道路工程 37基垫层.ppt

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1、3.7 基（垫）层,3.7.1 稳定类基层与底基层稳定类基层（底基层）包括石灰稳定类基层（底基层）、水泥稳定类基层（底基层）和工业废渣稳定基层（底基层）。,无机结合料稳定路面,3.7.1.1 概述,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。,优点：稳定性好、抗冻性能强、结构本身自成板体,适用范围：基层、底基层（半刚性）,种类：石灰土、水泥土、水泥砂砾、石灰粉煤灰碎石等,缺点：耐磨性差,无机结合料稳定路面,3.7.1.2 石灰稳定类基

2、层（底基层）,在粉碎的土和原状松散的土（包括各种粗、中、细粒土）中掺入一定量的石灰和水，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称为石灰稳定类基层。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）。,石灰剂量：石灰质量/干土质量（内掺法）石灰质量/（干土质量石灰质量）（外掺法）,适用范围：各级公路底基层，二级以下公路的基层,1、石灰稳定土强度形成原理,无机结合料稳定路面,“I think you should be more explicit here in step 2.”,离子交换作用,结晶化作用,火山灰作用,碳酸

3、化作用,2、影响强度的因素,无机结合料稳定路面,各种成因的土都可以用石灰来稳定，但生产实践说明，粘性土较好，其稳定的效果显著，强度也高。当采用高液限粘土时施工不易粉碎；采用粉性土的石灰土早期强度较底，但后期强度也可满足行车要求；采用低液限土质时易拌和，但难以碾压成型，稳定的效果不显著。一般采用塑性指数1218的粘性土为好。经验证明，塑性指数小于12的土不宜用石灰稳定。,土质,灰质,石灰剂量,含水量,密实度,龄期,养生条件,2、影响强度的因素,无机结合料稳定路面,土质,灰质,石灰剂量,含水量,密实度,龄期,养生条件,4,4,5,5,钙镁石灰的分类,MgO（%）,20,13,20,13,0.125

4、mm累计筛余,1,1,0,1,1,0,0.71mm筛余,细度,4,4,4,4,4,4,含水量（%）,20,14,10,17,11,7,未消解残渣（%）,50,55,60,55,60,65,65,75,80,70,80,85,有效钙加氧化镁（%）,III,II,I,III,II,I,III,II,I,III,II,I,镁质消石灰,钙质消石灰,镁质生石灰,钙质生石灰,类别与指标项目,2、影响强度的因素,无机结合料稳定路面,石灰剂量对石灰土强度影响显著，石灰剂量较低时，石灰主要起稳定作用，土的塑性、膨胀、吸水量减小，使土的密实度、强度得到改善。随着剂量的增加，强度和稳定性均提高，但剂量超过一定范围时

5、，强度反而降低。常用的最佳剂量范围，对于粘性土及粉性土为8%14%；对砂生土则为9%16%。剂量的确定应根据结构层技术要求进行混合料组成设计。,土质,灰质,石灰剂量,含水量,密实度,龄期,养生条件,2、影响强度的因素,无机结合料稳定路面,水是石灰土的重要组成部分。它促使石灰土发生物理化学变化，形成强度；便于土的粉碎、拌和与压实，并且有利于养生。不同土质有不同的最佳含水量，需通过标准击实试验确定，并用以控制施工中的实际加水量。,土质,灰质,石灰剂量,含水量,密实度,龄期,养生条件,2、影响强度的因素,无机结合料稳定路面,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%，强度约

6、增减4%左右。而密实的土，其抗冻性、水稳定性也好，缩裂现象也少。,土质,灰质,石灰剂量,含水量,密实度,龄期,养生条件,2、影响强度的因素,无机结合料稳定路面,石灰土强度具有随龄期增长的特点。一般石灰土初期强度低，前期（12个月）增长速率较后期为快。,土质,灰质,石灰剂量,含水量,密实度,龄期,养生条件,2、影响强度的因素,无机结合料稳定路面,养生条件主要指温度与温度。养生条件不同，其强度也有差异。当温度高时，物理化学反应、硬化、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在5以上，并在第一次冰冻（35）到来之前1个月1个半月完成。养生的温度条件对石灰土的强度

7、也有很大影响。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。,土质,灰质,石灰剂量,含水量,密实度,龄期,养生条件,3、石灰土基层的应用,无机结合料稳定路面,石灰稳定土不但具有较高的抗压强度，而且也具有一定的抗弯强度，且强度随龄期逐渐增加。因此，石灰稳定土一般可以用于各类路面的基层或底基层。但石灰稳定土因其吸水性、透水性和水稳定性较差，不得做二级及二级以上各等级公路的基层和底基层。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和底基层。当低等级公路采用高等级路面时，也不宜用石灰稳定土做基层。,4、石灰稳定土基层缩裂防治,无机结合料稳定路面,1、控制压实含水量,2

8、、严格控制压实标准,3、0前1个月结束施工,4、重视初期养护,5、及早铺筑面层,6、掺60%70%集料,7、防止裂缝反射到面层,(1)设置联结层(2)铺筑碎石隔离过渡层,5、石灰土混合料设计,无机结合料稳定路面,石灰稳定土是由土、石灰和水组成的。混合料的组成设计包括：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。,石灰稳定细粒土的强度（MPa）和压实度标准,无机结合料稳定路面,石灰土的强度标准根据相应的公路等级和在路面结构中的层位而定，其值为在规定温度保湿养生6d、浸水1d后的无侧限抗压强度。石灰土混合料的设计步骤：制备同一种土样、不同石灰剂量的石灰土混合

9、料；确定混合料的最佳含水量和最大干压实密度（用重型击实标准试验），至少做三个不同石灰剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量。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。室内试验结果的平均抗压强度应符合下式要求：,6、石灰土底基层的施工,无机结合料稳定路面,1、石灰石灰必须合格；生石灰应在使用前710天进行充分消解成熟石灰粉，尽量缩短生石灰的存放时间。2、土IP=1218；粉碎土中1025mm团块的含量不得超过总重的5%。,备料,掺灰,路拌法施工,场拌法施工,整型,碾压,养生,6、石灰土底基层的施工,无机结合料稳定路面,1、按设计配

10、合比，在施工前1015天进行现场试配。标准养生6天，第7天泡水。2、考虑到石灰在施工过程中的损耗，允许实际用灰量可比设计值高出0.51%。（验收时，一般允许灰剂量1%）3、确定混合料的松铺系数。,备料,试配,路拌法施工,场拌法施工,整型,碾压,养生,6、石灰土底基层的施工,无机结合料稳定路面,1、粉碎并摊铺素土2、划方格掺灰3、拌和石灰土拌和应用拌和机，不得漏拌，也不得有素土夹层，,备料,试配,路拌法施工,场拌法施工,整型,碾压,养生,6、石灰土底基层的施工,无机结合料稳定路面,是在拌和站或料场集中拌和。拌和站用强制式拌和机等稳定土搅拌设备进行集中拌和；料场的集中拌和可用挖掘机等土方机械翻拌。

11、对场拌稳定料，上路摊铺前应检查混合料的有效钙、镁含量，如达不到要求时，应在运料前加料（消石灰）重拌。,备料,试配,路拌法施工,场拌法施工,整型,碾压,养生,6、石灰土底基层的施工,无机结合料稳定路面,1、边缘线2、路拱3、超高4、平整度,备料,试配,路拌法施工,场拌法施工,整型,碾压,养生,6、石灰土底基层的施工,无机结合料稳定路面,1、压实厚度一般控制在20cm2、控制好含水量3、注意压实方法4、严禁压路机调头、急刹车5、拌压间隔时间2d6、检查验收,备料,试配,路拌法施工,场拌法施工,整型,碾压,养生,6、石灰土底基层的施工,无机结合料稳定路面,一般都做得不好。1、洒水、覆盖，至少在保持潮

12、湿状态下养生7天，2、未覆盖的路段，应封闭交通，已覆盖的路段，如不能封闭交通，应限制车速30km/h。,备料,试配,路拌法施工,场拌法施工,整型,碾压,养生,7、碎（砾）石灰土底基层,无机结合料稳定路面,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。,混合料的最佳组成应是碎（砾）石掺入量占混合料总重的60%70%，而且要求碎（砾）石要有一定级配。按重型击实试验确定最佳含水量和最大干密度。,碎（砾）石灰土基层的施工方法和程序，可参照石灰土施工方法进行。,无机结合料稳定路面,3.7.1.3 水泥稳定类基层（底基

13、层）,（1）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，按照一定技术要求，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为水泥稳定类基层。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。水泥是水硬性结合料，绝大多数的土类（高塑性粘土和有机质较多的土除外）都可以用水泥来稳定，以改善其物理力学性质，适应各种不同的气候条件与水文地质条件。,无机结合料稳定路面,水泥稳定类基层的优点：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，所以应用范围很广。适用范围：水泥稳定土常用于路面结构的

14、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，只能用作底基层。在高等级公路的水泥混凝土路面板下，水泥土也不应做基层。（2）强度形成原理在用水泥来稳定土的过程中，水泥、土和水之间发生了多种非常复杂的作用，从而使土的性能发生了明显的变化。这些作用可以分为化学作用，物理-化学作用，水及水化产物的扩散、渗透作用，水化产物的溶解、结晶作用等。（3）影响强度的因素包括土质、水泥的成分和剂量、含水量、施工工艺过程等。,无机结合料稳定路面,（4）混合料组成设计水泥稳定土混合料组成设计与石灰稳定土基本相同。（5）水泥稳定粒料施工要点材料 a.普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥或火山灰水泥都可以使用，但

15、应选用终凝时间较长（宜在6h以上）的水泥。不宜用快硬水泥、早强水泥，禁用已受潮变质的水泥。宜采用标号较低的水泥。b.集料尺寸及级配组成符合规定。混合料设计 应根据指定的配比，在水泥稳定碎石层施工钱10-15d进行现场试配；按指定的水泥剂量为中档，另增上下浮动1%的水泥剂量两个档次，采用同一种集料级配按TJT 057-94规定的方法，对每种水泥剂量作为平行试验的试件数量应不小于9个，如该组试验结果的偏差系数大于15%时，则应重做试验，并找出原因，加以解释。试件在规定温度下保湿养生6d、浸水1d后，进行无侧限抗压强度试验。平均抗压强度应满足下式要求：,无机结合料稳定路面,利用工业废渣铺筑路面基层，

16、降低了工程造价，“变废为宝”，具有很大的经济意义。公路上常用的工业废渣有：火力发电厂的粉煤灰和煤渣，钢铁厂的高炉渣和钢渣，化肥厂的电石渣，以及煤矿的煤矸石等。工业废渣材料主要用石灰与之综合稳定，即石灰工业废渣材料，主要有石灰粉煤灰类及石灰其它废渣类。石灰稳定工业废渣基层具有：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。,3.7.1.4 工业废渣稳定基层,无机结合料稳定路面,（2）材料要求石灰 石灰的质量宜符合级以上技术指标。废渣材料 粉煤灰是火力发电厂燃烧煤粉产生的粉状灰渣。粒料（砾料）压碎值、颗粒最大粒径

17、及粒料所占比重均应符合规范要求。（3）混合料组成设计石灰工业废渣混合料的组成设计内容包括根据强度标准，通过试验选取适宜稳定的土，确定石灰与粉煤灰或石灰与煤渣的比例，确定石灰粉煤灰或石灰煤渣与土的比例（质量比），确定混合料的最佳含水量。混合料的设计方法和步骤，与石灰稳定类相同。（4）石灰煤渣类基层石灰煤渣（简称二渣）基层是用石灰和煤渣按一定配合比，加水拌和、摊铺、碾压、养生而成型的基层。二渣中掺入一定量的粗骨料便称三渣。掺入一定量的土，便成为石灰煤渣土。,（5）石灰粉煤灰类基层,无机结合料稳定路面,在二灰中掺入一定量的土，经加水拌和、摊铺、碾压及养生成型的基层，称二灰土基层。在二灰中掺入一定量的

18、碎石，经加水拌和、摊铺、碾压及养生成型的基层，称二灰碎石基层。石灰粉煤灰类基层施工，同石灰稳定土基层的施工。施工时，应尽量安排在温暖高温季节，以利于形成早期强度而成型。,石灰粉煤灰（简称二灰）基层是用石灰和粉煤灰按一定配比，加水拌和、摊铺、碾压及养生而成型的基层。,无机结合料稳定路面,3.7.2.1 粒料类路面力学性能（1）粒料类材料的强度构成矿料颗粒之间的联结强度，一般都要比矿料颗粒本身的强度小得多；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到破坏。因此，对于这种松散材料组成的路面结构强度，其矿料颗粒本身的强度固然重要，但是起决定作用的则是颗粒之间的联结强度。由材

19、料的粘结力和内摩擦角所表征的内摩擦力所决定的颗粒之间的联结强度，构成了路面材料的结构强度。纯碎石材料是按嵌挤原则产生强度；土-碎（砾）石混合料含土较少时，按嵌挤原则形成强度；而当含土量较多时，则按密实原则形成强度。,3.7.2 粒料类基层、底基层及垫层,无机结合料稳定路面,（2）粒料类材料应力-应变特性粒料类材料的显著特点之一是应力-应变的非线性性质，回弹模量值在很大程度上收竖向和侧向应力大小的影响。弹性模量决定于材料的级配、形状、表面构造、密实度和含水量等。一般密实度越高，弹性模量值越大；棱角多，表面粗糙者有较高模量；当细料含量不多时，含水量影响甚小。（3）粒料类材料的形变累积良好级配碎石在

20、保证良好的排水条件下，当应力作用次数达到10000次时，形变基本上不发展。但当应力较大，超过材料的耐久疲劳应力，则到一定的次数后，形变随应力作用次数增加而迅速发展，最终导致破坏。级配组成差的砾料，即使应力作用了很多次，仍继续有塑性形变的增长，但欲获得低的塑性形变，细料含量应小。,无机结合料稳定路面,3.7.2.2 粒料类路面、基（垫）层设计（1）级配碎石级配碎石是指粗、细碎石集料和石屑各占一定比例的混合料，当其颗粒组成符合密实级配要求时，称级配碎石。级配碎石可用未筛分碎石和石屑组配而成。级配碎石可适用于二级轻交通和二级以下公路的基层以及各等级公路的底基层。（2）级配砾石由粗细砾石集料和砂各占一

21、定比例组成的混合料，当其颗粒组成符合密实级配要求时，称级配砾石。天然砂砾符合规定的级配要求，而且塑性指数在6或9以下时，使其符合级配要求。含砂或土过多的砂砾，可采用筛除一部分砂或土的方法，使其符合级配要求。塑性指数偏大的砂砾，可加少量石灰降低其塑性指数，有时也可以用无塑性的砂或石屑进行掺配，使其塑性指数降低到符合要求。在天然砂砾中掺加部分碎石或轧碎砾石，可以提高混合料的强度和稳定性。天然砂砾掺加部分未经筛分碎石组成的混合料称级配碎砾石，其强度和稳定性介于级配碎石和级配砾石之间。,无机结合料稳定路面,（3）填隙碎石用单一尺寸的粗碎石作主骨料，形成嵌锁作用，用石屑填满石间的孔隙，增加密实度和稳定性

22、，这种结构称填隙碎石。填料碎石适用于各等级公路的底基层和二级以下公路的基层。（4）泥结碎石路面泥结碎石路面是以碎石作集料，泥土作填充料和粘结料，经压实修筑成的一种结构。泥结碎石面层常用厚度为8-12cm，面层、基层石料规格应符合规范的规定。（5）泥灰结碎石路面泥灰结碎石路面是以碎石作骨料，用一定数量的石灰和土作粘结料填缝，经压实修筑成的一种结构。因掺入石灰，其水稳定性比泥结碎石路面好。（6）磨耗层与保护层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，并提高路面的平整度。磨耗层应具有足够的坚实性与稳定性，通常多用坚硬、耐磨、抗冻

23、性强的级配粒料来铺筑。磨耗层厚度视地区而异，约为1-4cm。磨耗层由砂、土、碎石或砾石组成，应符合规范的规定。,无机结合料稳定路面,保护层铺在磨耗层之上，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的措施。厚度一般为0.5-1cm，多用粗砂、砂砾、石屑等。3.7.2.3 粒料基（垫）层施工要点（1）填隙碎石的单层铺筑厚度宜为10-12cm，最大粒径宜为厚度的倍。用作基层时，最大粒径不应超过60mm；用作底基层时，最大粒径不应超过80mm。填隙料可用石屑或最大粒径小于10mm的砂砾料或粗砂，主骨料和填隙料的颗粒组成可参照有关规范的规定。填隙碎石的压实度以固体体积率表示，用作底基层时，不应小于83%；用作基层时，不应小于85%。填隙碎石施工的工艺流程为：准备下承层施工放样摊铺粗骨料初压撒布石屑振动压实第二次撒布石屑振动压实局部补撒石屑及扫匀振动压实填满孔隙。施工方法分为干法施工和湿法施工。,无机结合料稳定路面,（2）级配碎（砾）石级配砾石或天然砂砾用作基层或底基层时，其颗粒组成应符合规范要求，且级配宜接近圆滑曲线。级配碎石路拌法施工的工艺流程为：准备下承层施工放样运输和摊铺未筛分碎石洒水使碎石润湿运输和撒布石屑拌和并补充洒水整型碾压。,