第十章 柔性路面

1. 第十章 柔性路面 §10-1结合料稳定类、碎（砾）石类基（垫）层 §10-2沥青类路面材料及施工工艺 §10-3柔性路面损坏现象与设计指标 §10-4柔性路面结构组合设计 §10-5新建柔性路面结构层计算 §10-6旧路面补强厚度计算 §10-7路面防滑

2. 柔性路面是路面结构的主要类型 • 柔性路面类型很多，其力学特性与刚性路面不同 • 本章内容包括各类柔性路面的材料组成、材料配合比设计、路面结构组合设计与层厚的计算、各结构层次的施工技术要点与质量控制标准

3. §10－1 结合料稳定类、碎（砾）石类基（垫）层 结合料稳定类基层： 在各种粉碎或原状松散的土、碎（砾）石、工业废渣中，掺入适当数量的无机结合料(如水泥、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类混合料，以此修筑的路面基层称为无机结合料稳定基层。 无机结合料稳定材料的刚度介于柔性路面材料和刚性路面材料之间，常称之为半刚性材料。以此修筑的基层或底基层亦称为半刚性基层或半刚性底基层。在我国已建成的城市道路、高速公路和一级公路中，大多数路面采用了这种基层。 优点：稳定性好，抗冻性能强，结构本身自成板体。 缺点：耐磨性差，干缩，温缩，养生期长。

4. 无机结合料稳定材料的力学性质 主要表现为以下几方面： • 强度特征 • 应力-应变特性 • 疲劳特征 • 干缩特性 • 温度收缩特性

5. 抗压强度： 无侧限抗压试验→7d（28）无侧限抗压强度 随龄期不断增长 无机结合料稳定材料的力学性质——强度特征 抗拉强度： 小梁弯拉试验→抗弯拉强度 直接拉伸试验→直接抗拉强度 间接拉伸（劈裂）试验→间接拉伸强度（劈裂强度） ——无机结合料稳定类混合料的抗弯拉强度，MPa； ——无机结合料稳定类混合料的无侧限抗压强度，MPa；

6. 室内承载板试验→ p 2 1 无机结合料稳定材料的力学性质——应力-应变特性 三轴压缩试验→应力-应变关系曲线→非线性；在应力水平较低时，应力-应变曲线近似线性→回弹模量。 无机结合料稳定类材料的回弹模量值主要同土类、结合料剂量及龄期、侧限应力有关，在较大范围内变动。 p

7. 无机结合料稳定材料的力学性质——疲劳特征 疲劳破坏：是在小于材料极限强度的应力反复作用下所产生的累积破坏。 耐疲劳性能：是指某种材料对不同水平应力的反复作用的反应，它以不同应力水平达到破坏时的荷载反复作用次数（疲劳寿命）来表示。 疲劳试验方法： 弯拉疲劳试验、劈裂疲劳试验。 疲劳试验结果： 曲线→对数坐标→直线拟合

8. 无机结合料稳定材料的力学性质——干缩特征 干缩：无机结合料稳定类材料经拌和压实后，由于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。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引起材料体积收缩。 指标：干缩应变、干缩系数、干缩量、失水量、失水率。 影响因素：结合料的类型和剂量、被稳定（或处治）土的类别（细粒土，中粒土或粗粒土）、粒料的含量、小于0.5mm的细土含量、塑性指数、小于0.002mm的粘粒含量和矿物成分、制作（室内试件）含水量和龄期等。 稳定粒料类：石灰稳定类>水泥稳定类>石灰粉煤灰稳定类。 稳定细粒土：石灰土>水泥土和水泥石灰土>石灰粉煤灰土。 同一类半刚性材料：稳定细粒土>稳定粒料土>稳定粒料。

9. 无机结合料稳定材料的力学性质——温缩特征 温缩：组成半刚性材料的三个相，即不同矿物颗粒组成的固相、液相（水）和气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，即温度收缩。 影响因素：含水量、集料或土的含量、土的矿物成分、环境温度、龄期 温缩特性：石灰土砂砾（16.7×10-6）>悬浮式石灰粉煤灰粒料（15.3×10-6）>密实式石灰粉煤灰粒料（12.4×10-6）和水泥砂砾（5%~7%水泥剂量为10~10-6~15×10-6）。 修建初期： 温缩+干缩→养生保护

10. 无机结合料稳定材料基层 主要包括： • 水泥稳定类 • 石灰稳定类 • 石灰工业废渣类

11. 一、 水泥稳定类基层 • 概念 • 分类 • 特点 • 水泥稳定土强度形成原理 • 影响水泥稳定土强度的因素 • 水泥稳定土基层缩裂防治 • 水泥稳定土混合料组成设计 • 水泥稳定土基层施工

12. 1、概念 在粉碎的土或原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中，掺入适量的水泥和水，按照技术要求，经拌和摊铺，在最佳含水量下压实及养生成型，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。 水泥剂量＝水泥质量／干土质量 2、分类 水泥土、水泥砂砾、水泥稳定碎石 3、特点 稳定性好，抗冻性能强，结构本身自成板体；耐磨性差，干缩，温缩，养生期长。

13. 硅酸三钙：2C3S+6H20→C3S2H3+3CH 硅酸二钙：2C2S+4H20→C3S2H3+CH 铝酸三钙：C3A+6H2O→C3AH6 铁铝酸四钙：C4AF+7H20→C4AFH7 水泥的水化作用→ 离子交换作用 → 化学激发作用 → 碳酸化作用 → Ca2+→Na+、H+、K+ 4CaO·5SiO2·5H2O、4CaO·Al2O3·19H2O、3CaO·Al2O3·16H2O、CaO·A12O3·10H2O 4、水泥稳定土强度形成原理 土中加入水泥后，会发生一系列化学反应，最终使材料性能改变，强度和稳定性提高。

14. 5、影响水泥稳定土强度的因素 （1）土质 碎(砾)石和砂砾＞砂性土＞粉性土和粘性土。 （2）水泥品种及剂量 硅酸盐类水泥较好，铝酸盐水泥较差，优先选用终凝时间较长(6h以上)的低强度水泥。 水泥稳定土的强度随水泥剂量的增加而增长，但过多的水泥用量，不经济，易开裂，水泥剂量为4%～8%较为合理，具体应试验确定。 （3）施工及养生 达到最佳密实度的含水量，满足完全水化和水解作用的需要。 混合料须拌和均匀并充分压实。水泥土从开始加水拌和到完成压实的延迟时间要尽可能的短，一般要在6h以内。 湿法养生；养生温度愈高，强度增长得愈快。

15. 6、水泥稳定土混合料组成设计 水泥土的强度标准－混合料设计指标 水泥土的强度标准根据相应的道路等级和在路面结构中的层位而定，以7d无侧限抗压强度为标准。

16. 水泥稳定土混合料设计步骤： 1)制备同一种土样、不同水泥剂量的水泥稳定土混合料。 做基层用： 中粒土和粗粒土：3%、4%、5%、6%、7% 塑性指数小于12的土：5%、7%、8%、9%、11% 其他细粒土：8%、10%、12%、14%、16% 做底基层用： 中粒土和粗粒土：3%、4%、5%、6%、7% 塑性指数小于12的土：4%、5%、6%、7%、9% 其他细粒土：6%、8%、9%、10%、12% 2)确定混合料的最佳含水量和最大干密度(用标准重型击实试验)。 至少做三个不同水泥剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量，其余两个混合料的最佳含水量和最大干密度用内插法确定。

17. 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，根据强度标准，选定合适的水泥剂量。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，根据强度标准，选定合适的水泥剂量。 进行7d无侧限抗压强度试验，室内试验的平均抗压强度应符合下式要求： 工地实际采用的水泥剂量应比室内试验确定的剂量稍多一些，集中厂拌法施工时，可只增加0.5%；路拌法施工时，宜增加1%。 各原材料试验复习《道路建筑材料》

18. 7、水泥稳定土层施工 施工方法： 路拌法（主要适用于水泥稳定细粒土）和厂拌法（水泥与集料集中拌和，配备相应摊铺机械） 施工工序： ①准备下承层②施工放样③拌和厂拌和④运输与摊铺⑤整型和碾压⑥接缝处理⑦养生及交通管制

28. 施工要点： 宜用厂拌法拌制混合料，并用摊铺机摊铺；自加水拌和至碾压终了，时间宜在3～4h内；土应粉碎；配料准确；摊铺拌合均匀；宜夏季施工，施工期的最低气温应在5℃以上，冰冻地区应在第一次重冰冻(-3～-5℃)到来之前半个月到一个月完成。 • 完工验收检查项目： 压实度、强度、厚度、平整度、纵段高程、宽度、横坡、水泥灰量等。 注意检查方法、检查频率、质量评定方法。

29. 水泥稳定级配碎石基层施工工艺流程图

30. 二、 石灰稳定类基层 • 概念 • 分类 • 特点 • 石灰稳定土强度形成原理 • 影响石灰土强度的因素 • 石灰稳定土基层缩裂防治 • 石灰稳定土混合料设计 • 石灰稳定土层的施工

31. 1、概念 在粉碎的土和原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中掺入适量消解后的石灰和水，按照一定技术要求，经拌和后，在最佳含水量时摊铺、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。 2、分类 石灰土、石灰砂砾土、石灰碎石土。 3、特点 板体性好、具有一定的力学强度和水稳定性、抗冻性好、后期强度较高、就地取材、造价低，是较理想的路面基层结构。

32. 4、石灰稳定土强度形成原理 石灰加入土中，并在最佳含水量下压实，会发生一系列的化学和物理化学作用，主要有离子交换作用、结晶作用、火山灰作用、碳酸化作用等。从而使土的性质发生根本性的变化：塑限提高、压实性好、强度提高。 离子交换作用→ 结晶作用 → 火山灰作用 → 碳酸化作用 → Ca2+→Na+、H+、K+

33. 5、影响石灰土强度的因素 内引包括：土质、灰质、石灰剂量、含水量、密实度 外因包括：时间、温度、湿度、机械压实与行车作用 （1）土质 塑性指数为15～20的粘性土较好;粒料和砂性土不宜;有机质含量大不宜。 （2）灰质 消石灰粉或生石灰粉，Ⅲ级以上的技术标准，妥善保管 。 （3）石灰剂量 存在最佳石灰剂量，对于粘性土及粉性土为8%～14%；对砂性土则为9%～16%。

34. （4）含水量 通过标准击实试验确定最佳含水量。 （5）密实度 密实度在达到90％以后，每增减1％，强度约增减5％。 （6）拌和及压实 土的粉碎程度和拌和的均匀性；压实度（每增加2%，抗压强度平均增加14.1%）。 (7) 养生条件与龄期 温度高可使反应过程加快，一定的湿度为结晶和火山灰反应提供了必要的水。强度随龄期而缓慢增长，（28d－30%强度），强度增长期可达8～10年以上。典型缓硬性材料。

35. 6、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)温缩控制（温缩系数较干缩系数大4～5倍，施工季节。 4)重视初期养护 5) 及早铺筑面层 6)改善土质，掺加粗集料(砂砾、碎石等) 7) 防止基层裂缝的反射措施 ①设置沥青碎石或沥青贯入式联结层；②铺筑级配碎石过渡层；③土工织物夹层；④预裂； ⑤锯缝。

36. 7、石灰稳定土混合料组成设计 石灰土的强度标准－混合料设计指标 石灰土的强度标准根据相应的道路等级和在路面结构中的层位而定。在规定温度保湿养生6d、浸水ld后无侧限抗压强度标准见表。

37. 石灰土混合料组成设计步骤： 1)制备同一种土样、不同石灰剂量的石灰土混合料。 做基层用： 砂砾土和碎石土：5%、6%、7%、8%、9%。 塑性指数小于12的粘性土：10%、12%、13%、14%、16%。 塑性指数大于12的粘性土：5%、7%、9%、11%、13%。 做底基层用： 塑性指数小于12的粘性土：8%、10%、11%、12%、14%。 塑性指数大于12的粘性土：5%、7%、8%、9%、11%。 2)确定混合料的最佳含水量和最大干密度(用标准重型击实试验)。 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，其余两个混合料的最佳含水量和最大干密度用内插法确定。

38. 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。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。 4）试件养生7天（或28天），进行无侧限抗压强度试验，根据强度标准，选定合适的石灰剂量。 试件在规定温度(冰冻地区20±2℃，非冰冻地区25±2℃)下保湿养生6d，浸水1d，进行无侧限抗压强度试验，室内试验的平均抗压强度应符合 注意：工地实际采用的石灰剂量应比室内试验确定的剂量稍多一些，集中厂拌法施工时，可只增加0.5％；路拌法施工时，宜增加1％。

39. 8、石灰稳定土层施工 路拌法施工 ①准备下承层②施工放样③摊铺土和石灰④拌和与洒水⑤整型和碾压（接缝与调头处的处理）⑥养生 厂拌法施工 拌和－摊铺－碾压－养生 施工要点：配灰要准确、控制最佳含水量、按设计摊铺整形、拌合均匀、碾压密实、加强初期养护 生石灰提前5d消解，也可用磨细生石灰粉。

40. 材料用量计算 （1）消石灰与土由重量比换算为体积比 石灰体积：土的体积＝ 式中：p1，p2——土及消石灰的重量配合百分比； r1，r2——土及消石灰的天然松方干密度（Kg/m3)。

41. （2）土和消石灰松铺厚度 式中：h0,r0—石灰土压实厚度（cm），最大压实密度（kg/m3）； h1,h2—土及消石灰的松铺厚度(cm)； r1,r2—土及消石灰的天然松方干密度（Kg/m3)。 （土900～1100；消石灰450～500）

42. 例题： 已知：10％石灰土底基层，宽16m，压实厚度为15cm，试验得石灰土最大压实密度1680kg/m3；消石灰的天然松方干密度450Kg/m3；土的天然松方干密度1050Kg/m3。 解: 1)消石灰与土的体积比 石灰体积：土的体积＝ 2）土和消石灰松铺厚度 h1=21.6cm；h2=5.6cm 3)每延米消石灰用量 消石灰松铺厚度5.6cm，每平方米消石灰用量0.056m3，每延米消石灰天然松方用量0.056×16＝0.896m3。

44. 质量控制与检查验收标准 1）施工前的材料检查（基本实验） 2）施工过程中的质量控制 石灰剂量、含水量、施工操作与施工技术 3）竣工后的检查验收 外形检查与实测项目（检查频率与方法） 压实度、强度、厚度、平整度、纵段高程、宽度、横坡、含灰量等。

45. 厂拌法石灰土拌合工艺流程图

46. 石灰土路拌法施工工艺流程图

47. 二灰稳定级配碎石