路面结构层和常用材料.ppt

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1、路面结构层和常用材料,水泥混凝土,沥青混合料,复合式路面,粒料面层,块料面层,面层材料,强度高，刚度大，稳定性好，使用寿命长，适应的交通量大,以碎石为集料，沥青为结合料，如沥青混凝土、沥青碎石、SMA、乳化沥青碎石、沥青贯入碎石、沥青表面处治、Superpave等,以土作为结合料的各种碎石或砾石混合料，如泥结碎石、级配砾石等,由水泥混凝土嵌锁式块料，整齐或半整齐块石、其他材料块料铺筑而成。,由水泥混凝土作下面层，沥青混合料或水泥混凝土作上面层组成。经久耐用的优质面层。,抗 滑 层,用作防止雨水渗入的封层和厚度不超过3厘米的磨耗层在路面力学计算中不作为一个独立的层次来看，但作用不可忽视。,砂石路

2、面,基 层,基层位于面层下面的一个层次。主要承受来自于面层的垂直力，并将力传递到底基层、垫层或土基上。基层是承重层。具有良好的扩散应力的能力。应具有足够的强度和一定的刚度，具有一定的水稳定性。基层表面要有较好的平整度，这是保证面层平整性的基本条件。,基 层,修筑基层的材料主要有结合料稳定类(有机结合料和无机结合料）和无机结合料的粒料类及刚性类。1、有机结合料主要包括热拌沥青碎石或乳化沥青碎石混合料、沥青贯入碎石等。（柔性）2、无机结合料稳定类包括水泥稳定类、石灰稳定类及工业废渣稳定类材料。（半刚性）3、粒料类主要包括泥结碎石、泥灰结碎石、填隙碎石、级配碎（砾）石等。（柔性）4、刚性类：贫水泥混

3、凝土和碾压混凝土等。（刚性）根据使用性能也可分为、刚性基层、半刚性基层和柔性基层。,基 层,基层厚度太厚时，为保证工程质量可分为两层或三层铺筑。当采用不同材料修筑基层时，基层的最下层称为底基层，对底基层材料质量的要求较低，可使用当地材料来修筑。上基层和下基层。,蓄水、排水、隔热、防冻而设,垫层,在地下水位较高地区铺设的能起隔水作用的垫层称隔离层,在冻冻较深地区铺设的能起防冻作用的垫层称防冻层,修筑垫层的材料，强度要求不一定高，但水稳定性和隔温性能要好。,一类是由松散粒料，如砂、砾石、炉渣等组成的透水性垫层,另一类是用水泥或石灰稳定土等修筑的稳定类垫层,垫层材料,垫 层,一般公路：基层宽度每侧宜

4、比面层宽25cm，底基层每侧比基层宽15cm。在多雨地区，因粒料底基层透水性好，宜铺至路基全宽，以利于排水。高速与一级公路：基层和底基层宽度应分别比上层宽出10cm和15cm。二级及以下的公路路肩横坡比路拱大1%，干旱区可相同。,基层、底基层常用材料,基层、底基层常用材料,在集料或粉碎的（或原来松散的）土(包括各种粗粒土、中粒土和细粒土)中，掺入一定量的无机结合料（包括水泥、石灰和工业废渣等）和水，经拌和得到的混合料经摊铺压实及养生后，当其抗压强度和耐久性符合规定要求时，称为无机结合料稳定类；以此修筑的路面结构层称为无机结合料稳定类结构层。（半刚性材料）（半刚性基层或底基层）,半刚性类（无机结

5、合料稳定类）,结构层具有稳定性好、抗冻性能强、结构本身自成板体等特点，广泛用于修筑路面结构的基层和底基层。但其耐磨性差，不宜用作面层。,抗拉强度远小于其抗压强度，强度愈大则刚度愈大，其疲劳寿命就愈长,水分挥发和混合料内部的水化作用，混合料的水分会不断减少，引起收缩,无机结合料稳定土的外观胀缩性是三相的不同的温度收缩性的综合效应的结果,温缩特性,干缩特性,疲劳特性,应力-应变特性,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,无机结合料的力学特性,石灰稳定类水泥稳定类石灰粉煤灰稳定类,水泥稳定类石灰粉煤灰稳定类石灰稳定类,水泥稳定类,用水泥稳定级配碎石、未筛分碎石所得到的混合料称为水

6、泥稳定碎石（水稳）用水泥稳定级配砂砾、天然砂砾得到的混合料称为水泥稳定砂砾（水泥砂砾）用水泥稳定粗粒土所得到的混合料称为水泥碎石土用水泥稳定中粒土所得到的混合料称为水泥砾石土用水泥稳定细粒土所得到的混合料，简称水泥土；用水泥和石灰、水泥和粉煤灰稳定某种土得到的混合料，简称综合稳定土。,在集料或粉碎的（或原来松散的）土(包括各种粗粒土、中粒土和细粒土)中，掺入足够数量的水泥和水，经拌和得到的混合料经摊铺压实及养生后，当其抗压强度符合规定要求时，称为水泥稳定类材料。,水泥稳定类,水泥稳定类材料可适应于各种交通类别的道路基层和底基层，但水泥土不应用作高等级沥青路面的基层，只能作底基层。在高等级公路的

7、水泥混凝土面板下，水泥土也不应作基层。,良好的力学性能和板体性，适应性强，良好的整体性、足够的力学强度、水稳定性和抗冻性,适用场合,石灰稳定类,用石灰稳定细粒土得到的混合料，简称石灰土。用石灰稳定粗粒土或中粒土得到的混合料，视所用原材料而定，原材料为天然砂砾土时，简称石灰砂砾土；原材料为天然碎石土时，简称为石灰碎石土。用石灰土稳定级配砂砾(砂砾中无土)或级配碎石(包括未筛分碎石)时，也分别简称石灰稳定砂砾和石灰稳定碎石。同时用石灰和水泥稳定某种土得到的混合料，简称综合稳定土。,在集料或粉碎的（或原来松散的）土(包括各种粗粒土、中粒土和细粒土)中掺入足够数量的石灰和水，经拌和得到的混合料经摊铺压

8、实及养生后，当其抗压强度符合规定要求时，称为石灰稳定类材料。,石灰稳定类,石灰稳定类材料一般可以用于二级和二级以下公路路面的基层。但石灰稳定类材料的收缩裂缝多、水稳定性较差，不应作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它地区的过湿路段，也不宜采用石灰稳定土作基层。石灰稳定类材料也不得用作二级公路高级路面的基层。,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。,适用场合,石灰工业废渣稳定类,石灰和粉煤灰稳定细粒土(含砂)得到的混合料，简称二灰土。用石灰和粉煤灰稳定级配砂砾(砂砾中无土)和级配碎石(包括未筛分碎石)时，分别简称为二灰

9、砂砾和二灰碎石。,用一定比例的石灰与这些废渣中的一种或两种经加水拌和、压实和养生后得到的混合料，当其抗压强度符合规范规定要求时，称为石灰工业废渣稳定类(简称石灰工业废渣)。,工业废渣包括：粉煤灰、炉渣、煤渣、高炉矿渣(镁渣)、钢渣(已经过崩解达到稳定)、镁渣、煤矸石和其他粉状废渣。,石灰工业废渣稳定类,石灰工业废渣稳定类适用于各级公路的基层和底基层，但二灰土不应用作高级沥青路面的基层，而只用作底基层。在高速和一级公路上水泥混凝土面板下，二灰土也不应用作基层。,适用场合,半刚性类基层总结,水泥稳定集料类、二灰稳定集料类适用于各级的基层、底基层,水泥类 优于 二灰类 优于 石灰类碎 石 优于 碎砾

10、石 优于 砾 石 优于 土,冰冻地区、多雨潮湿地区，二灰稳定集料类宜用于高速、一级的底基层,水泥土和二灰土宜用于各级公路的底基层，不应作为高级沥青路面和水泥混凝土面板的基层,石灰稳定类材料宜用于各级公路的底基层及三、四级公路的基层，作为二级公路的基层要视路面的好坏，路面好，不行,无粘结粒料类（碎石、砾石类）,无粘结粒料类（碎石、砾石类）,无粘结粒料类（碎石、砾石类）,嵌锁型的碎石结构层包括泥结碎石、泥灰结碎石、水结碎石、填隙碎石；级配型的碎(砾)石结构层包括级配碎石、级配砾石，符合级配要求的天然砂砾,碎石、砾石类结构层是用粗、细碎(砾)石、粘土(或不含粘土)按照嵌挤原则或级配原则铺筑而成的结构

11、层。,无粘结粒料类（碎石、砾石类）,级配原则是采用颗粒大小不同的矿料按一定比例配合，并掺入一定数量的结合料，拌制成混合料，经过摊铺、碾压而形成的路面结构层。这种混合料符合最佳级配原理，具有较大的密实度。其强度来源于内摩阻力和粘结力，但由于矿料没有较强的嵌挤锁结作用，以及受结合料的影响，一般来讲内摩阻力较小。,嵌挤原则是采用分层撒铺矿料(每层矿料的粒径基本相同)并经严格碾压而成的路面结构层(或采用尺寸大致均一的开级配矿料进行拌和)。用这种方法修筑的路面，其强度构成主要依靠矿料之间相互嵌挤锁结作用而产生的较大内摩阻力。粘结力虽然也是需要的，但仅起着辅助作用。,无粘结粒料类（碎石、砾石类）,碎、砾石

12、路面结构强度形成的特点,矿料颗粒之间的联结强度，比矿料颗粒本身的强度小得多,在外力作用下，材料将在颗粒间产生滑动和位移，失去承载能力而遭致破坏,矿料颗粒本身强度固然重要，但是起决定作用的则是颗粒之间的联结强度,属于松散材料,无粘结粒料类（碎石、砾石类）,适用场合：碎、砾石类结构层既可作面层，也可作基层或底基层。由于碎、砾石结构层的平整度较差，易扬尘，雨天还易泥泞，用它作面层时适用于四级公路的面层。级配碎石适用于各级公路的基层和底基层。级配砾石、级配碎砾石以及符合级配、塑性指数等技术要求的天然砂砾，可用作轻交通的二级和二级以下公路的基层，也可用作各级公路的底基层。填隙碎石适用于各级公路的底基层和

13、三、四级公路的基层。就力学性质和稳定性而言，级配碎石是级配集料中最好的材料，也是无结合料材料中最好的材料；级配砾石则是级配集料中最次的材料；级配碎砾石则处于两者之间。,无粘结粒料类（碎石、砾石类）,泥结碎石结构层是以碎石作为骨料，粘土作为填充料和结合料，经压实修筑成的一种结构。,泥灰结碎石结构层是以碎石为骨料，用一定数量的石灰和土作填充料和结合料修筑的碎石结构。,适用于四级公路的面层，并宜在其上设置砂土磨耗层和松散保护层。亦可用作三四级公路的基层。,粒料类总结,级配碎石可用于各级公路的基层和底基层,作面层均适用于四级公路的面层,级配碎砾石、级配砾石、级配砂砾可用于轻交通的二级及三、四级公路的基

14、层和各级公路的底基层,泥结碎石和泥灰结碎石适用于三、四级公路的基层,填隙碎石适用于三、四级公路的基层和各级的底基层,常用的沥青类,沥青类,热拌沥青混合料,微表处,冷拌沥青混合料,沥青贯入式,沥青表面处治,热拌沥青混合料类型,沥青混合料是由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料的总称,热拌沥青混合料类型,沥青混凝土混合料是由适当比例的粗集料、细集料及填料按连续级配的原则组成符合规定级配的矿质混合料，与沥青在较高温度下拌和而制成符合相应技术标准要求的沥青混合料，简称沥青混凝土(Asphalt Concrete，以AC表示)。,沥青混凝土的矿料级配属连续型密级配，压实混合料空隙率相对较小。,沥青混凝土AC

15、适用于做各级公路的面层。对高速公路、一级、二级公路的表面层、中面层及下面层应采用沥青混凝土。,19.0 mm,25.0 mm,37.5 mm,9.5 mm,4.75 mm,12.5 mm,沥青碎石,沥青碎石是由几种大小不同的矿料，掺少量矿粉或不加矿粉，用沥青作结合料，均匀拌合，经压实成型的路面，间隙大，强度以嵌挤为主，粘结为辅。,结构特点：高温稳定性好，路面不易产生波浪，裂缝少。对石料和沥青规格要求较宽，易满足。路面保持粗糙，有利于行车安全。空隙大，易透水，粘结力差，易松散，耐久性差。,指适当比例的粗集料、细集料及少量填料（或不加填料）与沥青结合料拌和而成的半开级配沥青混合料,由粗集料嵌挤组成

16、，细集料及填料较少，属骨架空隙结构型沥青混合料。排水式，只能用于路面排水性基层。,开级配18%ATPB,半开级配612%AM,密级配36%ATB,指当粗集料粒径较大，按密实级配原理设计组成的各种粒径的矿料与沥青结合料拌和而成的混合料。,沥青稳定碎石,细料少，只有少量填料或不掺矿粉，沥青用量较小，空隙率大，属嵌锁结构，故热稳定性好，在低温不宜开裂，但透水性大，强度和耐久性不如沥青混凝土,可用于沥青路面面层，也可用于路面基层,沥青碎石透水路面,沥青混凝土,热拌沥青混合料类型,沥青玛蹄脂碎石混合料(Stone Mastic Asphalt，简称SMA)是由高含量粗集料、高含量矿粉、较大沥青用量、低含

17、量中间粒径颗粒组成的骨架密实结构型沥青混合料。除这些常用材料种类外，沥青改性剂、纤维等也是重要的组成成分。,高含量的粗骨料在混合料中直接接触、相互嵌挤构成的骨架，在车辆荷载的作用下，不产生或只产生微小的永久性变形，具有抗滑、耐磨、密实耐久、抗疲劳、抗高温车辙等性能。,沥青玛蹄脂碎石路面可作为高速公路、一级公路的高级路面。沥青玛蹄脂碎石混合料用作沥青面层的上面层材料时，其厚度一般为34.5cm。,改性沥青是指添加了橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细了的胶粉等改性剂，或采用对沥青进行轻度氧化加工，从而使沥青的性能得到改善的沥青混合物。用它铺设的路面有良好的耐久性、抗磨性，实现高温不软化，低温不开裂。,

18、热拌沥青混合料类型,排水式沥青结构层是指用大空隙的沥青混合料铺筑，能从内部排走路表雨水，具有防滑、抗车辙及降低噪声的路面结构层。主要由粗集料嵌挤，细集料及填料较少，设计空隙率大于18%，是骨架空隙型沥青混合料。,可分为排水式沥青磨耗层（以OGFC表示）、排水式沥青碎石基层（以ATPB表示）。,多孔隙沥青路面适合于人口稠密、雨水较多地区的高速公路。它的造价比普通沥青混凝土路面略高。多孔隙沥青混合料面层厚度一般在35cm范围，面层越厚，减噪效果越明显。,乳化（冷拌）沥青混合料,乳化沥青碎石混合料适用于三级及三级以下公路的沥青面层，二级公路的罩面施工以及各级公路沥青路面的联结层或整平层。乳化沥青碎石

19、混合料路面的沥青面层宜采用双层式：下层采用粗粒式乳化沥青碎石混合料，上层采用中粒式或细粒式乳化沥青碎石混合料。单层式只适用于少雨干燥地区或半刚性基层上使用。在多雨潮湿地区必须作上封层或下封层。,冷拌沥青混合料是由乳化（改性乳化沥青）或液体沥青与矿料在常温状态下拌合而成的常温沥青混合料，一般为密级配,沥青贯入式,应设置封层，封层可分上封层和下封层，厚度约1cm。封层材料可用单层式沥青表面处治或沥青砂一般情况下，适用于三级、四级公路的沥青面层；沥青贯入式路面宜作中、重等交通公路沥青混凝土路面的基层、底基层和改建工程的调平层。,沥青贯入式是在初步压实的碎石（或破碎砾石）上，分层浇洒沥青、撒铺较细的石

20、料嵌缝，或再在上部铺筑热拌沥青混合料封层，经压实而成的沥青结构层。这种路面强度较高，温度稳定性好，但是孔隙比较大，易透水。,沥青表面处治,作用：抵抗车轮磨耗，增强抗滑和防水能力，提高平整度，改善路面的行车条件。按嵌锁原则修筑。适用于三级、四级公路的面层,沥青表面处治是用沥青和集料按层铺法施工，按层铺的次数及厚度可分为：单层式（厚度1.01.5cm）、双层式（厚度1.52.5cm）、三层式（厚度2.53.0cm）。,微表处,分为MS-2型和MS-3型两种，单层厚度分别为46mm和810mm。MS-3型微表处适用于高速公路、一级公路的罩面；MS-2型微表处适用于中等交通量高速公路，一级公路、二级公

21、路的罩面。,微表处是用一定级配的石屑或砂、填料（水泥、石灰、粉煤灰、石粉等）与聚合物改性沥青、外掺剂和水，按一定比例拌制成流动型沥青混合料，再均匀洒布于路面上形成的沥青封层。,沥青类路面总结,热拌沥青混凝土可用于各级公路的面层,宜高速、一、二级,贯入式沥青碎石、沥青表处、冷拌沥青混合料可用于三、四级公路的面层,沥青碎石类ATB和AM可作高速公路的面层和基层，ATPB作基层,沥青玛蹄脂碎石作高速公路、一级公路的面层。OGFC可作高速公路的面层。,复习思考题,1.水泥稳定碎石混合料应用于公路路面基层，属于（）基层。A粒料类；B刚性类；C柔性类；D半刚性类,2.以下基层属于半刚性类基层的有（）。A水

22、泥稳定碎石；B泥结碎石；C沥青稳定碎石；D石灰稳定砂砾,复习思考题,3.贫混凝土基层属于（）基层。A其他类；B刚性类；C柔性类；D半刚性类,4.以下基层属于柔性基层的有（）。A沥青贯入碎石；B级配碎石；C沥青稳定碎石；D石灰稳定碎石,复习思考题,5.沥青稳定碎石应用于公路路面基层，属于（）基层。A粒料类；B刚性类；C柔性类；D半刚性类,6.以下基层属于刚性类基层的有（）。A水泥稳定碎石；B水泥石灰稳定碎石；C水泥混凝土；D连续配筋混凝土,复习思考题,7.填隙碎石混合料应用于公路路面基层，属于（）基层。A其他类；B刚性类；C柔性类；D半刚性类,8.沥青贯入碎石混合料应用于公路路面基层，属于（）基层。A粒料类；B刚性类；C柔性类；D半刚性类,复习思考题,9.以下材料可以作为高速公路基层的有（）。A水泥稳定碎石；B贫混凝土；C水泥稳定细粒土；D石灰稳定砂砾,10.以下材料可以用作高级路面基层材料有（）。A水泥稳定砂砾；B石灰粉煤灰稳定砂砾；C水泥稳定土；D填隙碎石,复习思考题,11.以下材料可以作为高级路面基层的有（）。A级配碎石；B沥青碎石；C乳化沥青碎石；D连续配筋混凝土,12.二灰土可以作为高速公路的（）。A底基层；B基层；C底基层或基层；D面层,