案例10 半刚性基层和底基层强度评定

教案项目十一半刚性基层和底基层材料检测一、教学目标：1.了解半刚性基层和底基层的定义和特点；2.学习半刚性基层和底基层材料的检测方法和标准；3.掌握半刚性基层和底基层材料检测的注意事项；4.培养学生做实验、分析实验结果、解决问题的能力。

二、教学内容：1.半刚性基层和底基层的定义和特点；2.半刚性基层和底基层材料的检测方法和标准；3.半刚性基层和底基层材料检测的注意事项。

三、教学过程：1.导入：通过展示一段已施工好的半刚性基层或底基层的照片，引发学生对半刚性基层和底基层的兴趣，让学生提出对基层材料的检测的问题。

3.教学重点：介绍半刚性基层和底基层材料的检测方法和标准。

讲解半刚性基层和底基层材料的检测仪器和设备，以及检测过程中需注意的事项。

通过实验演示，让学生清楚了解各个步骤的操作方法和注意事项。

4.教学扩展：通过选取几个典型的材料检测实验例子，让学生分析实验结果，并对不合格的材料进行原因分析和改进措施提出建议。

通过这个环节，培养学生的实验操作能力、观察分析能力和问题解决能力。

5.课堂小结：对本节课的内容进行总结，提醒学生复习巩固知识，并激发学生的思考。

教师可以随机提问学生，检查学生对本节课内容的理解和掌握情况。

四、教学评价方式：通过课堂讨论和实验结果分析，教师评价学生对半刚性基层和底基层材料检测方法和标准的掌握情况，以及对材料检测结果的分析和问题解决能力。

五、教学资源准备：1.纸质教材及课件，包含半刚性基层和底基层的定义和特点；2.展示照片，用于导入教学内容；3.实验设备和材料，包括半刚性基层和底基层材料的检测仪器和设备；4.实验例子及相关资料。

六、教学反思：通过本节课的教学，学生能够了解半刚性基层和底基层的定义和特点，并掌握了半刚性基层和底基层材料的检测方法和标准。

通过实验演示和分析实验结果，学生能够培养实验操作能力、观察分析能力和问题解决能力。

因此，本节课的教学目标得到了有效的实现。

但在教学过程中，可以通过更多的实例和案例分析，增加学生的兴趣和理解力度，提高教学效果。

授课内容项目十一：半刚性基层和底基层材料检测（4）任务4：EDTA滴定水泥剂量试验授课时数 2 授课方法讲授、讨论与练习相结合授课时间教学手段PPT、工作页、规范规程、录像授课班级教学地点多媒体教室【知识目标】1.熟悉水泥或石灰稳定材料中水泥或石灰剂量测定方法（EDTA滴定法）。

2.熟悉混合料的组成计算。

【能力目标】 1.会做EDTA滴定水泥剂量试验。

2.会进行混合料的组成计算。

【素质目标】养成自觉按《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）完成试验检测的习惯和能力。

【教学重点】EDTA滴定水泥剂量试验、混合料的组成计算【教学难点】混合料的组成计算【教学内容】时间：（45分钟）某水泥土底基层施工，按《公路路面基层施工技术规范》表9.4.3规定的频率对水泥剂量进行检查，要求水泥剂量不小于设计值-1.0%。

一、混合料的组成计算某水泥土底基层水泥剂量设计值为4%，最佳含水量为13.5%，实测风干土的含水量为3.2%，试计算配制300 g水泥土所需风干土、水、水泥的质量。

解：按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTGE51—2009）中“T 0809—2009水泥或石灰稳定材料中水泥或石灰剂量测定方法（EDTA滴定法）”第4.2.2条计算，计算结果见表11-4-1。

表11-4-1 混合料的组成计算（EDTA滴定法测水泥剂量）平行试样 1 2水泥剂量/% 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8湿混合料质量/g 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300最佳含水量/% 13.5 13.5 13.5 13.5 13.5 13.5 13.5 13.5 13.5 13.5干混合料质量/g 264.32 264.32 264.32 264.32 264.32 264.32 264.32 264.32 264.32 264.32 干土质量/g 264.32 259.14 254.15 249.36 244.74 264.32 259.14 254.15 249.36 244.74案例教学法风干土含水量/%3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 风干土质量/g 272.78 267.43 262.28 257.34 252.57 272.78 267.43 262.28 257.34 252.57 水泥质量/g 0.00 5.18 10.17 14.96 19.58 0.005.18 10.17 14.96 19.58 应加入水质量/g 27.22 27.39 27.55 27.70 27.85 27.22 27.39 27.55 27.70 27.85【教学内容】时间：（25分钟）二、画标准曲线以同一水泥剂量EDTA二钠标准溶液消耗量（mL）的平均值为纵坐标，以水泥剂量（%）为横坐标制图。

半刚性基层（底基层）施工作业指导书天津市市政工程研究院2014 年 6 月1混合料组成设计半刚性稳定材料的组成设计包括：根据规定的材料和混合料指标要求，通过试验选取合适的集料和水泥、确定合理的集料配合比例、水泥剂量、混合料的最佳含水量和最大干密度。

水泥稳定碎石必须达到强度要求，并具有较小的温缩和干缩系数（现场裂缝较少），以及施工和易性好（集料离析较小）。

1.1材料要求（1）水泥可采用满足技术要求的矿渣硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，宜优先选用等级为42.5的普通硅酸盐水泥，快硬、早强和受潮变质水泥不得使用，且不同品牌的水泥不能混用，如需更换水泥，必须提前进行相关的试验检测，满足技术要求的水泥方可使用，水泥指标应符合表1的规定。

夏季高温作业时，水泥温度不能高于50C，否则，应采用降温措施控制混合料的出场温度。

（2）碎石宜采用反击式破碎机轧制的碎石，进场后按标准化工地的要求分档堆放，根据实际情况，基层、底基层集料宜按粒径19〜31.5mm 9.5〜19mm4.75〜9.5mm 0〜4.75mm四种规格分档备料，集料的压碎值不大于30%1）石料必须满足表2级配要求：表2骨架密实结构水泥稳定碎石基层石料参考级配2) 0〜5mm 的石料中0.075mm 的通过率严格控制不大于10 %,砂 当量不小于60 ,根据调查目前沿线生产的石屑很难满足我们的使用要 求，故特规定0〜5mm 的石料由公司统一指导进料，具体操作办法另 行通知。

3)一个施工单位只能选用一家石料厂。

4) 各施工单位派一个石料管理员进住石料厂，监督石料的生产 和装料。

(3) 水凡饮用水皆可使用，遇到可疑水源，应委托有关部门化验鉴定。

1.2混合料组成设计(1) 水泥稳定碎石应满足表3的技术要求(试件采用振动成型)(2) 取工地实际使用的符合前述要求碎石，分别进行水洗筛分，按颗粒组 成进行计算，确定各种碎石的组成比例和合成级配， 建议基层与底基层的级配要 求范围如表4。

半刚性基层和底基层强度路基压实度标准路基填料强度（CBR）的最小值填方类型路床顶面以下深度（cm）最小强度（%）城市快速路、主干路其它等级道路路床0~30 8.0 6.0路基30~80 5.0 4.0路基80~150 4.0 3.0路基＞150 3.0 2.019 半刚性基层和底基层强度路基压实度标准填挖类型路床顶面以下深度（㎝）道路类别压实度（%）（重型击实）检验频率检验方法范围点数挖方0~30城市快速路、主干路≥951000㎡每层3点环刀法、灌水法或灌砂法次干路≥93支路及其它小路≥90填方0~80城市快速路、主干路≥95次干路≥93支路及其它小路≥90＞80~150城市快速路、主干路≥93次干路≥90支路及其它小路≥90＞150城市快速路、主干路≥90次干路≥90支路及其它小路≥87柔性管道沟槽回真土压实度槽内部分压实度（%）回填材料检查数量检查方法范围点数管道基础管底基础≥90中、粗砂-- -- 用环刀法检查或采用现行国家标准《土工试验方法标准GB/T 50123中其他方法》管道有效支撑角范围≥95每100m 每层每侧一组（每组3点）管道两侧≥95中、粗炒、碎石屑、最大粒径小于40㎜的砂砾或符合要求的原土两井之间或1000㎡管道以上500㎜管道两侧≥90管道上部85±2管顶500~1000㎜≥90原土回则注：回填土的压实度，除设计要求用重型击实标准外，其它皆以轻型击实标准获得最大干密度为100%。

19 半刚性基层和底基层强度序号项目最低压实度（%）检查数量检查方法重型击实标准轻型击实标准范围点数1 石灰土类垫层93 95 100m 每层每用环刀法检查或采2 胸腔部分管侧87 90两井之间或1000㎡侧一组（每组3点）用现行国家标准《土工试验方法标准GB/T50123》中其它方法管顶以上500㎜87±2（轻型）其余部份≥90（轻型）农田或绿地范围表层500㎜范围内不宜压实预留沉降量，表面整平3胸腔部分管侧87 90 管顶以上500㎜87±2（轻型）由路槽底算起的深度范围（㎜）≤80快速路及主干路95 98次干路93 95支路90 92 ＞00~150快速路及主干路93 95次干路90 92支路87 90 ＞1500快速路及主干路87 90刚性管道沟槽回填土压实度注：表中重型击实标准的压实度和轻型击实标准的压实度，分别以相应的标准击实试验法求得最大干 密度为100%。

授课内容项目十一：半刚性基层和底基层材料检测（3）任务3：无机结合料稳定土无侧限抗压强度试验授课时数 2 授课方法讲授、讨论与练习相结合授课时间教学手段PPT、工作页、规范规程、录像授课班级教学地点多媒体教室【知识目标】1.熟悉无机结合料稳定材料试件制作方法（圆柱形）。

2.熟悉无机结合料稳定材料养生试验方法。

3熟悉无机结合料稳定材料无侧限抗压强度试验方法。

4熟悉半刚性基层和底基层强度评定方法。

【能力目标】 1.会做半刚性基层和底基层强度评定。

【素质目标】养成自觉按《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）完成试验检测的习惯和能力。

【教学重点】无机结合料稳定材料试件制作、无机结合料稳定材料养生、无侧限抗压强度试验、半刚性基层和底基层强度评定【教学难点】半刚性基层和底基层强度评定【教学内容】时间：（45分钟）一、无机结合料稳定材料试件制作方法（圆柱形）1.试模的选择试模：细粒土，试模的直径×高=φ50 mm×50 mm；中粒土，试模的直径x高=φ100 mm×100 mm；粗粒土，试模的直径×高=φ150mm×150 mm。

适用于下列不同土的试模尺寸如图T0843-1所示。

注：H11/C10表示垫块和试模的配合精度。

图T 0843-1 圆柱形试件和垫块设计尺寸（尺寸单位：mm）2.计算各材料用量根据确定的最佳含水量和最大干密度拌制水泥稳定碎石混合料，采用静压法按压实度（98%）成型无侧限抗压强度试件，试件的制作方法见《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51—2009）“T 0843—2009 无机结合料稳定材料试件制作方法（圆柱形）”。

本案例是水泥稳定粗粒土，试件的直径×高=150 mm×150 mm，则试件的体积为32cm72.650215415π=⨯÷⨯。

高等级公路半刚性基层几个问题的讨论
摘要：提出刚性路面基层强度应有差别，并就半刚性基层的裂缝及透层、防水层方面的问题通过工程实例进行了讨论，认为浙江地区的沥青路面结构和水泥混凝土路面结构的基层表面设置透层和防水层。

关键词：刚性，半刚性，高等级公路
1.引言
以碎石（砂砾）、石屑、砂和水加一定比例水泥拌和而成的半刚性基层（底基层的）在高等级公路的结构设计中占有重要比例，以浙江为例，近十年来，几乎所有的高等级公路路面结构设计中稳定层采用半刚性基层（底基层）结构。

半刚性基层（底基层）的普遍采用是其良好的水稳性、必要的强度、适宜的工作性能和方便的施工工艺所决定的。

但是与对面层（水泥混凝土、沥青混凝土）的关注程度相比，人们对基层在设计上的要求及施工质量上的控制不够，例如：人们更关心沥青混合料的集料组成，而不太注重基层的材料质量；在配合比设计上，仅限于在试验时,掺配出满足级配曲线的混合料，而曲线的走向、集料的组成对基层品质的影响不甚明了；追求强度而忽视基层的工作性能；对采用的水泥标号、初终凝时间及熟料组成不够重视；施工的工艺控制状态较差；不重视养生，不注重对施工养生后的基层进行交通管制，缺少相应的防护措施，造成基层的损坏，直接影响其工作性能；特别是在赶工期间，往往为了工期牺牲了基层的质量，从而留下隐患。

另一方面，人们对半刚性基层品质、作用的讨论、认识尚有很大的。

1案例10 半刚性基层和底基层强度评定【技术规范】《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2004）附录G 。

【学习任务】请验算本案例，达到理解《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2004）附录G 的学习目的。

某高速公路水泥稳定碎石基层的设计强度R d =3.0 MPa ，现场按规定频率取样，按工地预定达到的压实度制备试件，测规定温度下保湿养生6 d 、浸水1 d 后的7 d 无侧限抗压强度（MPa ，共13个数据）为7.5、6.4、7.0、6.9、6.6、7.1、7.2、6.6、7.9、7.0、7.8、6.2、6.0，请按《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2004）的附录G 对该水泥稳定碎石基层的无侧限抗压强度进行质量评定。

（用Excel 计算，见案例表50） 解：（1）《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2004）附录G 规定“每2 000 m 2或每工作班制备1组试件：不论稳定细粒土、中粒土或粗粒土，当多次偏差系数C v ≤10%时，可为6个试件；C v ＝10%～15%时，可为9个试件；C v >15%时，则需13个试件。

”由13个强度实测值计算，得到平均强度R =6.9 MPa ，标准差S =0.58 MPa 。

偏差系数%4.8%1009.658.0%100v =⨯=⨯=R S C C v 越大，则要求的试件数越多，在本案例中C v =8.4%，可为6个试件，而实际试件为13个，能满足试验精度要求。

（2））（MPa 3.58.4%1.645-1 3.01v αd =⨯=-C Z R 因为R ≥R d /（1-Z αC v ），所以该水泥稳定碎石基层的强度满足要求，按百分制打分，该实测项目为100分。

案例表50 半刚性基层和底基层材料强度评定无侧限抗压强度/MPa。

授课内容项目十一：半刚性基层和底基层材料检测（3）任务3：无机结合料稳定土无侧限抗压强度试验授课时数 2 授课方法讲授、讨论与练习相结合授课时间教学手段PPT、工作页、规范规程、录像授课班级教学地点多媒体教室【知识目标】1.熟悉无机结合料稳定材料试件制作方法（圆柱形）。

2.熟悉无机结合料稳定材料养生试验方法。

3熟悉无机结合料稳定材料无侧限抗压强度试验方法。

4熟悉半刚性基层和底基层强度评定方法。

【能力目标】 1.会做半刚性基层和底基层强度评定。

【素质目标】养成自觉按《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）完成试验检测的习惯和能力。

【教学重点】无机结合料稳定材料试件制作、无机结合料稳定材料养生、无侧限抗压强度试验、半刚性基层和底基层强度评定【教学难点】半刚性基层和底基层强度评定【教学内容】时间：（45分钟）一、无机结合料稳定材料试件制作方法（圆柱形）1.试模的选择试模：细粒土，试模的直径×高=φ50 mm×50 mm；中粒土，试模的直径x高=φ100 mm×100 mm；粗粒土，试模的直径×高=φ150mm×150 mm。

适用于下列不同土的试模尺寸如图T0843-1所示。

注：H11/C10表示垫块和试模的配合精度。

图T 0843-1 圆柱形试件和垫块设计尺寸（尺寸单位：mm）2.计算各材料用量根据确定的最佳含水量和最大干密度拌制水泥稳定碎石混合料，采用静压法按压实度（98%）成型无侧限抗压强度试件，试件的制作方法见《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51—2009）“T 0843—2009 无机结合料稳定材料试件制作方法（圆柱形）”。

本案例是水泥稳定粗粒土，试件的直径×高=150 mm×150 mm，则试件的体积为1.讲授试模的选择。

加强半刚性路面基层与底基层弥补土基强度的不足赵歆光【摘要】结合工程实践,论述适当加强半刚性路面基层与底基层,可以有效弥补路床土回弹模量和强度的不足,并就该措施的适用条件作了详尽分析,提出在高温潮湿地区的高液限粉质黏土富存地带,采用加强半刚性路面基层与底基层以弥补土基强度不足的措施.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2005(000)007【总页数】4页(P18-21)【关键词】公路路面;半刚性路面;加强基层;土基强度不足【作者】赵歆光【作者单位】深圳市今路工程监理有限公司,广东深圳,518000【正文语种】中文【中图分类】U416.2珠三角平地处华南沿海台风湿热区，地表层粉质亚黏土分布广泛，液限达38%～50%，天然含水量13%以上，CBR值小于5的高液限粉质重亚黏土也普遍存在，是最差的路基填料。

高液限粉质亚黏土填筑路基，路基主要设计指标弯沉值和承载比CBR值均达不到设计和规范要求。

根据《公路沥青路面设计规范》(JTJ014—97)规定，路基填料最小CBR值：上路床(0～30 cm)不小于8，下路床(30～80cm)不小于5。

为确保使用性能，道路建设中往往采取以石屑、砂、碎石等填料取代高液限粉质黏土作为80 cm厚路床填料，或者采取石灰、粒粒拌和改良法处理。

目前，各种换土处理方案以换填石屑成本较低，但仍需增加造价20元/m2以上，而且需要大量占用本不充足的石料资源，经济可行性差。

在笔者监理的东莞大道辅道工程中，采取了适度加强基层以弥补土基强度不足的措施，在保证质量的前提下，避免了土基换填或改良处理，取得了较好的经济效益和工期效益。

东莞大道是东莞市标志性道路，双向10车道，全长9.98 km。

路面结构为：4cm改性沥青碎石+6 cm中粒式沥青混凝土+8 cm粗粒式沥青混凝土+25 cm 6%水泥石屑基层+25 cm 4%水泥石屑底基层。

道路全长范围的路基填料80%以上属于粉质亚黏土，其中K2+420～K6+640路段填料70%以上是液限高达35%～40%的重粉质亚黏土，土料天然含水量13%以上，因含有较多的粉土粒，干时虽稍具黏结性，但易被压碎、扬尘大、浸水时很快湿透，易成流体状态(稀泥)，造成晾晒和摊铺压实困难。

授课内容项目十一：半刚性基层和底基层材料检测（1）任务1 无机结合料稳定材料击实试验授课时数 2 授课方法讲授、讨论与练习相结合授课时间教学手段PPT、工作页、规范规程授课班级教学地点多媒体教室【知识目标】1.熟悉目的与适用范围。

2.熟悉备料计算。

3.熟悉击实步骤。

【能力目标】 1.会做无机结合料稳定材料击实试验。

2.会进行试验结果的处理。

【素质目标】养成自觉按《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）完成试验检测的习惯和能力。

【教学重点】备料、击实试验、试验成果【教学难点】计算洒水量【教学内容】时间：（5分钟）一、目的与适用范围1.本试验方法适用于在规定的试筒内，对水泥稳定材料(在水泥水化前)、石灰稳定材料及石灰(或水泥)粉煤灰稳定材料进行击实试验，以绘制稳定材料的含水率一干密度关系曲线，从而确定其最佳含水率和最大干密度。

2.试验集料的公称最大粒径宜控制在37. 5mm以内(方孔筛)。

3.试验方法类别。

本试验方法分三类，各类击实方法的主要参数列于下表。

击实实验方法类别见下表类别锤击面（cm）锤质量（kg）落高试样尺寸层数每层击数平均单位击实功（j）容许公称最大粒径（mm）内径（cm）高（cm）容积（2cm）甲 5.0 4.5 45 10 12.7 997 5 27 2.687 19乙 5.0 4.5 45 15.2 12.0 2177 5 59 2.687 19丙 5.0 4.5 45 15.2 12.0 2177 3 98 2.687 37.5讲授、看录像【教学内容】时间：（5分钟）二、试验准备1.将具有代表性的风干试料(必要时，也可以在50℃烘箱内烘干)用木锤或木碾捣碎。

土团均应捣碎到能通过4.75mm的筛孔。

但应注意不使粒料的单个颗粒破碎或不使其破碎程度超过施工中拌和机械的破碎率。

2.如试料是细粒土，将已捣碎的具有代表性的土过4.75mm筛讲授、看录像备用(用甲法或乙法做试验)。

9半刚性路面的两阶段设计方法半刚性材料具有整体强度高、稳定性好、板体性强以及经济效益好等特点，被广泛应用于修建高等级沥青路面的基层或底基层。

但是半刚性材料存在如下缺点：易产生温缩、干缩裂缝，路面结构早期开裂严重，导致路面结构强度下降。

半刚性材料强度随时间会逐渐降低、衰减，承载力逐渐减弱，对于我国典型的半刚性沥青路面结构，一旦半刚性基层开裂，沥青路面结构就等效为薄沥青面层的柔性结构，剩余的疲劳寿命很低，维修时间间隔较短，长期使用性能得不到保证。

但半刚性基层沥青路面结构设计施工在我国积累了很多宝贵经验，在以后很长一段时间里仍将是我国主要的路面结构形式，但程度其自身引起的早期破坏又让人极其困扰，在某种上这也是由于半刚性沥青路面的不合理设计所造成的。

因此有必要重新审视半刚性沥青路面结构设计理念，进行半刚性沥青路面的合理结构设计。

半刚性基层沥青路面结构早期损坏问题，是由于日前没有对半刚性基层材料在路面结构中的全寿命进行过程分析，只是夸大了其强度高、板体性好的优点，忽视了其开裂性质，因此有必要同时考虑半刚性材料和沥青混合料的抗疲劳性能，而且两者都应具有适宜的厚度。

这样可以提高半刚性沥青路面的路用性能，延长路面的使用寿命，具有重要的经济和社会意义，充分利用各层材料的承载能力，应是以后半刚性基层沥青路面设计方法发展的主要方向。

目前我国沥青路面结构设计规范中，半刚性基层沥青路面结构的强度是足够的，但问题是规范中反映沥青路面结构强度的指标¬¬—沥青路面表面弯沉和基层底面弯拉应力得到满足了，并不意味着沥青路面结构的承载能力就能够满足。

现有的半刚性基层沥青路面早期损坏问题，意味着半刚性基层沥青路面结构承载能力的不足，故需对现有沥青路面设计方法进行改进。

国内外半刚性沥青路面使用现状水稳碎石、二灰碎石半刚性材料成为我国主要的基层材料，面层厚度普遍较薄。

通过实际使用情况和调查，发现半刚性基层沥青路面的优点外，也隐藏着一些严重弱点，主要是在多雨潮湿地区，它往往成为这些地区沥青路面早期破坏的重要原因之一。