铺面材料组成和其力学性质

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1、第五章铺面材料组成及其力学性质一、引言1、路面材料的类型l颗粒材料，粒料，无黏结材料l水硬性材料，水泥稳定类，石灰-粉煤灰稳定碎砾石，水泥、石灰稳定材料，其他（如钢渣，工业废渣等）l沥青类材料，沥青混凝土，沥青碎石，沥青稳定类材料l水泥混凝土2、应力-应变特性：模量E，这是主要力学分析参数3、强度特性：了解其自身的抗力，了解强度的来源4、变形特性：变形能力，可恢复的和不可恢复的变形，对平整度的影响5、疲劳特性：与寿命有关，与荷载作用次数有关6、耐久性：自然因素的影响，包括水的作用、水稳定性、抗剥落特性、抗冻融特性（温度）、自然老化、抗紫外线二、颗粒材料的工程

2、性质1、强度来源l强度来源n颗粒类材料由于无结合料的黏结，所以不是一个整体，是一个结构层，但自身是松散的。n不能承受拉应力的作用，可以受压或受剪切。黏结力为零。n内磨檫力提供了抗剪切强度，但取决于粒料的纹理、密实度、颗粒形状、级配等因素l颗粒材料的几种组成状态n骨架结构，不含或很少细料（<0.074）的状态，见图：强度来源于接触部位的摩擦力，对集料强度要求高；水稳定性好，透水性好，无冻敏n骨架-填充结构，见图：强度来自于摩擦力，抗剪切强度有所提高；密度高，透水性差，可能是冻敏的，取决于填充料；不耐冲刷。三渣多属于这种结构。n悬浮结构，粗集料悬浮于细集料之中，

3、见图：强度取决于填充料；密度高，不透水，水敏，冻敏，不耐冲刷l压碎值、形状与透水性n压碎值取决于集料的强度和形状，压碎值不足的危害是很大的，产生变形和强度问题n即便是基层、底基层等层次，虽然整体受力较小，但局部接触应力可能很大，仍需要限制压碎值n过于密实碎可提高强度，但可能会牺牲水稳定性、温度稳定性和抗冲刷能力，设计者应设法平衡强度与稳定性之间的关系n形状可能会影响压碎值，所以采用测试压碎值的集料的形状应符合要求。集料生产过程中的内部裂纹会影响压碎值l级配要求，应满足一定的级配要求，可参见有关手册或规范l测试与计算n测试采用三轴试验n计算：2、应力-应变关系

4、更正：P44，倒14行，减小应为增大l测定方法：三轴试验l应力-应变关系ε注意：该曲线与土的应力-应变曲线的区别l粒料的模量与其应力状态有关n，θ为主应力之和，，k为系数，k1=7.0-15.7，k2=0.46-0.64。见图n由于σ1与σ3有关，所以模量还可以表示为：l荷载-弯沉关系，随着荷载（弯沉）的增大，模量在增加P破坏点ll设计中的考虑n粒料模量的取值比较困难，因为E=F（应力，棱角，纹理，密度），设计中无法考虑这么详细n1、变形累计，P51，图5-11l与土的变形累计规律类似l当较小时，趋于缓慢稳定增加l当较大时，急剧增加l随增加，稳定的增加2、泊

5、松比一般0.2-0.5，一般取0.25-0.35三、稳定类材料（石灰土，水泥土，水泥碎石，三渣）1、强度特性l强度来源黏结力，内摩擦力l当采用黏结力、内摩擦力的概念时，总与剪切有关，，P52式5-8有误，lg应为tg。实际上，黏结力和内摩擦力提供了各种强度。l测试方法n三轴压缩试验，P45图5-2n梁式试件，4点加荷法，三分点加荷试验，P45图5-2n劈裂试验，间接拉伸试验，图l同样三种组成状态。由于是整体性材料，所以同样应注意其水稳定性。细集料（结合料）含量越多，越容易冲刷。在满足填充要求的前提下，应尽量减少细集料的用量。强度不是唯一的标准。l级配一般采用

6、骨架-填充结构2、三轴压缩状态下的应力-应变关系lσ-ε关系与土的类似（P35，图4-1），见下图，应变随荷载的增大而迅速增大l同样，为应力偏量的函数l在应力级位较小时，近似直线，E为常数l与粒料的σ-ε关系有很大不同，凹向相反，悬浮结构的粒料可能相似（如果细料类似土的话），这反映了黏结型与嵌锁型的区别3、梁式弯拉状态下的应力-应变关系l梁式试件是半拉半压的受力状态，性质应处于拉、压之间，所得模量略小于三轴l不反映侧限力的影响l应力-应变曲线与上图类似，但损坏区域更明显，速度更快1、影响因素l结合料的剂量和活性l龄期l集料的类型（土）2、参考值域l水泥土：E

7、=（0.7-7）*Mpa，μ=0.15-0.35l水泥稳定碎石：（7-28）*Mpa，μ=0.15-0.203、变形特性：累计永久变形忽略不计4、疲劳特性l概念n疲劳是指材料在低于极限荷载的英里作用下发生破坏，是重复荷载作用下微裂纹的扩展，重复荷载作用的大小不可太大。疲劳反映了路面的寿命，反映了小吨位荷载作用下的数千万次的重复作用，滴水穿石的效果。疲劳设计是路面设计的重要概念，是路面设计的重要特点。n疲劳寿命：指从开始加载至损坏时的荷载作用次数；通常采用梁式试件测量，四点加荷法。所施加的应力实际上就是破坏时的应力，成为疲劳强度。n疲劳极限：当荷载小于一定数值

8、时，材料永远不会发生疲劳损坏，这个数值曾经定义为10