφστ一、概述◆2、路面材料的强度类型83一、概述2）抗压强度compressivestrength无侧限的强度试验：指试样在无侧向压力条件下，抵抗轴向压力的极限应力。材料经过标准成型和养生后通过无侧限抗压试验测定的强度。有侧限的强度试验：描述路面实际的三维状态。三轴试验；钢管混凝土。843）抗拉强度tensilestrength气温变化会引起路面材料收缩，湿度变化能产生半刚性材料干缩，当收缩变形受到约束，即在材料内产生拉应力，材料抗拉强度不足即可引起路面结构拉伸断裂。路面材料的抗拉强度主要由混合料中的结合料粘结力提供，采用直接拉伸或间接拉伸试验测定材料的抗拉强度。4）抗弯拉强度flexiblestrength路面材料的实际工作状态是弯曲反复变化的，结构层底首先容易出现局部拉裂、产生弯曲断裂。材料的抗弯拉强度一般采用简支梁三分点加载进行测定。一、概述85一、概述◆3、路面材料的强度试验1）抗压强度试验一般有大试件、中试件和小试件。小试件指Φ50mm*50mm；中试件指Φ100mm*100mm；大试件指Φ150mm*150mm。86间接拉伸试验1-压条；2-试件pp112接拉伸试验1-上盖帽；2-变形传感器；3-金属箍；4-下盖帽；5-试件32154一、概述2）抗拉强度试验（直接拉伸试验和间接拉伸试验）①沥青和水泥混凝土间接抗拉强度试验②沥青混凝土抗弯拉强度试验③水泥混凝土抗弯拉强度试验—弯拉试验抗弯拉强度试验劈裂实验示意图87一、概述直接拉伸间接拉伸试验88②沥青和水泥混凝土简接抗拉强度试验①沥青和水泥混凝土直接抗拉强度试验

我国《沥青及沥青混合料试验规程》中标准弯曲实验试件为250mm×30mm×35mm的棱柱体小梁，跨径200

0.5mm。试验温度采用15

0.5℃；评价低温拉伸性能时，宜采用-10

0.5℃。

一、概述②沥青混凝土抗弯拉强度试验(T0715)弯曲实验有切口的弯曲实验89150mm×150mm×550mm的棱柱体梁图2-30小梁试验加载图式(1-试验梁；2-承压板；3-支点；4-顶杆；5-千分表)LPhl/3l/321345l1l0一、概述③水泥混凝土抗弯拉强度试验—弯拉试验3）抗剪强度试验—讨论???90一、概述4、疲劳概念疲劳：路面材料在循环加载下，在某点或某些点产生局部损伤，在一定循环次数后形成裂纹，并进一步扩展直到完全断裂的现象称为疲劳。疲劳破坏：在低于材料强度极限的循环加载作用下，材料发生破坏的现象称为疲劳破坏。疲劳强度：是指材料在多次循环加载作用下出现疲劳破坏所对应的应力（应变）称为疲劳强度或疲劳应变。91一、概述疲劳极限：当重复荷载作用次数为无限大时的最大应力（应变）值即称为疲劳极限。疲劳寿命：材料在疲劳破坏时所作用的应力(应变)循环次数称为疲劳寿命疲劳曲线：将重复拉应力

r与一次加载破坏的极限拉应力的比值(称为应力比)或重复拉应变εr

作为纵坐标，绘制出

r/

f或εr与重复作用次数Nf的关系曲线，即称为疲劳曲线。92一、概述4、沥青混凝土疲劳强度试验沥青及无机材料劈裂疲劳试验悬臂梯形梁疲劳试验三分点疲劳试验四点弯曲疲劳

试验示意图93二、无机结合料稳定材料94①无机结合料稳定材料的无侧限抗压强度试验用途：确定7天抗压强度，进行混合料组成设计方法：按照预定干密度和压实度用静力压实法制备试件、试件高：

直径×高度=Ø100mm×高150mm，

直径×高度=Ø150mm×高150mm，

直径×高度=Ø150mm×高300mm。顶面法二、无机结合料稳定材料95②无机结合料稳定材料的无侧限抗压回弹模量试验养生时间为材料设计龄期（90天或180天），整个养生期间的温度应保持20±2℃，养生期的最后一天，将试件浸泡在水中（水的深度应使水面在试件顶上约2.5cm）方法：无侧限单轴抗压模量（侧面法）--是静态加载用途：结构设计参数95二、无机结合料稳定材料96③无机结合料稳定材料的弯拉强度（T0851）用途：结构设计弯拉疲劳验算试验：三分点加载弯拉强度T0851-弯拉强度试验T0853-弯拉模量试验弯拉强度计算：弯拉模量计算：二、无机结合料稳定材料④无机结合料稳定材料的设计参数7d无侧限抗压强度（材料组成设计用）二、无机结合料稳定材料④无机结合料稳定材料的设计参数90d或180d弯拉强度及侧面法抗压模量（路面结构设计用）二、无机结合料稳定材料⑤无机结合料稳定材料疲劳强度试验通过试件施加重复应力进行试验，可绘出应力比水平与重复荷载作用次数的关系曲线（疲劳曲线），并可回归出疲劳方程：

r/

f=

-

lgNf。疲劳试验方法劈裂疲劳试验小梁疲劳试验（我国）直接抗拉试验99二灰砂砾（小梁）应力强度比疲劳寿命曲线二、无机结合料稳定材料100水泥砂砾（小梁）应力与强度比疲劳寿命曲线二、无机结合料稳定材料101二、无机结合料稳定材料102⑦无机结合料稳定材料的设计参数-疲劳参数采用小梁弯曲三分点疲劳试验方法-疲劳寿命三、沥青混合料103①沥青混凝土的弯曲试验（T0715）采用的试验温度为15℃、20℃、25℃试验加载速率为50mm/min，泊松比采用0.30，测定其弯曲强度。采用的试验温度为-10℃测定其低温抗拉特性。试件轮辗成型：试件的尺寸为长250mm，宽30mm，高35mm，试件跨径200mm；道路现场切割试件的试件的尺寸为长250mm，宽30mm，高35mm，试件跨径200mm。用途：低温性能评价弯曲试验：T0715弯曲试验计算：104三、沥青混合料②沥青混凝土的单轴压缩动态模量试验（T0738）采用的试验温度为-10℃、5℃、20℃、35℃、50℃试件在恒温烘箱中存放4-5h（温度小于5℃时

，应为8h）。加载频率6等级：0.1Hz，0.5Hz，1Hz，5Hz，10Hz，25Hz先旋转压实成型：试件的尺寸为直径150mm，高170mm

然后钻孔切割成：试件的尺寸为直径100mm，高150mm加载方式如表6-21用途：路面结构设计参数模量计算：三、沥青混合料105②沥青混合料回弹模量（2017版路面设计规范）1）沥青混合料回弹模量测试采用重复加载单轴压缩回弹模量试验，试验温度采用20℃，面层沥青混合料加载频率采用10Hz，基层沥青稳定类材料加载频率采用5Hz

。2）利用经验关系式确定沥青混合料的回弹模量。三、沥青混合料106②沥青混合料回弹模量（2017版路面设计规范）3）常用沥青混合料在标准条件下的弹模量推荐表三、沥青混合料107③沥青混凝土四点弯曲疲劳方程试验有控制应力与控制应变两种试验方法；试件：长380mm，宽63.5mm，高50mm，试件跨径300mm；试验温度：20℃；面层沥青混合料加载频率采用10Hz;基层沥青稳定类材料加载频率采用5Hz;模量下降到初始50%即为试验结束。用途：采用控制应变的方法（T0739）（2017规范）。我国2017沥青混凝土疲劳方程三、沥青材料108④沥青弯曲梁流变实验（T0627）方法：做成127mm*6.35mm*12.70mm小梁温度：路面低温设计温度+10℃，得到小梁劲度模量用途：进行路面低温开裂指数计算计算=180s三、沥青混合料⑤沥青混凝土材料的贯入强度试验试件：直径100mm或150mm，高100mm；试验温度：60℃。节尾贯入强度要求：贯入强度计算：*四、水泥混凝土材料①水泥混凝土抗折强度和水泥混凝土抗折弹性模量110四、水泥混凝土材料①水泥混凝土抗折强度和水泥混凝土抗折弹性模量水泥混凝土抗折强度试件为直角棱柱体小梁，标准试件尺寸为150mm*150mm*550mm，在标准条件下，经养护28d后，按三分点处双点加载(图6-11)测定其抗折强度(fcf)

和抗折弹性模量。②疲劳参数111四、水泥混凝土材料③水泥混凝土抗折强度和水泥混凝土抗折弹性模量参数值水泥混凝土强度和弹性模量经验参考参考值112五、级配碎石1）影响因素影响粒料层模量的因素以及变化趋势影响因素影响趋势粗集料比例比例越大，模量越高密度密度越大，模量越高碾压含水率提高到最大值，然后降低应力水平应力水平越大，模量越高使用期间含水率含水率越大，模量越低龄期模量不变温度模量不变荷载作用速度模量不变113五、级配碎石2）无粘结材料试验方法及参数值①重复荷载三轴试验无粘结粒状材料的回弹反应通常是通过回弹模量和泊松比表现其特性。对于有恒定围压的重复荷载三轴试验，采用10Hz(加载0.1s+停0.9s）。②无粘结材料参数取值114六、参数取值原则一般原则路面材料和路基的设计参数，分为3个层次确定：第一层次，按标准试验方法，实测材料的设计参数；第二层次，实测材料的物性参数，利用经验关系式确定设计参数；第三层次，参照参考值表，根据项目情况选用。具体规定高速公路和一级公路的工可、初步设计阶段可采用第二或第三层次；施工图设计阶段，路基和粒料可采用第三层次或第一层次，其他材料宜采用第一层次。二级及以下公路各设计阶段可采用第二或第三层次。115六、参数取值原则路基参数取值路面结构设计采用平衡湿度状态下路基顶面的回弹模量，并进行结构层模量调整，由标准条件下动态回弹模量值（动态三轴10Hz乘以湿度调整系数和结构层模量调整系数得到(第二章)。取平均值。粒料类材料参数取值级配砾石或天然砂砾基层的CBR值应不小于80；用于底基层时，对于特重、重交通，其CBR值应不小于80，对于中等交通，其CBR值应不小于60，对于轻交通，其CBR值应不小于40。湿度调整系数为1.6~2.0。级配碎石的级配要求116六、参数取值原则粒料类材料参数取值级配碎石基层和底基层的材料要求水平一、采用重复加载三轴试验

（动态三轴10Hz-加载0.1s+停0.9s）

取回弹模量实验结果平均值。取平均值。水平三、按照粒料层位和类型确定。117六、参数取值原则粒料类材料参数取值水平三、按照粒料层位和类型确定。118六、参数取值原则无机结合料类材料参数取值：无机结合料类材料采用回弹模量和弯拉强度试验水泥稳定类、水泥－粉煤灰稳定类材料的试件龄期为90d

石灰稳定类、石灰-粉煤灰稳定类材料的试件龄期为180d。回弹模量采用中间段法单轴压缩试验确定。取平均值。路面结构分析时，由无机结合料类材料的回弹模量乘以结构层模量调整系数得到，结构层模量调整系数为0.5。119六、参数取值原则无机结合料类材料参数取值水平一、采用中间段侧面法单轴压缩实验。弯拉强度采用T0851测定（无机结合料稳定材料弯拉强度试验方法）水平三、参照表确定120六、参数取值原则无机结合料类材料参数取值采用小梁弯曲三分点疲劳试验方法-疲劳方程水泥混凝土抗折强度和抗折回弹模量121六、参数取值原则沥青混合料动态抗压模量参数取值：水平一、采用重复加载单轴压缩回弹模量试验，试验温度20℃，面层沥青混合料加载频率10Hz，基层沥青稳定材料加载频率5Hz。

（取平均值）水平二：采用预估公式*122六、参数取值原则沥青混合料动态抗压模量参数取值水平三、采用推荐值沥青混合料疲劳方程参数取值123小组讨论交通荷载是路面设计的最主要参数，请组成小组，进行路段交通量调查，统计分析轴载作用次数。调查时注意：如何获取轴载数据和轴载类型，如何进行轴载分类统计。超载是我国道路交通的重要问题，请结合习题8到习题11分析超载对路面的影响。对矿区重载道路，请说明应该选择沥青混凝土路面还是选择水泥混凝土路面？124练习与讨论1、为什么要进行车辆类型和轴载类型的分类？路面设计用的交通量和道路等级确定的交通量有何差别？2、荷载对路面的作用有哪些？什么情况下用哪种荷载作用方式？3、什么是标准轴载？我国用什么作为标准轴载？其他国家为什么用不同的标准轴载？4、为什么要进行轴载换算？水泥混凝土路面很沥青混凝土路面如何进行轴载换算？5、何谓路面设计累计当量轴次Ne？怎样确定？它在路面设计中有何用处？6、不同轴载通行次数是按等效原理进行换算的，请说明该“等效原理”的主要依据是什么？7、碎砾石在不同偏应力下抵抗累积变形性能有何不同？125练习与讨论8、请下表中的车辆类型按沥青路面要求进行轴载换算系数？9、假如上表中的汽车载重超载10％、20％、50％，请再按沥青路面要求进行轴载换算系数？10、请上表中的车辆类型按按水泥混凝土路面要求进行轴载换算系数？11、假如上表中的汽车载重超载10％、20％、50％，请再按水泥混凝土路面要求进行轴载换算系数？126练习与讨论12、请结合规范分析无机结合料稳定材料路面设计参数的内容及测试要求。13、请结合规范分析沥青混凝土材料路面设计参数的内容及测试要求。14、请结合规范分析水泥混凝土材料路面设计参数的内容及测试要求。127第七章路面基层128主要内容第一节概述第二节粒料类基层第三节无机结合料稳定材料基层第四节沥青结合料类基层第五节水泥混凝土类基层第六节其他类型基层129第一节概述基层作用：承上启下、承受荷载根据基层刚度差异分为三类：柔性基层、半刚性基层和刚性基层。柔性基层包括粒料类材料和沥青稳定碎石等；半刚性基层是以石灰、粉煤灰或水泥等无机结合料稳定土或综合稳定土形成的基层；（细粒土和集料）刚性基层则是碾压混凝土、贫混凝土和水泥混凝土基层。根据基层结合料类型分为四类：无机结合料稳定类粒料类沥青结合料类水泥混凝土类无机结合料的半刚性材料130第一节概述基层类型，欧洲路面结构进行了调查美国/加拿大澳大利亚/新西兰南非法国/英国/德国/西班牙/意大利/比利时/波兰/捷克斯洛伐克/俄罗斯/挪/瑞典/丹麦/芬兰/冰岛

日本/印度/巴基斯坦南亚以及中东国家131第一节概述欧洲路面结构的调查在高速公路上或交通量较大的道路，很多国家明确限制采用半刚性基层，且半刚性材料趋向做底基层。全厚式沥青路面和厚沥青层的柔性结构成为高速公路、大交通量、重载交通的主要结构；薄沥青层＋厚级配碎石基层结构适合于中、轻交通道路。结论：基层类型值得研究和分析！132第一节概述国内路面结构的调查-90%以上采用半刚性基层黑龙江1992年林齐试验路

陕西1989年西三试验路江苏1992年沪宁高速公路无锡江阴试验路四川1993年成渝高速青海80、90年河北1988年正定试验路北京80年代京密路、老107国道、京周公路

开展柔性基层的研究133第一节概述国内路面结构调查主要结论半刚性基层是主要的路面结构基层形式；级配碎石柔性基层可以减少、延缓沥青面层裂缝。级配碎石基层路面结构抗车辙性能不比半刚性结构差。为提高结构寿命，柔性基层的沥青层厚度应满足要求。基层类型：半刚性基层、刚性基层、柔性基层（沥青稳定碎石、级配碎石）等各有特点。节尾134第二节

粒料类基层核心内容碎（砾）石的类型碎（砾）石基层的力学特性填缝碎石基层级配碎（砾）石基层1351、碎（砾）石的类型主要概念碎石是指在矿场通过开采、破碎和筛分后生产的具有棱角和不同粒径规格的石料。砾石指岩石自然风化后经水流冲刷、搬运形成的无棱角或棱角性差的石料。级配碎石指按一定级配要求设计的由碎石组成的材料。级配砾石指按一定级配要求设计的由砾石组成的材料。1361、碎（砾）石的类型碎石生产过程采石场碎石生成流程及设备示意图1371、碎（砾）石的类型反击式破碎机原理生产高质量碎石1381、碎（砾）石的类型颚式破碎机原理1391、碎（砾）石的类型颚式破碎轧制的碎石样本颚式破碎轧制的碎石1401、碎（砾）石的类型反击式破碎的轧制碎石样本反击式破碎的轧制碎石1411、碎（砾）石的类型砾石样本砾石142

碎（砾）石路面类型

水结碎（砾）石材料

碎石（砾石）材料

填隙干压碎石材料（包括大块碎石基层）

高级级配碎石材料

泥结碎（砾）石

土—碎（砾）石混合料

泥灰结碎（砾）石

级配碎（砾）石

松散碎砾石材料既可用于路面基层，也可通过适当处理用于面层形成碎砾石路面

1、碎（砾）石的类型1432、碎（砾）石基层的力学特性碎、砾石基层的强度构成按嵌挤原则或密实原则形成强度，由C和

表征的内摩擦力所决定的颗粒之间的联结强度即构成材料的结构强度；矿料颗粒之间的联结强度一般要比矿料颗粒本身强度小很多，内摩擦角

一般因剪切体积膨胀受阻而比单纯颗粒的表面滑动的摩阻角要大，内摩擦力受碎石料的强度、表面特征以及混合料的压实度影响。1442、碎（砾）石基层的力学特性纯碎石材料纯碎石材料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。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。1452、碎（砾）石基层的力学特性土—碎（砾）石混合料土—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。含土量小时，按嵌挤原则形成强度；含土量较多时，按密实原则形成强度。土—砾石混合料密实度和CBR值随细料含量的变化土——碎石混合料密实度和CBR值随细料含量的变化1462、碎（砾）石基层的力学特性土－碎（砾）石混合料三种物理状态不含或含很少细料

含有足够的细料来填充颗粒间空隙

含有大量细料而粗颗粒之间的接触很少1472、碎（砾）石基层的力学特性碎(砾)石料的应力—应变特性抗压回弹模量（通过三轴试验测定）Er=k1

k2（MPa）材料的模量决定于材料的级配、形状、表面构造、密实度和含水率等。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，含水率影响小。模量关系曲线1482、碎（砾）石基层的力学特性◆碎(砾)石料的应力—应变特性

碎、砾石材料应力——应变关系干的轧制集料回弹模量随主应力和的变化149

不同的应力水平下具有不同的塑性变形特征：在应力水平较低的情况下，塑性变形量较小，且在一定的荷载作用次数以后变形不再发展；应力较大时，则形变随作用次数迅速发展，并最终导致破坏。

2、碎（砾）石基层的力学特性◆碎(砾)石料的形变累积特性

1503、填隙碎石基层填隙碎石要求用加工轧制的碎石按嵌挤原理碾压而成填隙碎石可采用干法或湿法施工填隙碎石做基层时，骨料最大公称粒径应小于53mm填隙碎石做底基层时，骨料最大公称粒径应小于63mm颗粒组成满足表7-31514、级配碎（砾）石基层无结合料处治粒料在国外是一种应用极为普遍的筑路材料，广泛用于柔性路面的基层和底基层，用于基层的常为较优质的碎石层。美国、澳大利亚及南非还把最佳级配的优质碎石用于半刚性基层与沥青面层之间，作为减少沥青路面反射裂缝的措施。我国也在多项大型工程中应用了这类材料和结构作为柔性基层，取得了较好的效果。1524、级配碎（砾）石基层1534、级配碎（砾）石基层1544、级配碎（砾）石基层155强度影响因素结构强度和稳定性不仅与碎石集料的形状及表面特性有关，而受细料含量与性质影响很大。优点：投资不高，随交通量的增加分期改善；缺点：平整度差，易扬尘，

泥结碎石路面雨天还易泥泞。4、级配碎（砾）石基层1564、级配碎（砾）石基层级配碎石基层强度主要来源于碎石本身强度及碎石颗粒之间的嵌挤力和内摩阻角。级配是影响级配碎石强度与刚度的重要因素。

157第三节无机结合料稳定材料基层1无机结合料稳定材料的物理及力学特性2水泥稳定类基层3石灰稳定类基层4工业废渣稳定基层1581无机结合料材料的物理力学特性核心内容1）无机结合料稳定材料及其特点及组成结构2）无机结合料稳定材料的应力—应变特性3）无机结合料稳定材料的疲劳特性4）无机结合料稳定材料的干缩和温缩特性5）施工注意事项159

无机结合料稳定材料定义

在粉碎的或原状松散的土中掺入一定量的水泥、或石灰、或工业废渣等无机结合料及水，拌和得到混合料，经压实和养生后，其抗压强度符合规定要求的材料。

由于无机结合料稳定材料的刚度处于柔性材料(如沥青混合料)和刚性材料(如水泥混凝土)之间，所以也称为半刚性材料，由其铺筑的结构层称为半刚性层。无机结合料稳定材料的特点

板体性好，具有一定的抗拉强度；稳定性好，抗冻性强；强度和刚度随着龄期而增长；经济性好；干缩温缩大，耐磨性差，抗疲劳性也稍差。

1）无机结合料稳定材料特点及组成结构160骨架密实结构

骨架孔隙结构

悬浮密实结构

均匀密实结构

1）无机结合料稳定材料特点及组成结构161组成结构

1）强度和模量随龄期增长而变化，不同种类材料的强度变化规律也不同；

2）有较好的板体性，具有一定的抗拉性能；

3）用抗压强度与抗压回弹模量、劈裂强度与劈裂回弹模量、抗弯拉强度与抗弯拉弹性模量、干缩与温缩等来衡量材料的性能；

4）应力—应变特性与原材料和结合料的性质与用量、混合料的含水量及密实度以及龄期、温度等有关。2）无机结合料稳定材料的应力—应变特性1622）无机结合料稳定材料的应力—应变特性163无机结合料稳定材料的强度与时间和温度有关。所以要按不同龄期（7d、28d、90d、120d、180d等）和不同的温度(20℃和15℃)来测定试件的强度，抗压和劈裂测定用圆柱体试件。2）无机结合料稳定材料的应力—应变特性164间接拉伸（劈裂）试验示意图无侧限抗压强度试验示意图弯拉强度试验示意图2）无机结合料稳定材料的应力—应变特性主要试验方法1653）无机结合料稳定材料的疲劳特性图7-10二灰砂砾（小梁）应力强度比疲劳寿命曲线图7-11水泥砂砾（小梁）应力强度比疲劳寿命曲线在一定的应力条件下，材料的疲劳寿命取决于材料的强度和刚度。强度愈大刚度愈小，其疲劳寿命就愈长。但是由于材料的不均匀性，无机结合料稳定材料的疲劳方程还与材料试验的变异性有关。不同的存活率（到达疲劳寿命时出现破坏的概率）将得出不同的疲劳方程（图7-10、图7-11）。1661）无机结合料稳定材料拌和压实后，由于水分挥发及其内部的水化作用引起干燥收缩，以及混合料受降温影响引起的温度收缩等。由此引起其体积收缩变化，表现出结构的收缩应力及开裂破坏。2）一般衡量材料的体积变化较难，因此，实际中往往采取一维单向变化测定来反映材料的收缩性能，通过收缩应变及收缩系数来表征材料的收缩性能大小。4）无机结合料稳定材料的干缩和温缩167干缩试验试件：100mm×100mm×400mm梁式试件，标准养护条件下养护7天；条件：温度为25℃，湿度50％左右；检测：第1天为6小时一次，第2～5天为12小时一次，之后24小时一次，直到含水量基本不变为止；4）无机结合料稳定材料的干缩和温缩168温缩试验试件：100mm×100mm×400mm梁式试件，标准养护条件养护28天；温度范围：+55℃～-25℃，每10℃为一个温度区段时间设定：降温时间10min（即1℃/min），恒温120min；数据采集系统WGD高低温交变环境箱4）无机结合料稳定材料的干缩和温缩169经过一定龄期的养生，半刚性材料的变形以温度收缩为主。

半刚性基层修建初期，半刚性材料同时受到干燥收缩和温度收缩的综合作用。4）无机结合料稳定材料的干缩和温缩◆无机结合料稳定材料的收缩特性1704）无机结合料稳定材料的干缩和温缩无机结合料稳定材料的收缩特性171①稳定细粒土的干缩和温缩性均较稳定粗粒土的干缩和温缩性大很多，因此稳定细粒土基层可能会产生相对更加严重的收缩裂缝，并反射到沥青面层上形成反射裂缝；②裂缝产生后，雨水的浸入会加剧沥青路面的病害；③稳定细粒土基层对施工环境和工序的要求更加严格，会导致施工污染或者施工质量差等不利情况。（1）注意无机结合料稳定材料类型选择；稳定细粒土如石灰土、水泥土、石灰水泥土及二灰土不宜用作高等级道路沥青路面的基层，原因在于：5）施工注意事项1725）施工注意事项（2）注意施工季节；（3）注意材料组成设计；（4）注意施工含水量、压实度、强度等控制在规定的范围；（5）注意养生与保湿；（6）注意减少施工车辆的养生期间的作用。1735）施工注意事项1745）施工注意事项1752水泥稳定类基层核心内容1）水泥稳定类材料的定义2）水泥稳定类材料的特点和种类3）影响水泥稳定土强度的因素4）水泥稳定类材料的混合料设计5）水泥稳定碎石施工176在粉碎或原状松散土中，掺入适量水泥和水，按技术要求进行拌和、摊铺，在最佳含水量时进行压实和养护成型，其抗压强度符合要求，该类基层称为水泥稳定类基层。水泥可用来稳定绝大多数的土类（高塑性粘土和有机质较多的土除外），改善其物理力学性质。水泥稳定类一般可用于路面结构的基层和底基层，但水泥土禁止作为高速公路或一级公路路面的基层，只能用做底基层。

1）水泥稳定类材料的定义177水泥稳定类基层具有良好的整体性、足够的力学强度、抗水性和耐冻性。其初期强度较高，且随龄期增长而增长，应用范围很广。水泥稳定土包括水泥稳定碎石、砂砾、土等多种材料，是水泥稳定类基层的总称，水泥土是水泥稳定细粒土（粘土、粉土、黄土等）的总称。

2）水泥稳定类材料的特点和种类178

各类砂砾土、砂土、粉土和粘土均可用水泥稳定。用水泥稳定级配良好的碎(砾)石和砂砾的效果最好，强度高、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数不大于17。（1）土质

通常情况下，硅酸盐水泥的稳定效果好，而铝酸盐水泥较差；水泥分散度增加，其活性程度和硬化能力也有所增大。

水泥土的强度随水泥剂量的增加而增长，水泥用量过多，经济上不合理，且容易开裂。试验和研究证明，水泥剂量为3～5％较为合理。（2）水泥的成分和剂量

3）影响水泥稳定土强度的因素179

从开始加水拌和到碾压完成一般控制在6小时之内，最好在3小时之内。水泥稳定土需湿法养生，保证水泥充分水化形成强度；养生温度愈高，强度增长的愈快。（4）施工工艺及养生（3）含水量

水泥正常水化所需水量约为水泥重的20%。对砂性土，完全水化达最高强度的含水量较最佳密度含水量小；而粘性土则相反。3）影响水泥稳定土强度的因素1804）水泥稳定类材料的混合料设计（1）粗集料技术要求1814）水泥稳定类材料的混合料设计（2）细集料技术要求、集料的分档要求1824）水泥稳定类材料的混合料设计（2）细集料技术要求、集料的分档要求1834）水泥稳定类材料的混合料设计（3）集料的级配要求1844）水泥稳定类材料的混合料设计（3）集料的级配要求1854）水泥稳定类材料的混合料设计（4）水泥稳定材料的强度及压实要求186

根据强度标准，通过试验选取合适的土，确定最佳的水泥剂量和混合料的最佳含水量。（6）无侧限抗压强度试验：在规定温度(20±2℃)下保湿养生6d（湿度为95％），浸水1d，进行无侧限抗压强度试验。试件尺寸为：Φ150mm×150mm的圆柱体。工地实际采取的水泥剂量应较实验室内试验确定的剂量多0.5％～1.0％。制备相同土样、不同水泥剂量的混合料确定最佳含水量和最大干压实密度按最佳含水量与最大干压实密度制备试件无侧限抗压强度试验,选定合适的水泥剂量4）水泥稳定类材料的混合料设计（5）水泥稳定材料的设计步骤1874）水泥稳定类材料的混合料设计

（7）水泥稳定材料的配合比设计水泥剂量推荐值及最小值1885）水泥稳定碎石施工水泥稳定碎石拌合楼施工录像1895）水泥稳定碎石施工1905）水泥稳定碎石施工1915）水泥稳定碎石施工1925）水泥稳定碎石施工193水泥稳定碎石摊铺5）水泥稳定碎石施工194控制摊铺厚度5）水泥稳定碎石施工1955）水泥稳定碎石施工1965）水泥稳定碎石施工197水泥稳定碎石基层压实5）水泥稳定碎石施工198水泥稳定碎石基层养生5）水泥稳定碎石施工1995）水泥稳定碎石施工水泥稳定碎石基层覆盖养生200撒布透层油5）水泥稳定碎石施工2013石灰稳定类基层核心内容1）石灰稳定材料的定义2）石灰稳定材料的强度形成机理3）石灰稳定材料的强度影响因素4）石灰稳定类材料的混合料设计202

在粉碎的土或原状松散的土（包括各种粗、细粒土）中，掺入适量的石灰和水，按照一定技术要求，经拌和，在最佳含水率下摊铺、压实及养生，其抗压强度符合规定要求的路面（底）基层称为石灰稳定类（底）基层。用石灰稳定细粒土得到的混合料简称石灰土，所做成的基层称石灰土基层（底基层）。石灰稳定土不但具有较高的抗压强度，而且也具一定的抗弯强度，且强度随龄期逐渐增加。因此，一般可用于低等级公路的基层或底基层。石灰稳定土因其水稳定性较差，不应做高速公路或一级公路的基层，必要时可以用作底基层。在冰冻地区的潮湿路段以及其他地区的过分潮湿路段，也不宜采用石灰土做基层

1）石灰稳定材料的定义203（1）离子交换作用

土具有胶体性质，表面带负电荷，并吸附钠离子、钾离子和氢离子，石灰中的钙离子会与其发生离子交换作用，形成钙土，减小了土颗粒表面水膜厚度，分子引力增加。（2）碳酸化作用

生成的碳酸钙是坚硬的晶体，具有较高的强度和水稳性，它对土的胶结作用使土得到了加固。

石灰土表面钙化后，形成硬壳层，进一步阻碍了二氧化碳的进入，碳化过程十分缓慢，是形成石灰土后期强度的主要原因。

2）石灰稳定材料的强度形成机理204（3）火山灰作用（4）结晶作用

经过结晶作用，消石灰逐渐由胶体转化为晶体，晶体间能够相互结合，与土形成共晶体，从而使得土粒胶结成整体。

土中充分的硅、钙离子是火山灰作用的前提，同时必须增加土的碱性；火山灰作用生成物具有水硬性性质，是构成石灰土早期强度的主要原因。2）石灰稳定材料的强度形成机理205四种作用中，主要是离子交换作用与火山灰作用，是构成石灰土早期强度的主要因素，后期强度则更多源于碳酸化作用和结晶作用。由于石灰与土发生了一系列的相互作用，从而使土的性质发生根本的改变。在初期，主要表现为土的结团、塑性降低、最佳含水率增加和最大密实度减小等。后期主要表现为结晶结构的形成，从而提高其板体性、强度和稳定性。2）石灰稳定材料的强度形成机理206（1）土质

石灰的稳定效果与土中粘土颗粒的矿物成分和含量有关。一般而言，各种成因的亚砂土、粘土、粉土类土和粘土类土都可以用石灰稳定，但粘土颗粒所含活性矿物成分较多，比表面积大，表面能量也较大，掺入石灰后所发生的物理力学反应及物理化学反应都比较活跃，所以石灰土的强度随土的塑性指数的增加而提高。

3）石灰稳定材料的强度影响因素207（2）石灰质量和剂量

石灰应采用消石灰粉或生石灰粉，对高速公路或一级公路宜用磨细的生石灰粉。石灰质量应符合III级以上的技术指标，并要尽量缩短石灰的存放时间，最好在生产后不迟于3个月内投入使用，以免碳化而降低石灰的活性。3）石灰稳定材料的强度影响因素208

石灰剂量是石灰质量占全部土颗粒的干质量的百分率，即：

石灰剂量＝石灰质量／干土质量。

常用最佳剂量范围：对于粘性土及粉性土为8～14％；对砂性土则为9～16％。最终根据结构层技术要求进行混合料组成设计。3）石灰稳定材料的强度影响因素（3）石灰质量和剂量0.1mol/L乙二胺四乙酸二钠EDTA滴定法209（4）含水率水分是石灰土的重要组成部分，它加速石灰与土的物理化学反应，形成强度，在施工过程中可保证土团得到最大限度的粉碎和均匀拌和，并使其在最小压实功能的情况下达到最大密实度。不同土质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为素土的最佳含水量与拌和过程中蒸发所需的水量（约1.5％）和石灰反应过程中所需水量（约为石灰剂量的20％）之和。3）石灰稳定材料的强度影响因素210（5）密实度石灰土的强度随密实度的增加而增长。实践证明，石灰土的密实度每增减1％，其强度可增减4％，而且密实的石灰土其抗冻性、水稳定性能显著提高，收缩开裂现象也明显减少。3）石灰稳定材料的强度影响因素211（6）龄期

石灰稳定土的强度随龄期增长，一般初期强度较低，前期(1～2个月)的增长速率较后期快。其强度与龄期的关系可表示为：

R1—一个月龄期的抗压强度；

Rt—t个月龄期的抗压强度；

β—系数，约0.1～0.5。（7）养生条件（温度与湿度）

温度高，物理化学反应快，强度增长快；反之强度增长慢，在负温条件下甚至不增长。因此，要求施工期的最低温度应在5℃以上，并在第一次重冰冻(-3～－5℃)到来之前1个月～1个半月完成。在一定潮湿条件下养生强度的形成比在一般空气中养生要好。3）石灰稳定材料的强度影响因素212（8）行车碾压作用

3）石灰稳定材料的强度影响因素

一定但不过量的行车碾压对石灰土的强度形成有利。这是因为，行车碾压可使石灰土的密实度进一步提高，其强度也随之提高。另外，随着石灰土密实度的提高及行车荷载的压力作用，将使石灰与土颗粒更紧密接触，并使水分均匀地再分布，从而加速了化学反应的进行。图7-15为路面上行车荷载的通过次数对石灰土强度影响的测试资料．该资料充分说明适当的行车碾压，有利于提高石灰土的强度。2131）混合料的设计步骤

根据强度标准，通过试验选取合适的土，确定最佳的石灰剂量和混合料的最佳含水率。

4）石灰稳定类材料的混合料设计214

在规定温度(20±2℃)下保湿养生6d（湿度为95%）浸水1d，进行无侧限抗压强度试验。试件的尺寸为：5cm×5cm(高×直径)的圆柱体。要求试验测定的强度符合：工地实际采取的石灰剂量应较实验室内试验确定的剂量多0.5％~1.0％。2）石灰稳定土的强度及压实要求

4）石灰稳定类材料的混合料设计215工业废渣的种类很多，用于路面工程的主要有煤炭、电力工业废渣、钢铁工业废渣和化学工业废渣。（1）工业废渣的种类及利用方式4工业废渣稳定类基层煤炭、电力工业废渣：主要有粉煤灰、炉渣和煤矸石，粉煤灰是火力发电厂烟气中收集的细灰，含有硅、铁、铝等金属；炉渣系由煤粉或煤块燃烧后排出，其中也含硅、铁、铝等活性物质；煤矸石则是采煤生产过程中生产的废石，经处理后，可作路用碎石。216工业废渣的种类很多，用于路面工程的主要有煤炭、电力工业废渣、钢铁工业废渣和化学工业废渣。（1）工业废渣的种类及利用方式4工业废渣稳定类基层钢铁工业废渣：主要有钢渣或铁渣，其利用方式主要有三种：其一，铁渣或钢渣排出后堆积，经多年自然条件下分解后趋于稳定，用以修筑基层；其二，熔铁渣排出后，经水骤冷，称为水淬渣，水淬渣掺入石灰后铺筑的基层具有很高的强度；其三，铁渣排出后运送至渣场，在空气中自然冷却至600～700℃时洒水降温后的产品称为矿渣碎石，可按密实型或嵌挤型修筑碎石基层或沥青矿渣碎石混合料面层。217工业废渣的种类很多，用于路面工程的主要有煤炭、电力工业废渣、钢铁工业废渣和化学工业废渣。（1）工业废渣的种类及利用方式4工业废渣稳定类基层化学工业废渣：造纸或印刷厂使用漂白粉后的下脚料称为漂白粉渣，其石灰成分较高；电石消解乙炔气后的废渣称为电石渣，含石灰成分高达50％～55%，硫磺矿渣为生产硫酸的下脚料，加入石灰类灰渣或高炉水淬渣后修筑基层效果良好。218（2）石灰工业废渣强度形成原理及力学特征4工业废渣稳定类基层强度形成机理各种工业废渣得以在道路工程中应用的原因是由于这些矿渣中含有较多的SiO2、Al2O3或CaO。活性的SiO2和Al2O3在水中本身不会硬化，但在饱和的Ca(OH)2溶液中将产生火山灰反应，生成水化铝酸钙和铝酸钙凝胶。从而将混合料中的各种颗粒胶结在一起。219（2）石灰工业废渣强度形成原理及力学特征4工业废渣稳定类基层力学特征水硬性。组成混合料强度的水化铝酸钙、硅酸钙等水化物在形成过程中均离不开水，水是其强度形成的重要条件缓凝性。工业废渣混合料2