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无机结合料稳定类基层的刚度与沥青混合料面层相似

时间:2023-10-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:无机结合料稳定类基层具有较大的模量,称作半刚性基层。这类基层的刚度随材料组成的不同而在较大的范围内变化,且一般都大于沥青混合料面层在常温下的模量值,因此,比较有利于减小沥青层底面的受力。图8-3的结果实际上限制了基层的模量范围,可以认为基层的模量与面层的模量应该相近或相等,这意味着基层最好也采用沥青类材料,这可看作国外重交通沥青路面普遍采用沥青混合料作为基层的理论依据。

无机结合料稳定类基层的刚度与沥青混合料面层相似

沥青层下面的基层是承接沥青层传递下来的荷载并进一步向下扩散的主要层次,其主要作用是[5]

(1)进一步扩散来自面层的荷载,减小垫层功能层和土基所承受的竖向应力应变。

(2)减小面层与垫层或土基之间的模量比,以减小面层底面的弯拉应力和弯拉应变,延长面层的疲劳寿命。

(3)减缓土基不均匀变形或不均匀冻胀对面层的影响。

(4)为面层施工提供稳定的行驶面和工作面,保证面层施工的平整度

因此,基层应有足够的刚度、强度、稳定性和抗冰冻能力(冰冻或季节性冰冻地区)。基层材料可选用无机结合料稳定类材料,如水泥稳定碎石、石灰-粉煤灰稳定碎石、石灰土等;沥青稳定类材料,如沥青稳定碎石、ATB(Asphalt Treated Base)、沥青贯入碎石等;无结合料粒料类,如级配碎石、嵌锁式碎石等。

无机结合料稳定类基层具有较大的模量,称作半刚性基层。这类基层的刚度随材料组成的不同而在较大的范围内变化,且一般都大于沥青混合料面层在常温下的模量值,因此,比较有利于减小沥青层底面的受力。不过,也应避免基层刚度过大,以满足刚度协调原理的要求。

无机结合料稳定类材料与其他材料一样,在因温度降低而收缩的同时,还具有干燥后收缩的特点,极易造成自身的开裂。这种开裂将反映到面层表面上来,形成反射裂缝,这是半刚性基层的致命弱点。为了减少或延缓反射裂缝的产生,实践中从材料设计等方面入手采取措施减少半刚性材料的收缩,如控制水泥剂量和施工时的用水量、降低级配中细料的含量、采用骨架型级配等,或者采取结构性措施延缓基层裂缝的反射速度,如增大沥青层厚度或在沥青层和半刚性基层之间设置应力吸收层(SAMI)等。(www.xing528.com)

图8-3的结果实际上限制了基层的模量范围,可以认为基层的模量与面层的模量应该相近或相等,这意味着基层最好也采用沥青类材料,这可看作国外重交通沥青路面普遍采用沥青混合料作为基层的理论依据。当基层的模量较高时,模量沿路面结构深度的分布与荷载应力随路面结构深度的分布并不一致,呈现了模量分布的倒置;而当采用沥青混合料作为基层时,路面结构模量沿深度的分布与荷载应力沿深度的分布比较和谐,即便温度发生各种变化,也依然比较好地保持和谐,是一种比较理想的选择。

采用粒料等无结合料材料作为路面的基层也是可行的,这是国外常用的基层类型。

当基层采用沥青类材料或无结合料粒料时,通常也称为柔性基层。

虽然多种无结合料材料都可以作为路面的基层,但在具体选择时,还需要注意保持相邻层次的模量比不要太大,即下面层的模量不要小得太多,以避免上面层的底面出现过大的应力应变。根据应力分析和设计经验,面层和相邻基层的模量比保持在3~5以内为宜。

所需的基层厚度应根据交通繁重程度、基层类型以及垫层和土基的情况,通过计算分析而定。当基层厚度超过20~25 cm时,应分两层铺筑,形成所谓的上基层和下(底)基层。底基层的强度、刚度可以低于上基层,材料的组成和品质要求也可低于上基层。

应该严格限制基层材料中的含泥量,在砂石路面上加铺沥青层的场合尤其应该注意这一点。许多原先使用状况尚好的泥结碎石或级配碎石路面,在加铺沥青面层后反而迅速出现损坏。这种现象大多出现在潮湿路段上,主要是沥青面层不透气、路基和基层中集聚的水分或水汽不能通过面层蒸发出去的缘故[5]

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