路面工程演示教学

路基路面工程第八章碎、砾石路面基本内容§8-1§8-2§8-3§8-4§8-5§8-6§8-7§8-8碎、砾石路面的力学特性碎石路面与基层级配砾(碎)石路面优质级配碎石基层碎(砾)石路面的养护块料路面概述天然块料路面机制块料路面§8-1碎、砾石路面的力学特性一、碎、砾石路面的强度构成碎、砾石路面结构强度形成特点：1.矿料颗粒之间的联结强度，一般比矿料颗粒本身强度小得多；2.在外力作用下，材料首先将在颗粒之间产生滑动和位移，使其失去承载能力而遭致破坏。(二)土-碎(砾)石混合料1.强度构成：主要靠颗粒之间通过压实而得到嵌挤

(锁结)作用，同时还部分依靠细料所提供的粘结作用。2.与强度和刚度相关的因素：颗粒尺寸分布、颗粒形状和密实度以及细料的物理性质。3.强度组成原则：根据粗集料和细集料的比例不同，组成强度的原则不同。a.不含细料-按嵌挤原则；b-含适量的细料：按骨架密实原则；c.含大量细料-按密实原则。4.组成状态：1)第一种状态：仅含有少量或者不含细料；2)第二种状态：含有适量的细料填满集料间的孔隙；3)第三种状态：细料含量过多，使集料悬浮于土中，彼此失去接触。5.细粒含量对CBR和密实度的影响；6.细料的物理性质对混合料的强度和稳定性的影响。土-碎石混合料强度组成的三种状态

二、碎、砾石材料的应力-应变特性1.变形包括弹性变形和塑性变形两部分；2.碎砾石材料的应力-应变特性具有明显的非线性特征；3.采用三轴试验进行测定；4.碎砾石材料的模量同材料的级配、颗粒形状密实度等 因素和受力状态有关，变动在100~700MPa；5.泊松比取决于主应力或偏应力和平均法向应力的比值，一般可取0.3~0.35。三、碎、砾石材料的形变累积碎、砾石混合料在重复应力作用下的塑性变形累积规律：1.当偏应力σd低于某一数值时，塑性变形随作用次数增加而增加，且逐渐趋向稳定。重复次数大于104次后，达到一平衡状态，平衡状态的应变量σd/σ3的比值大小有关。2.当偏应力较大时，塑性变形量随作用次数增加而不断增长，直至破坏。3.级配差，塑性变形大(孔隙率大粒料压碎，孔隙率小，变形增大)。细料＜最大密实含量：塑性变形小(粗料的压实性差)。定义：大小不同的轧制碎石从大到小分层铺筑，洒水碾压而成的路面结构：结构强度：决定嵌锁力和石粉的粘结力。材料：碎石强度III级以上，粒径＜0.6~0.8h。厚度：10~16cm。施工：摊铺-碾压(预、轻)-洒水碾压(中压)-嵌缝、洒水-重压-封面(撒石屑)-洒水碾压(中压)-养护。§8-2

碎石路面与基层一、水结碎石路面特点：碎石质量和规格要求严格，碾压方式严格，碾压遍数较多，水稳性好，耐磨耗性能差。用作面层较少，常用作沥青路面的基层或整平层、联结层(不撒封面，以加强联接)影响碾压质量的因素：石料性质、形状、层厚、压路机 类型和重量、碾压行程与次数，以及洒水与铺撒嵌缝 料的适时与否等。定义：以碎石作骨料，粘土为填充结合料，经压实而成的路面结构。结构强度：嵌锁力、土的粘结力。材料：骨料，强度III级以上，粒径＜0.6~0.8mm(粒度比较整齐)。粘土：塑性指数12~15，含量<15%~18%。厚度：8~20cm(厚度大于15cm分两层铺)。施工：灌浆法、拌和法、层铺法。特点：水稳性差、透水性差。二、泥结碎石路面三、泥灰结碎石定义：以碎石为骨料，一定数量粘土和石灰作粘结填充料、经压实而成的路面结构。结构强度：嵌锁力、土和石灰的粘结力；材料：结合料＜20%；土、灰比：1:10；厚度：8~16cm；施工：同泥结碎石；特点：水稳性优于泥结碎石，可用作潮湿和中温路段的沥青路面基层。四、填隙干压碎石基层干压碎石是指将碎石材料撤铺后直接压实而成的结构层。§8-3级配砾(碎)石路面定义：级配砾(碎)石路面是一种由各种集料(砾石、 碎石、工业废渣等)和土，按最佳级配原理掺配而成 的混合料，经摊铺、修整、压实后形成，是密实结 构。强度组成：摩阻力和粘结力。特点：具有一定的水稳性和力学强度。

一、级配砾(碎)石路面与基层的厚度和材料路面厚度：一般8~16cm。材料：天然砂砾或较软的碎石，不低于Ⅳ级，符合级 配要求。基层材料要求：中湿和潮湿应加石灰稳定方可作基 层。符合级配要求。注意控制小于0.5mm细料含 量和塑性指数。二、级配砾(碎)石路面与基层的施工(1)准备工作；(2)备料运料；(3)铺料；(4)拌和，边拌边洒水；(5)摊平；(6)碾压。§8-4优质级配碎石基层

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。优质级配碎石基层特点：碎石强度高、形状接近立方体、 级配良好和压实好。强度主要来源:碎石本身强度及碎石颗粒之间的嵌挤力。强度刚度评价指标：CBR值、回弹模量。。碎石基层质量决定因素：高质量的碎石，高密度的良好级 配和良好的施工压实手段。材料的基本要求：压碎值、小于0.5mm含量及其塑性指数、

级配。回弹模量是表征级配碎石刚度的重要指标及设计参数。§8-5碎(砾)路面的养护碎（砾）石路面养护的主要任务：在各种交通组成和交通 量的荷载作用下，使路面保持应有的强度和平整度。产生的病害：沉陷、松散、坑洞、车辙及裂缝等。磨耗层-是路面的表面部分，用以抵抗由车轮水平力和轮 后吸力所引起的磨损和松散，以及大气温度、湿度变化 等因素的破坏作用，并提高路面平整度。 磨耗层应具有足够的坚实性和稳定性，通常多用坚 硬、耐磨、抗冻性强的级配粒料来铺筑。保护层-在磨耗层上面，用来保护磨耗层，减少车轮 对磨耗层的磨损。加铺保护层是一项经常性措施保护层厚度一般不大于1cm。按使用材料和铺设方法的不同，保护层分为稳定保护层与松散保护层两种。§8-6块料路面概述定义：用块状石料或混凝土，预制块铺筑的路面称为块料 路面。主要优点：坚固耐久、清洁少尘、养护修理方便。主要缺点：用手工铺筑，难以实现机械化施工，块料之间 容易出现松动，铺筑进度慢，建筑费用高。构造特点：必须设置整平层； 块料之间填缝料嵌填，使块料满足强度和稳定 性的要求。整平层作用：用来垫平基础表面及块石底面，以保持块石 顶面平整及缓和车辆行驶时的冲击、振动作用。整平层材料：一般采用级配良好、清洁的粗砂或中砂，有 时采用煤渣或石屑以及水泥砂或沥青砂作整平层。填缝料作用：主要用来填充块料间缝隙，嵌紧块料， 加强路面的整体性，并起着保护块料边角与防止 路面水下渗作用。材料：一般采用砂作填缝料，有时应用水泥砂浆或沥青玛蹄脂。块料路面的强度构成：主要借基础的承载力和石块与石块之间的摩擦力所构成。基层：一般采用粒料基层和半刚性基层。破坏特征：粒料基层主要表现为使用年限内产生的永久变形量。半刚性基层主要是基层底面的弯拉应力超过材料的疲劳强度。§8-7天然块料路面定义：用石料经修琢成块状材料铺筑的路面称天然块料路面。分类：高级石块路面、中级石块路面、低级石块路面。块石面层的施工过程：放样、摊铺整平层、铺砌石块及嵌缝压实。施工注意事项：1.摊铺整平层时，应注意与铺砌石块进度相配合，不宜超前过多。2.铺砌石块时，应根据道路中线、边线及路拱形状，先铺路缘石及导石，再挂线进行排砌。3.对于不整齐石块、应先选用较大石块铺在路边缘，然后用适当尺寸的石块铺砌中间，并使边部纵向铺砌进度适当超出中间部分。4.铺砌的石块应将平整的大面朝上，小头竖直嵌入整平层一定深度，石块之间必须靠紧、错缝、表面平整，且石块长边应与行车方向垂直。在陡坡和弯道超高路段，应由低处向高处铺砌。石块铺砌好并用路拱板检验合格后，即用填缝料嵌缝并加以夯打或碾压，直到坚实稳定无显著变形为止。§8-8机制块料路面

机制块料路面：是用工厂预制的高强度、高精确度的 块体紧密排列作为面层形成的路面。１.主要特点：

(1)路面采用的机制块料本身具有良好的物理性能；

(2)具有良好的抗冻性和耐热能力；

(3)具有良好的防滑性和安全性；63912171328 1415410 165 11 17机制块料块体基本形状(4)块体可手工铺砌，也可使用机械设备，施工简便，速 度快，不需养生，竣工后可立即开放交通；(5)路面适用范围广；(6)块体可制成不同形状，拼出各种图案，配以适当颜色，

能美化桥面，与整个桥环境相协调，使之赏心悦目，减 少旅途中的精神疲劳；(7)选用各种颜色的机制块料铺砌在路面上，可做成各种 永久性的交通标志；(8)机制块料路面寿命长，可超过二十年，且机制块料可 重复利用，其残值比其它类型路面大得多；(9)路面维修方便。２.机制块料块体形状对路面结构的影响机制块料路面由于其结构本身的特点，块体形状对路面的嵌锁性能影响较大。平面嵌锁：主要有摩擦嵌锁；楔形作用和几何作用。摩擦嵌锁作用主要与块体之间的接触面积、侧面的粗糙程 度和接触宽度有关，楔形作用和几何作用主要与平面形状与缝宽有关。

复习思考题：一、名词解释1.碎砾石路面4.级配碎石

2.水结碎石5.磨耗层

3.泥结碎石6.保护层

二、思考题1.碎(砾)石结构层的强度构成特点是什么？2.简述水泥结碎石路面的施工过程。3.泥结碎石路面灌浆施工的工序？4.试述级配砾（碎）石路面与基（垫）层的施工。5.何谓碎石路面?常用的碎石路面分几种类型，各有什 么特点?6.简述碎（砾）石路面的养护与维修。7.试述磨耗层、保护层其作用及施工方法。第九章无机结合料稳定路面基本内容§9-1§9-2§9-3§9-4§9-5§9-6概述无机结合料稳定材料的力学特性石灰稳定类基层(底基层)水泥稳定类基层工业废渣稳定基层半刚性路面面层§9-1概述定义：在粉碎的或原状松散的土中掺入一定量的无 机结合料(包括水泥、石灰或工业废渣等)和水，经 拌和得到的混合料在压实与养生后，其抗压强度 符合规定要求的材料称为无机结合料稳定材料， 以此修筑的路面称为无机结合料稳定路面。应用：主要用于路面结构的基层和底基层。石灰(水泥)稳定类材料特点：1.具有一定的抗拉强度；2.环境温度对半刚性材料强度的形成和发展有很大影响；3.强度和刚性都随龄期增长，刚性为柔性材料的数倍，但又明显小于水泥混凝土；4.干缩性和温缩性大；5.稳定细粒土时，抗冲刷能力差；6.耐磨性差。

§9-2无机结合料稳定材料的力学特性

一.无机结合料稳定材料的应力-应变特性1)无机结合料稳定路面的重要特点之一是强度和模量随 龄期的增长而不断增长，逐渐具有一定的刚性性质。2)试验方法：有顶面法、粘贴法、夹具法和承载板法等。试件：圆柱体试件和梁式(分大、中、小梁)试件。试验内容：有抗压强度、抗压回弹模量、劈裂强度和劈 裂模量、抗弯拉强度和抗弯拉模量等。3)无机结合料稳定材料的应力-应变特性与原材料的性质、 结合料的性质和剂量及密实度、含水量、龄期、温度等 有关。4)应力-应变关系也呈现出非线性状，模量是应力(偏应力和侧限应力)函数；在应力级位低于极限荷载的50%~60%时，应力应变曲线可近似为线性的二、无机结合料稳定材料的疲劳特性疲劳规律：(1)随着应力比的增大，出现疲劳破坏的重复作用次数Nf降低；(2)重复应力级位相同时，Nf的变动幅度较大，表明试验结果离散，但其概率分布基本符合对数正态分布；(3)通过回归分析，可得到描述应力比和作用次数关系的疲劳方程；(4)当应力比为0.55时，重复作用次数达到107时尚未发现有疲劳现象；(5)当应力比＜0.75时，重复应力施加的频率对试验结果(即疲劳方程)的影响很微小。三、无机结合料稳定材料的干缩特性干燥收缩--无机结合料稳定材料因内部含水量变化而引起的体积收缩现象。干燥收缩的基本原理：混合料的水分会不断减少。由此 发生的毛细管作用、吸附作用、分子间力的作用、材 料矿物晶体或凝胶体间层间水的作用和碳化收缩作用 等会引起无机结合料稳定材料体积收缩。干缩特性的指标：干缩应变、干缩系数、干缩量、失水量、失水率和平均干缩系数。干缩性的影响因素：有结合料的类型和剂量、被稳定材 料的类别、粒料含量、小于0.5mm的细颗粒的含量、 试件含水量和龄期等有关。通过大量试验，不同材料的干缩系数排列次序：1.同一类无机结合料稳定材料：稳定细粒土＞稳定粒料土＞稳定粒料2.对稳定粒料类：石灰稳定类＞水泥稳定类＞石灰粉煤灰稳定类。3.对于稳定细粒土：石灰土＞水泥土或水泥石灰土＞石灰粉煤灰土。四、半刚性材料的温度收缩特性温度收缩--组成半刚性材料的三个相，在降温过程中 相互作用的结果，使半刚性材料产生体积收缩。固相：原材料中砂砾以上颗粒的温度收缩系数较小； 粉粒以下颗粒，特别是粘土矿物的温度收缩性较 大。液相：通过扩张作用、表面张力作用和冰冻作用三个作用过程，对温度收缩性产生影响。温度收缩试验指标：温缩应变、温缩系数、温缩量和平均温度收缩系数影响因素：结合料类型和剂量、被稳定材料的类别、粒料含量、龄期等有关。§9-3石灰稳定类基层(底基层)石灰稳定类基层--在粉碎的土和原状松散的土(包括各种 粗、中、细粒土)中掺入适量的石灰和水，按照一定 技术要求，经拌和，在最佳含水量下摊铺、压实及养 生，其抗压强度符合规定要求的路面基层。一、石灰稳定土强度形成原理1)离子交换作用--石灰在溶液中电离出来的钙离子(Ca2+)

就与土中的钠、氢、钾离子产生离子交换作用。使土 发生初期变化的主要原因。2)结晶作用--生成氢氧化钙结晶网格，具有水硬性。3)火山灰作用--熟石灰的游离Ca2+与土中的活性氧化硅SiO2和氧化铝Al2O3作用生成含水的硅酸钙和铝酸钙的化学反应，是石灰土获得强度和水稳定性的基本原因。4)碳酸化作用--在土中的Ca(OH)2与空气中的二氧化碳作用，大大提高了土的强度和整体性。

初期，主要表现为土的结团、塑性降低、最佳含水量增加和最大密实度减少等。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.石灰对土性质的影响1)塑性：由于离子交换作用，形成团粒结构，土的塑性指数可下降很多。2)压实性：石灰的掺加，使土的最佳含水量增加而最大密实度降低。3)强度：石灰对土的影响，最主要的是提高强度。3.影响强度的因素

1)土质4)含水量

2)灰质5)密实度3)石灰剂量

6)石灰土的龄期

4.石灰土基层的应用

石灰稳定土一般可以用于各类路面的基层或底基层。

石灰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。5.石灰稳定土基层缩裂防治1)控制压实含水量；2)严格控制压实标准；3)温缩的最不利季节是材料处于最佳含水量附近，而且温度在0～-10oC时；4)干缩的最不利情况是石灰稳定土成型初期；5)石灰稳定土施工结束后要及早铺筑面层，使石灰土基层

含水量不发生大变化，可减轻干缩裂隙；6)在石灰稳定土中掺加集料(砂砾、碎石等)；7)为了防止基层裂缝的反射，国内外常采取以下措施：(1)设置联结层；(2)铺筑碎石隔离过渡层。6.石灰土混合料设计组成设计--根据强度标准，通过试验选取合适的土，确定必需的或最佳的石灰剂量和混合料的最佳含水量。强度标准：根据公路等级及层位确定7d无侧限抗压强度。混合料的设计步骤：(1)制备同一种土样、不同石灰剂量的石灰土混合料；(2)确定混合料的最佳含水量和最大干压实密度；(3)按最佳含水量与工地预期达到的压实密度制备试件， 进行强度试验时，做平行试验的试件数量应符合规定；(4)试件在规定温度下保湿养生6d，浸水1d，进行无侧限抗压强度试验。二灰碎石混合料拌合7．石灰土底基层的施工

施工包括：放样、清底、 备料、配料、拌和、摊铺、 整型、碾压和养生等工序。

施工方法：路拌法和场拌法8．碎(砾)石灰土底基层

用石灰稳定碎(砾)石土，简称碎(砾)石灰土。将拌和均匀的碎(砾)石灰土经摊铺、整型、碾压、养生后成型的底基层，称碎(砾)石灰土底基层§9-4水泥稳定类基层

一.概述在粉碎的或原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中，掺入适当水泥和水，按照技术要求，经拌和摊铺，在最佳含水量时压实及养护成型，其抗压强度符合规定要求，以此修建的路面基层称水泥稳定类基层。 当用水泥稳定细粒土(砂性土、粉性土或粘性土)时，简称水泥土。不能作为高速公路或一级公路的基层，只能用做底基层。在高等级的水泥混凝土路面板下，水泥土不能做基层。

二.强度形成原理1)水泥的水化作用在水泥稳定土中，首先发生的是水泥自身的水化反应，从而产生出具有胶结能力的水化产物，这是水泥稳定土强度主要来源。 硅酸三钙：2C3S十6H20→C3S2H3十3CH

硅酸二钙：2C3S十4H2O→C3S2H3十CH

铝酸三钙：C3A十6H2O→C3AH6

铁铝酸四钙：C4AF十7H2O→C4AFH7

水泥水化生成的水化产物，在土的孔隙中相互交织搭接，将土颗粒包覆连接起来，使土逐渐丧失了原有的塑性等性质，并且随着水化产物的增加，混合料也逐渐坚固起来。2)离子交换作用

Ca2+的电价高于K+、Na+等离子，从而取代了K+、Na+，同时Ca2+也因双电层电位的降低，速度加快，因而使电动电位减小、双电层的厚度降低，使粘土颗粒之间的距离减小，相互靠拢，导致土的凝聚，从而改变土的塑性，使土具有一定的强度和稳定度。3)化学激发作用

氢氧化钙对粘土矿物的激发作用，将进一步提高水泥稳定土的强度和水稳定性。

4)碳酸化作用

Ca(OH)2十CO2十nH2O＝CaCO3十(n十1)H2O

碳酸钙生成过程中产生体积膨胀，也可以对土的基体起到填充和加固作用。三.影响强度的因素1)土质(1)强度随土中的粘粒含量增加和塑性指数增大而降低，特别是对干缩和温缩变形大。(2)强度随土中的CaCO3含量增大而增大的趋势。(3)强度随土中的有机质含量增多而减小。(4)稳定级配良好的集料效果优于稳定级配不好的集料。(5)小于0.075mm的颗粒含量愈多，水泥稳定混合料的强度愈小。

土的类别和性质是影响水泥稳定土强度的重要因素，各类砂砾土、砂土、粉土和粘土均可用水泥稳定，但稳定效果不同。一般要求土的塑性指数不大于17。2)水泥的成分和剂量水泥成分：(1)各种类型的水泥都可以用于稳定土。

(2)水泥矿物成分是决定水泥土强度的主导因素。通常情况下硅酸盐水泥的稳定效果好，而铝酸盐水泥较差。

(3)随水泥分散度的增大，其化学活性程度和硬化能力也有所增长，使水泥土的强度得到提高。(4)一般不采用快硬水泥或早强水泥（施工的时间要求）

水泥剂量：(1)水泥土的强度随水泥剂量的增加而增长。(2)但过多的水泥用量，虽获得强度的增加，在经济上却 不一定合理，存在一个经济用量。应该注意，过多的水 泥，在效果上不一定显著，且容易开裂。试验和研究证 明，水泥剂量为4％～8％较为合理。(3)水泥剂量应根据技术和经济两个方面的因素综合确定。

3)含水量(1)含水量对水泥稳定土强度影响很大。(2)水泥土的含水量与密实度关系同素土一样，对于一定的压实功能，存在一个能达到最大密实度的最佳含水量。(3)相应于最大密实度的最佳含水量不是相应于强度最高的含水量。对于砂性土，最高强度含水量较最佳密实度的含水量小；而对于粘性土，则相反。4)施工工艺过程(1)拌和愈均匀，强度愈高。(2)从开始加水拌和到完成压实的延迟时间，对水泥土的密实度和强度有很大的影响。(3)需要湿法养生。温度愈高，强度增长愈快。四.材料要求及混合料组成设计1)材料要求土：压碎值、颗粒最大粒径及级配、细粒土的塑性指数等符合规范要求。水泥：宜选用终凝时间(宜大于6h)较长的硅酸盐水泥，并且标号较低。2)混合料组成设计同石灰混合料的方法。五.水泥稳定粒料施工施工包括：放样、清底、备料、配料、拌和、摊铺、整型、碾压和养生等工序。施工方法：路拌法和场拌法。

水泥稳定碎石拌和场拌和场冷料仓出料口水泥稳定碎石拌和场远境 拌和场水泥罐湖南醴潭路施工现场水泥稳定碎石混合料运输水泥稳定碎石混合料摊铺

水泥稳定碎石混合料摊铺水泥稳定碎石混合料摊铺湖南醴潭路施工现场水泥稳定碎石混合料基层碾压 水泥稳定碎石混合料基层碾压水泥稳定碎石混合料基层碾压 水泥稳定碎石混合料基层养生湖南醴潭路施工现场

§9-5工业废渣稳定基层

一.概述意义：各城市的工矿单位常有大量废渣需要处理。利用这些废渣修路，既可解决城市中筑路材料来源的困难，又可为工厂解决废渣的堆放和处理问题，具有较大的经济意义。常用的工业废渣主要有：(1)各种石灰下脚；(2)电石渣；(3)漂白粉下脚；(4)飞灰和炉底灰；(5)水淬渣；(6)各种煤渣；各种工业废渣的主要成分：二氧化硅、氧化铝或氧化钙；活性二氧化硅和氧化铝特性：本身在水中不会结硬，但在饱和的Ca(OH)2溶液中会产生火山灰反应，生成水化硅酸钙和铝酸钙凝胶。石灰稳定工业废渣基层特点：水硬性、缓凝性、强度高、稳定性好，成板体、且强度随龄期不断增加，抗水、抗冻、抗裂而且收缩性小，适应各种气候环境和水文地质条件等特点。

二.对材料要求

结合料：主要是石灰或石灰下脚。

活性材料：在有水分存在时，能在常温下和石灰起化学作用，使混合料强度逐渐增高。

骨料：粒料(砾料)三.工业废渣基层的主要类型石灰煤渣基层(简称二渣)——用煤渣和石灰按一定配合比、加水拌和、摊铺、碾压而成的基层。在二渣中加入一定量的粗骨料成为三渣。石灰水淬渣基层(简称水淬渣基层)——水淬化铁炉渣与石灰按一定配合比混合，加水拌匀、摊铺、碾压而成的基层。石灰粉煤灰土基层(二灰土)——以石灰、粉煤灰与土按一定配合比混合，加水拌匀、摊铺、碾压并养护而成型的一种基层结构。四.混合料组成设计混合料的设计方法和步骤，可参照石灰稳定土进行。五.强度形成CaO(或MgO)+H2O→Ca(或Mg)(OH)2CaO(或MgO)+H2O＋CO2→Ca(或Mg)CO3＋H2OCa(或Mg)(OH)2+CO2→Ca(或Mg)CO3＋H2OCa(或Mg)(OH)2+SiO2→xCa(或Mg)O·ySiO2·zH2OCa(或Mg)(OH)2+Al2O3→xCa(或Mg)O·yAl2O3·zH2OCa(或Mg)(OH)2+SiO2+Al2O3→xCa(或Mg)O·yAl2O3·zSiO2·wH2O半刚性路面——是由水泥砂浆和乳化沥青(渣油)两种结合料组成的新型路面结构。特点：提高沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、尤其是对抵抗永久变形有很大的改善。适用于：公共汽车站、停车场、收费站等车辙现象比较严重的场所。§9-6半刚性路面面层在施工中应注意以下事项：拌和：半刚性路面材料有三道拌和工序，其顺序是水泥砂浆的拌制，水泥砂浆与矿料的拌和，以及水泥砂浆、乳化沥青(渣油)混合料的拌和。摊铺：拌制的水泥砂浆、乳化渣油混合料最好用摊铺机摊铺，条件不允许时，也可用人工摊铺，但人工摊铺时不得扬锹甩料，以避免混合料的离散。整平时也不应过多地用刮板摊料，防止沥青膜的剥落。碾压：早期养护：复习思考题：一、名词解释1.无机结合料路面2.半刚性基层3.石灰稳定土4.水泥稳定土5.工业废渣稳定类基层6.路拌法7.厂拌法

二、思考题1.无机结合料稳定路面？其特点是什么？有哪几类半刚性基层？2.试分析无机结合料稳定土的收缩特性，其对道路性能有何影响，如何减轻基层的缩裂？3.石灰稳定类基层的强度形成原理，影响其强度的因素。4.水泥稳定类基层的强度形成原理，影响其强度的因素。5.石灰和水泥的剂量是怎样确定的?为保证施工质量，应注意些什么。6.试总结水泥稳定类与石灰稳定类基层施工工艺的区别？7.工业废渣类基层有几种？简述其施工工艺。8.试述二灰稳定类基层的材料组成。各材料的基本配比范围。简述二灰稳定土混合料设计的步骤？9.简述石灰土基层的缩裂现象及防治措施。10.石灰土基层的施工程序。第十章沥青路面基本内容§10-1概述§10-2沥青路面材料的力学特性与温度稳定性§10-3对沥青路面材料的要求§10-4沥青路面的施工与质量控制§10-5弹性层状体系理论概述§10-6沥青路面的破坏状态与设计标准§10-7沥青路面结构组合设计§10-8新建沥青路面的结构厚度计算§10-9路面结构的剪应力计算§10-10沥青路面改建设计§10-1概述

一、基本概念沥青层－－在矿质材料中以各种方式掺入沥青材料铺筑而成的路面结构层，统称为沥青层。沥青路面－－在柔性基层、半刚性基层上，铺筑一定厚度的沥青混合料作面层的路面结构。优点：表面平整、耐磨、行车舒适； 施工期短；护维修简便； 适宜于分期修建。1.属于柔性路面，其强度与稳定性在很大程度上取决 于土基和基层的特性。沥青路面的抗弯拉强度较低， 要求路面的基础应具有足够强度和稳定性。2.沥青及沥青混合料的物理力学性质受温度、荷载大小和荷载作用时间长短的影响很大。3.按密实或嵌挤原则组成的各类沥青面层，对组成材 料的规格和性能以及混合料的组成各有不同的要求， 不同组成的混合料，其路用性能不同。二、沥青路面基本特性4.沥青路面的透水、透气性小，必需提高基层的水稳性能。5.沥青路面在寒冷地区应设置防冻层。6.宜在沥青路面下设置沥青混合料的联结层，提高路面的抗弯拉和抗疲劳开裂的能力。7.采取措施加强面层与基层的粘结。设计原则－－矿料按密实级配原则设计，以最大密实度。

强度构成－－主要依靠沥青与矿料的粘聚力，矿料的嵌 挤力和内摩阻力为辅。 特点：混合料耐久性较差，但热稳定性较好2)嵌挤类：设计原则－－矿料按嵌挤原则设计强度构成－－主要依靠骨料矿料之间相互嵌挤所产生的内 摩阻力，粘聚力则起次要作用。 特点：热稳定性较好，空隙率较大、宜渗水、耐久性较 差。

三、沥青路面分类1.按强度构成原理分类1)密实类：根据孔隙率大小分闭式、开式2.按施工工艺的分类1)层铺法－－用分层洒布沥青，分层铺撒矿料和碾压的方法。2)路拌法－－在路上用机械将矿料和沥青材料就地拌和、摊铺碾压成型。3)厂拌法－－规定级配的矿料和沥青材料在工厂用专用设备加热拌和，然后运到工地摊铺碾压成型。3.按沥青路面技术特性分类1)沥青表面处治－－用沥青和集料按层铺法或拌和法铺筑而成厚度不超过3cm的沥青路面2)沥青贯入式－－用沥青贯入碎（砾）石而成的。结 构层厚度不同，分为深贯入(厚6—8cm)和浅贯入

(厚4—6cm)。3)沥青碎石－－是指碎石同沥育相拌和后构成的一种 沥青面层或基层。按最大粒径的尺寸分为：粗粒式、 中粒式和细粒式。4)沥青混凝土－－是由掺入矿粉、具有良好级配的集 料同沥青均匀拌和后铺筑而成的一种密实型结构层。 按最大颗粒的尺寸分为：粗粒式、中粒式、细粒式和砂粒式等类型，其最大公称粒径分别为25mm以上、16或19mm、10或13mm和5mm。4.其它沥青混凝土的类型：(1)沥青玛碲脂碎石（SMA)－－由沥青、纤维稳定剂、矿 粉及少量的细集料组成的沥青玛碲脂填充间断级配的粗 集料骨架间隙而组成的沥青混合料。主要功能：1)抗滑性能好；2)有很好的高温稳定性和耐久性（寿命长20%以上）；3)对带钉轮胎的磨耗抗力好；4)可用于铺筑底面层，也可以铺筑表面层，特别用于铺薄面层；5)摊铺和压实性能好。(2)多孔隙沥青混凝土表面层（PAWC）－－是一种压实 后含有大约20%孔隙的沥青混合料，从而在层内形成一 个水道网。（开级配磨耗层OGFC或称为排水沥青混凝 土磨耗层或透水沥青混凝土磨耗层）。5.按级配原则构成的沥青混合料其结构有下列三种组成：(1)悬浮密实结构：由连续级配矿质混合料组成的密实混合料，(2)骨架空隙结构：较粗石料彼此紧密相接，较细粒料的数量较少，不足以充分填充空隙。(3)骨架密实结构：综合以上两种方式组成的结构。选择依据：1)根据任务书要求2)工程特点3)材料供应情况4)施工机具、劳力和施工技术条件等选择原则：根据路面使用要求和施工的具体条件，按技术经济原则综合考虑四、沥青路面类型的选择五、沥青路面设计任务与内容沥青路面的设计任务：确定经济合理的路面结构，使之承 受交通荷载和环境因素的作用，在预定的使用期限满足 各级公路相应的承载能力、耐久性、舒适性、安全性和 环保的要求。路面设计内容：1.原材料选择；2.混合料配合比设计和设计参数测试与确定；3.路面结构层组合与厚度计算；4.路面结构的方案比选。§10-2沥青路面材料力学特性与温度特性

一、沥青混合料强度特性表征沥青混合料的力学强度参数有：抗压强度、抗剪强度、

抗拉（包括弯拉）强度。1.抗剪强度摩尔(Mohr—Coumbnb)强度理论

c

tg

材料在外力作用下不产生剪切破坏条件为：

max

c

tg

由拉、压试验确定时有：c

2

c

t

c

tc和υ是表征路面材料抗剪强度的两项参数，通过直接 剪切试验，三轴试验或拉、压试验确定。粘结力取决于：

(1)沥青的粘度；

(2)沥青用量；

(3)温度和剪切速率；

(4)细料。)

arcsin(

c

t12.抗拉强度抗拉强度主要由混合料中结合料的粘结力提供测定：直接拉伸试验 间接拉伸试验即劈裂试验抗拉强度由下式计算确定沥青混合料在常温下，抗拉强度随沥青含量和加荷速 率的增加而增加，随针入度和温度的增加而下降沥青混合料在负温下，抗拉强度随沥青针入度和温度 的降低会略有下降

t

2P

hD

3.抗弯拉强度路面材料的抗弯拉强度通常采用三分点加载。材料的 抗弯拉强度按下式计算：沥青混合料的抗弯拉强度取决于所用材料的性质及结 构破坏过程的加荷状况。另外，温度状况对抗弯拉 强度有很大的影响。

Plbh2

t

二、沥青混合料的应力－应变特性1)应力－应变关系•沥青及沥青混合料的应力－应变关系具有随温度和荷载作用时间而变化的特性，具有粘弹性性状。•随施加荷载的大小和作用时间的不同，表现出不同的弹性性质、粘弹性性质和粘弹塑性性质。•沥青及沥青混合料的力学特性受温度与加载时间的影响较大。蠕变－－是材料在应力保持不变时，变形随作用时 间而发展的过程应力松弛－－是变形物体在恒定应变下应力随时间 而自动降低的过程（内部流动的结果）松弛时间－－保持该阶跃变形条件下，施加产生阶 跃变形的应力随时间逐渐下降，直到施加阶跃变 形前的应力状态所需要的时间

Et

t,T2)劲度模量劲度模量－－沥青和沥青混合料在给定温度和加荷时间 条件下的应力与总应变的比值当加荷时间短或温度较低时，材料处于弹性状态。加荷时间很长或温度较高时，则表现为粘滞性状态。中间过渡段兼有弹一粘性状态。温度与加荷时间对劲度的影响具有等效互换性。St,T

三、沥青混合料的疲劳特性疲劳－－对于弹性状态的路面材料承受重复应力作用 时，可能在低于静载一次作用下的极限应力值时出 现破坏，这种材料强度的降低现象称为疲劳疲劳破坏－－疲劳的出现，是由于材料微结构的局部 不均匀，诱发应力集中而出现微损伤，在应力重复作用之下微量损伤逐步累积扩大，终于导致结破坏，

称为疲劳破坏疲劳强度－－在一定的重复作用次数下，材料结构出 现疲劳破坏的重复应力值疲劳寿命－－在一定的重复应力作用下，材料结构出现疲劳破坏的重复作用次数疲劳极限－－材料在应力重复作用一定次数(例如

106～107次)后，疲劳强度不再下降，趋于稳定值， 此稳定值称为疲劳极限。当重复应力低于此值时， 材料可经受无限多次的作用而不出现破坏疲劳试验方法控制应力试验——材料的疲劳破坏往往以试件出现断裂为标志。控制应变试验——并不会出现明显的疲劳破坏现象， 可以以劲度模量下降到初始模量值的50％作为疲 劳破坏的标准。疲劳寿命A(

r

N)r

采用控制应力试验方法可以用以下方程估算材料的采用控制应变试验方法可以用以下方程估算材料的但是从试验结果看来，有同控制应力试验方法相反 的规律，即随着温度的升高(即劲度降低)，材料 的疲劳寿命反而增加。厚的面层（15cm以上），应采用控制应力试验方法薄面层（5cm以下），应采用控制应变试验方法f1b疲劳寿命1Nf

C()d四、沥青路面的温度状态1.大气的温度在一年四季和一昼夜之间发生着周期性的变化，2.受大气直接影响的路面温度也相应地在一年之间和一日之间发生着周期性的变化。3.路表面温度变化与气温变化大致是同步的，但是由 于部分太阳辐射热被路面所吸收，路表面的温度较 气温高，尤其是沥育路面，由于吸热量高，温度增 值的幅度超过水泥混凝土路面。4.面层结构内不同深度处的温度同样随气温的变化呈周期 性变化，升降的幅度随深度的增加而减小，其峰值的出 现也随深度的增加而越来越滞后。5.一年四季面层不同深度处的温度还随气温的变化而经历着年变化。影响路面结构内温度状况的因素有：外部条件:主要是气象条件，如太阳辐射、气温、风速、降水量和蒸发量等。内部因素:则为路面各结构层材料的热物理特性参数，如热传导率、热容量和对辐射热的吸收能力等。温度状况预估方法：（1）统计方法（2）理论法五、沥青路面的高温稳定性沥青混合料高温稳定性－－指混合料在荷载作用下抵抗永久变形的能力。车辙－－路面结构及土基在行车荷载作用下的补充压实， 以及结构层中材料的侧向位移产生的累积永久变形。1.沥青混合料的高温稳定性的影响因素(1)集料级配；(2)集料的颗粒形状；(3)沥青的品种；(4)混合料的沥青含量；(5)混合料剩余空隙率；(6)环境；因素因素变化因素变化对车辙的影响集料表面纹理级配形状粒径光滑→粗糙连续→间断圆滑→棱角最大粒径增大减小减小减小减小沥青结合料粘度劲度敏感性增大增大减小减小减小增大混合料沥青含量空隙率集料间隙率VMA）增加增加增加增大增大增大环境温度应力/应变状态交通量交通渠化基层强度雨水升高增大增加严重增大干燥→潮湿增大增大增大增大减小增大沥青混合料车辙的影响因素2.沥青混合料高温稳定性的评价1)评价混合料抵抗永久变形能力指标：(1)以相应某一应变量的应力大小来定义其稳定性；(2)以作用应力和累积变形量的比值来定义其稳定性；(3)以材料的抗剪强度参数，粘结力和内摩阻力来定义其稳定性。

2)常用评价方法：(1)无侧限抗压强度法－－以沥青混合料在不同温度下 的抗压强度比值来表示热稳定性控制塑性变形指标(2)马歇尔试验－－以沥青混合料在60℃条件下的马歇尔稳定度和流值来评价高温稳定性R20R50K

)

2

2

h

Dtan(

4R

马歇尔试验(次/min)

C1

C2(60

45)

42

D60

D45DS

(3)三轴试验－－以材料的抗剪强度参数，粘结力和内 摩阻力来定义其稳定性

c

tg

(4)蠕变试验方法－－以作用应力和累积变形量的比值 （蠕变模量）来定义其稳定性(5)轮辙试验－－模拟车轮荷载在路面上行驶而形成车 辙的构成试验方法3.提高高温稳定性的措施1)提高内摩阻力的方法(1)增加粗颗粒含量或减少剩余空隙率，使粗矿料形成空间骨架结构(2)采用具有丰富的棱角和发达的纹理构造，能形成紧密的嵌挤作用，有利于增强稳定性2)提高粘结力的方法(1)适当提高沥青材料的粘稠度（特别是采用改性沥青）(2)控制沥青与矿粉的比值，严格控制沥青用量(3)采用具有活性的矿粉，改善沥青与矿料的相互作用(4)在沥青中掺入聚合物（天然橡胶、合成橡胶、聚异丁 烯、聚乙烯等）沥青针入度试验沥青软化点试验沥青延度试验六、沥青路面的低温抗裂性沥青路面的低温抗裂性－－指沥青 混合料抵抗温度变化（降温）生 产的收缩应力的能力。按产生原因分类：1)低温开裂2)温度疲劳开裂3)温缩型反射裂缝1.影响低温抗裂性的因素(1)环境温度与荷载作用的时间；(2)沥青性质及沥青混合料结构；(3)抗拉强度与劲度模量。2.评价方法1)开裂温度预估－－通过某温度时沥青路面产生的拉应力与沥青混合料的抗拉强度的对比来预估路面的开裂温度。从而判断其低温缩裂的可能性。mixT

ST0(

T,t)

(T)dT

x(T)

2)变形与变形能力对比－－根据沥青面层的相对延伸率 与沥青混合料的极限相对延伸率对比，以判断沥青混 合料抗裂性。 认为开裂的主要原因是温度急骤下降时沥青混合料 的变形能力不足引起的。3)开裂统计法－－通过野外调查研究，建立低温开裂指 数与各种因素的统计关系，进而进行开裂性的评定

1

2

T1

T2

1

试验方法测定参数模拟现场条件易用性试验结果用于 力学模型对老化和水分 的适用性间接拉伸低温拉伸应力/应变特 性；抗拉强度不易间接中等常应变速率直 接拉伸拉伸应力/应变特性； 抗拉强度不易间接中等直接拉伸蠕变拉伸应力/应变特性； 抗拉强度不易间接中等梁弯曲应力/应变特性；抗拉 强度不易间接低等约束试件温度 应力低温温度应力特性；抗拉强度；断裂温度是易直接中等热胀缩系数热膨胀/收缩系数是易

间接（与拉伸应力/应变特性 联合应用）中等

*C积分能量释放率不易间接中等低温开裂试验方法评价3.提高沥青路面低温抗裂性的措施1)使用稠度较低、温度敏感性低的沥青2)减小空隙率，减缓沥青的老化3)增加沥青层厚度减少或者减缓路面开裂4)采用沥青路面面层上用沥青－橡胶混合料铺设10mm的 薄层，构成应力吸收膜，提高路面抗拉强度和减少温度 对路面开裂的影响。5)在沥青路面面层与基层之间，用沥青－橡胶混合料铺设应力吸收膜，能有效的防止路面的反射裂缝。6)在沥青中掺入橡胶等高聚物，也能大大提高混合料的低温抗裂性能。七、沥青路面的水稳性沥青路面的水稳性－－指沥青混合料抵水作用的能力。1.影响水稳性的原因(1)沥青混合料的空隙率(2)沥青与碎石之间的粘结力(3)没有路面结构排水和不设置有效的防水层(4)降水量、交通量和交通组成，以及行车速度。2.评定指标与方法1)沥青与矿料的粘附性试验2)沥青混合料的水稳性试验(1)浸水马歇尔试验；(2)浸水车辙试验；(3)冻融劈裂试验。沥青与矿料粘附性试验3.减少沥青路面水破坏的措施1)沥青面层的各层都用空隙率应不大于5%的沥青混凝土2)提高沥青与矿料的粘结力，加入消石灰和水泥、抗剥落剂等3)提高压实标准，增加现场空隙率控制指标4)路面结构中设排水层或防水层§10-3对沥青路面材料的要求

一、对原材料的要求1.沥青材料－－沥青标号选择应考虑道路所在地区的气候 条件、交通量以及混合料的类型2.粗集料－－对粗集料性质的要求主要有：强度、磨耗性、

形状、表面纹理及矿料同沥青问的粘附性等。3.细集料－－沥青混合科中的细集料可用天然砂、人工砂 及石屑。4.填料－－对矿粉不要求太细，过细了施工的和易性差， 对水的稳定性也降低，但过粗会使矿料与沥青问的作用 不充分，不利于性能的改善。

二、沥青混合料的组成设计1.沥青混合料配合比设计阶段包括：1)目标配合比设计阶段2)生产设计配合比设计阶段3)生产配合比验证阶段2.沥青混合料配合比设计内容：确定沥青混合料的材料品种、矿料级配和沥青用量3.配合比设计的目标：1)高温稳定性2)低温抗裂性3)耐久性4)抗滑性5)抗疲劳性6)工作度（施工的和易性）沥青混合料组成4.配合比的设计方法与步骤：1)材料准备：2)矿质混合料的配合比组成设计：(1)确定沥青混合料类型；(2)确定矿料的最大粒径D（根据层厚h）；(3)确定矿质混合料的级配范围；(4)矿质混合料配比计算。3)通过马歇尔试验确定沥青混合料的最佳沥青用量：(1)制备试件；(2)测定物理、力学指标；(3)马歇尔试验结果分析。a.绘制沥青用量与物理力学指标关系图；以沥青为横坐标，以密度、空隙率、饱和度、稳定度、流值为纵坐标。b.求取对应于稳定度最大值的沥青用量a1、对应于密度最 大的沥青用量a2以及对应于规定空隙率范围中值沥青用 量a3，并计算三者的平均值OAC1；c.求取各项指标符合沥青混合料技术要求的沥青用量OACmin～OACmax的中值OAC2；d.综合考虑OAC1和OAC2。确定最佳沥青用量。4)进行水稳性检验：5)抗车辙能力检验：§10-4沥青路面的施工与质量控制热拌沥青混合料施工沥青混合料摊铺机沥青混合料拌和沥青混合料拌和与运输§10-5弹性层状体系理论概述

一、基本假设（1）各层是连续的、完全弹性的、均匀的、各向同性的，以及位移和形变是微小的；（2）最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，其上各层厚度为有限、水平方向为无限大；（3）各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力、形变和位移为零；（4）层间接触情况，或者位移完全连续（称连续体系），

或者层间仅竖向应力和位移连续而无摩阻力（称滑动体 系）；（5）不计自重。二、解题方法由于层状体系和竖直荷载都轴对称于荷载轴，可以采用圆柱坐标来简化计算。在圆柱坐标(γ，θ，z)中，体系的微分单元上作用有：三个法向应力σγ(径向)、σθ(切向)、σz(竖向)三对剪应力τγz=τzγ，τγθ=τθγ，τθz=τzθ。当作用荷载为轴对称荷载时：τγθ=τθγ=0，τθz=τzθ=0。

r

zr

rz

0

rz;

;

z

zr

z•平衡方程•物理方程•几何方程

0

r

r

z

r

z

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1E1E

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§10－6沥青路面的破坏状态与设计标准

一、沥青路面的主要破坏模式1.沉陷－－路面在车轮荷载作用下,其表面产生较大凹陷变形（有时凹陷两侧伴有隆起现象）。2.车辙－－路面在行车轮带处形成凹陷（高级路面的主要破坏形式）。3.疲劳开裂－－路面在正常使用情况下，路表无显著永久变形而出现的裂缝。4.推移（剪切变形）－－沥青路面材料沿行车方向发生剪切或拉裂破坏而出现推挤和拥起的现象（拥包、波浪）。5.低温缩裂（反射裂缝）－－低温时，材料因收缩产生拉 应力超过材料的强度所致，同荷载因素无关。沿着路面 纵向一定距离出现的间隔性横向裂缝。6.松散和坑槽－－松散是路表面集料的松动、散离现象； 坑槽是松散材料散失后形成的凹坑。二、沥青路面的设计指标1.疲劳开裂面层底面拉应力(或拉应变)作为指标：水泥(或石灰等)稳定类基层：2.车辙（永久变形）采用荷载作用下路基路面结构层内永久变形的总和于等于容许永久变形量作为设计标准：lp

lp

r1

r1

r1

r1

r2

r2

r2

r2

有些设计方法，采用路基顶面的竖向压缩应变作为指标：3.路表回弹弯沉

z

z

采用荷载作用下的路表回弹弯沉量小于容许回弹弯沉量作 为设计标准：

le

le

以上三项指标为主要指标，具有全局性意义。4.面层剪切滑移面层结构中产生的剪应力小于等于特定环境下(主要是温度)材料的抗剪强度：5.面层断裂径向拉应力小于等于面层材料的抗拉强度：

r

r

该三项仅影响面层的次要指标，指导面层材料组成设计。6.低温缩裂这是一项同荷载因素无关的设计指标。低温时，面层材料因收缩受阻而产生的温度应小于等于 该温度时材料的抗拉强度：

rt

rt

§10-7沥青路面结构组合设计结构组合设计：按照当地设计前提条件（交通组成、环境、土基条件、材料特性），根据对路面的基本要求和设计原则，依照弹性层状体系理论对应力应变分析的结论，对用不同材料组成的路面各结构层进行合理安排。结构组合设计的原则：1.一般考虑1)路线、路基和路面要作总体设计；2)因地制宜、合理选材；3)方便施工、便于养护；4)分期修建、逐步提高；5)注意与排水设计相结合。2.根据各结构层功能选择结构层次3.各结构层模量和强度应同轮载应力和应变沿深度的分布相适应4.顾及各结构层本身的特性及其与相邻层次的相互影响5.考虑水温状况的影响6.适当的层数和层厚§10-8新建沥青路面的结构厚度计算

一、设计方法与计算图式我国现行沥青路面设计方法：以双圆竖直均布荷载作用下 的弹性层状连续体系理论为基础，对于二级及其以上等 级公路，以路表弯沉和沥青混凝土、半刚性基层底部拉 应力为设计指标；对于三级及其以下公路，以路表弯沉 为设计指标；对于重载交通路面宜检验沥青混合料的抗 剪切强度。计算图式二、设计弯沉的确定

轮载作用下双轮轮隙中心处的路表回弹弯沉值大小，反映了路基路面结构的整体承载能力。在达到相同损坏程度时，回弹弯沉值的大小同该路面结构的累计荷载重复作用次数(即使用寿命)成反比。弯沉测定方法：弯沉仪、自动弯沉仪、落锤式弯沉仪等。1.路表弯沉的变化规律第一阶段特点：弯沉减小第二阶段特点：弯沉不断增大为趋势第三阶段特点：弯沉以比较缓慢的速度增长，即稳定发展阶段2.使用期未不利季节的路表回弹弯沉容许弯沉值－－将路面于使用期末不利季节，在设计标准轴截作用下容许出现的最大回弹弯沉值。

容许弯沉值与路面使用寿命的关系可通过调查测试确定。路面破坏状况的确定取决于路面使用性能要求或达到使用性能要求的经济能力。我国外观等级分为五级，以第四外观等级作为路面临界破坏状态。外观等级外观状况路面表面外观特征一好坚实、平整、无裂缝、无变形二较好平整、无变形、少量发裂三中平整、无变形、有少量纵向或 不规则裂缝四较坏无明显变形，有较多纵横向裂 缝或局部网裂五坏连片严重龟（网）裂或伴有车 辙、沉陷沥青路面外观等级描述3.设计弯沉值路面容许弯沉值作为设计指标存在的问题：1)对于施工的检验标准不明确；2)设计指标与无损伤状态下的设计参数不一致。采用设计弯沉的意义：1)设计弯沉与路面设计参数相配合；材料设计参数是在材料无疲劳损伤时获得的，在路面设计计算时的路面的疲劳损伤不明显。2)设计控制与验收指标统一。使竣工验收时，路面结构的状态与标准有可比性。关系ld

l0

lR/AT

lR/1.2影响弯沉变化的因素:路基路面结构层的材料性质、施工因素、环境因素、 湿度、温度、结构组合、交通组合等。相对弯沉AT－－将竣工的路表弯沉l0取为1，将其后各 年标准状态下的弯沉值lT与l0的比值

AT

lT/l0设计弯沉ld与竣工验收弯沉l0及容许弯沉lR之间有下列设计弯沉值：根据设计年限内一个车道上预测通过的累计 当量轴次、公路等级、路面结构类型而确定的路表设计 弯沉值。式中：Ne－－设计年限内一个车道的累计当量轴次

Ac――公路等级系数；

As――面层类型系数；

Ab――路面结构类型系数(0.01mm)AcAsAb

0.2eld

600N

三、标准轴载与轴载换算标准轴载——我国路面设计以双轮组单轴载100KN为标 准轴载。即BZZ－－100。等效换算原则：1.换算以达到相同的临界状态为标准2.对某一种交通组成，不论以哪种轴载的标准进行轴载换算，由换算所得轴载作用次数计算的路面厚度是相等的。N

ccni(Pi812''')P

Ki

1①以设计弯沉值为设计指标及沥青层层底拉应力验算时：

K i

1P②当进行半刚性基层的层底拉应力验算时：在设计年限内，一个车道上的累计当量轴次Ne可按下式 计算：

t

Ne

N1

r四、综合修正系数应用弹性层状体系理论求得的理论值与实测弯沉值之间存在一定偏差。偏差呈现的规律：当路基刚度较低时，由理论公式算得的 面层厚度偏大；而当路基刚度较高时，则由理理论算得 的面层厚度偏薄。主要原因：路面的力学性质与弹性层状体系的假设存在一 定差别。力学计算模型、土基模量、材料特性和参数等 方面在理论假设和实际状态之间存在一定差异。)0.38(0)0.36综合修正系数F－－实际弯沉或实际弯沉系数与理论计 算弯沉或理论弯沉系数之比：综合修正系数F同实际弯沉值、土基回弹模量及轮载参 数的相关关系较密切：按设计弯沉计算厚度时，实际弯沉等于设计弯沉。

lslL

s

L

F

E P

Ls2000

F

1.63(πD

PE

10004

l(1

μ）

五、土基回弹模量值的确定①现场实测法：承载板方法：不利季节用刚性承载板在现场土基上实测

0～0.5mm（路基软弱时测至1mm）的变形压力曲线，按下式计算E0由实测回弹弯沉计算回弹模量200iI弯沉测定方法：选择典型路段测试回弹弯沉与承载板测 试回弹模量，建立回弹模量E0与回弹弯沉l0的关系。

2p

l0E0s(E0

Z

S)/K1②查表法（新建公路）：步骤：a.确定分界稠度；b.确定土的平均稠度；c.预测土基回弹模量值。③室内试验法：取代表性土样在室内根据w0条件下，求得小承载板模量值，考虑不利季节影响，乘以折减系数λ确定E0。④换算法：建立E0与压实度K，ωc的试验关系式，根据 土基稳定含水量时的ωc及压实度K可求得相应的E0。六、路面材料设计参数值路面材料参数测试方法：压缩试验、劈裂试验、弯拉试验等。确定材料参数考虑的因素：1)测试方法简便，结果比较稳定2)测得的模量值和强度应较好地反映各种路面材料的力学特性3)模量值和强度用于厚度计算时，应较好地与设计方法相匹配，设计厚度与实际经验相吻合。现规范进行沥青路面设计时：1)各层材料的计算模量均采用抗压回弹模量；2)沥青混凝土和半刚性材料的抗拉强度采用劈裂试验测得的劈裂强度；3)以弯沉计算厚度时，采用20℃的抗压模量；4)验算层底拉应力时，以15℃为标准温度，采用15℃的抗压模量；5)计算路表弯沉时，抗压回弹模量计算；6)计算层底应力时考虑模量的最不利组合；

计算；计算。E

E

ZaS计算层以下各层的抗压回弹模量E

E

ZaS计算层及以上各层的抗压回弹模量E

E

ZaS

七、结构层材料的容许拉应力结构层材料的容许拉应力是路面承受行车荷载反复 作用达到临界破坏状态时的最大疲劳应力。可按下式计算式中：σsp－材料由劈裂试验确定的极限强度（Mpa）

Ks－抗拉强度结构系数。

sp

Ks

R

对沥青混凝土：

0.09Ne0.22

Ac0.35Ne0.11

Ac

0.45Ne0.11

Ac

Ks

对无机结合稳定集料

Ks

对无机结合料稳定土类

Ks

式中：Ac－公路等级系数八、新建路面结构设计步骤①根据设计任务书要求，确定路面等级和面层类型，计算Ne和Ld②按路基土类与干湿类型，将路基划分为若干路段，确定土基E0.③根据已有经验和规范推荐的路面结构，拟定几种可 能的路面结构组合与厚度方案。根据选用的材料进 行配合比试验及测定各结构层的材料的抗压回弹模 量，劈裂强度，确定各结构层材料的设计参数。④根据设计指标采用多层弹性体系理论设计程序计算或验算路面厚度。⑤进行技术经济比较，确定采用路面结构方案。§10-9路面结构的剪应力计算面层在车轮垂直荷载与水平荷载共同作用下，其破坏 面上可能产生的剪应力应不超过材料的容许剪应力。

一、剪应力与抗剪强度抗剪强度容许剪应力

c

tg

KT

R

沥青混合料的抗剪切结构强度系数同行车荷载作用 有关：缓慢制动处紧急制动处

二、路面结构层材料的抗剪强度参数抗剪强度参数为粘聚力c和内摩阻角υ。采用三轴剪力仪进行试验测定。Nt0.150.35

AcKT

1.2

AcKT(0.5)

§10-10沥青路面改建设计路面补强设计工作内容：1)路面结构状况调查；2)弯沉评定；3)补强厚度计算

一、路面结构状况调查与评定目的：主要是了解路面现有结构状况和强度，据以判 断是否需要加强或预估剩余使用寿命，分析路面的 损坏原因及提出处理措施。调查内容：1)交通调查；2)路基状况调查；3)路面状况调查；4)路面修建和养护历史调查。l

E0路面承载能力评定：1)评定指标及测定方法

路表弯沉量反映了路基和路面体系的抗变形能力，它同路基的模量E0路面层模量E1之间大致存在下述关系：采用弯沉和曲率半径两项指标可以更全面地反映路基 路面结构的承载能力。2313

E1

l

(l

2)代表性弯沉值对测定弯沉值进行统计加工时，假定测定是在相同 条件下的等精度测量，测定结果的分布符合正态分布规律。llti

l

Z

Cv

l

1n

n i

l)i

1

n

1

100%

ni

13)测定季节对弯沉的影响在非不利季节测定时，实测弯沉值要乘以季节影响系数K1。K1值因地区、土质、路基干湿类型以及路面结构类型而异。4)加铺沥青层对原砂石路面弯沉的影响在原砂石路面测得的弯沉值上应乘以湿度影响系数K2，其值应根据对比测定或本地区的使用经验确定。

K3

exp

h

11

5)温度对弯沉的影响

当原路面为沥青面层时，需把不同温度时测定的结 果换算为标准温度20℃时的弯沉值，其换算系数或 弯沉温度修正系数为：l20lT1

T120

K3

exp

0.002h

20

T1

T1

a

bT0a

2.14

0.52hb

0.62

0.008hK3

但T1

20℃时但T1

20℃时

P100

P

6)测定用轴载对弯沉的影响（非标准荷载）

通过大量轻、重车弯沉对比测定，建立了弯沉和轴 载间的经验关系：0.87

il100

li7)计算弯沉值

考虑季节影响、湿度影响、温度影响以及测定用轴 型的影响后一个路段的计算弯沉为：

l0

l0

Z

S

K1K2K3

计算弯沉值反映了该路段路基路面结构的承载能力。路段划分原则：1)将原路面的破损形态、弯沉值、破损原因相近的划分为一个路段；2）在同一路段内，如局部路段弯沉值很大，可先修补补 强，在计算该段代表弯沉值时，可不考虑个别弯沉值大 的点；3）一般按1km为单位对路况进行评价，在水文、土质复杂或需要专门处理的软弱路段可视实际情况决定。二、路面补强计算经验法——以补强试验路资料为基础进行归纳总结的方法，其实用简便，但使用有一定的局限性。理论法——则以力学分析为基础，结合交通、环境和材料等特性，对理论计算结果进行修正的方法。我国现行路面设计规范对补强层厚度的计算都采用理论法。采用理论法计算补强层厚度的关键问题是如何确定原有路基路面体系的计算回弹模量。

原路面当量回弹模量的计算方法：原路基路面结构体系视作表面计算弯沉相等的弹性 均质体，利用弹性半空间体表面在圆形刚性承载板下的 荷载—弯沉关系式，并考虑计入承载板测定的弯沉与汽 车测定的弯沉间的差异及补强层材料的影响，各路段的 当量回弹模量值EZ可据各路段的计算弯沉值计算：m1－－轮板系数。若当地无对比试验资料，可取m1＝1.1

进行计算；m2－－原路面当量回弹模量扩大系数。m1m21000pD l0Ez

0.037

h

En

1

p

计算与原路面接触的补强层层底弯拉应力验算时0.25

0.25

i

1计算弯沉值及其他补强层层底拉应力时，m2＝1.0

三、补强厚度的计算计算补强层厚度时，设计方法与新建路面相同。m2

e第十一章水泥混凝土路面基本内容§11-1概述§11-2水泥混凝土路面构造§11-3水泥混凝土路面施工工艺§11-4其它类型混凝土路面简介§11-5弹性地基板体系理论概述§11-6水泥混凝土路面荷载应力分析§11-7水泥混凝土路面温度应力分析§11-8水泥混凝土路面板厚设计方法§11-9水