颗粒材料层具有几种组成状态：①骨架结构：不含或含很少细料的状态，见图5-11（a），强度来源于接触部位的摩擦力，对集料强度要求高；其水稳定性和透水性好，无冻敏现象。②骨架-填充结构：见图5-11（b），强度来自摩擦力，强度有所提高且密度高；但透水性差，不耐冲刷，可能是冻敏的，取决于填充料的性能。③悬浮结构：粗集料悬浮于细集料之中，见图5-11（c），强度取决于填充料；密度高，不透水，不耐冲刷，具有水敏和冻敏性。
图5-11 颗粒材料的典型结构组成方式
下面就几种常见的颗粒材料的组成特性、强度来源及应力应变特性、变形累积特性和强度特性做一简要介绍。
1.嵌锁型碎石（填隙碎石）
填隙碎石的颗粒尺寸和组成范围，可参考表5-1［3］。用粒径较单一的轧制碎石作为主骨料，通过碾压形成嵌锁作用，并以石屑嵌缝后组成嵌锁型碎石层。将碎石材料撒铺后直接碾压而成的结构层，称作干压碎石。为了提高压实效果，可在碾压前适量洒水，以降低碎石颗粒间的摩阻力，这种做法称作水结碎石。水结碎石在碾压过程中会产生一部分碾碎的石粉，它可起少量黏结作用。干压碎石或水结碎石也称作填隙碎石。此外，有时采用黏土浆或石灰土作为灌缝材料，以提供黏结力，这种碎石层称作泥结碎石或泥灰结碎石。
碎石层结构强度的形成，主要依靠碎石颗粒间通过压实而形成的嵌锁作用。同时，对于泥结碎石或泥灰结碎石而言，还部分依靠灌浆材料所提供的黏结作用。嵌锁作用的大小，主要取决于碎石的粒径和形状、石料的强度以及压实度。因此，碎石应带有棱角，形状近似于立方体，具有较高的强度和韧度，其压碎值不大于26%（用作基层时）或30%（用作底基层时）；较弱或扁平细长颗粒的含量不应超过15%。碎石的最大粒径，按层厚、层位和石料强度选定，一般为层厚的50%～70%；用作基层时，最大粒径不应超过53 mm；用作底基层时，最大粒径不应超过63 mm。
嵌缝料起填充空隙、增加密实度和稳定性的作用。通常采用的5 mm以下石屑填隙颗粒组成可参考表5-2。
表5-1 填隙碎石类集料的颗粒组成
表5-2 嵌缝（填隙）料的颗粒组成
填隙碎石适用于底基层或基层，泥结碎石或泥灰结碎石适用于中级或低级路面的面层。
2.碎石或砾石混合料（级配碎石或砾石）
由粗、细碎石集料和石屑或者粗、细砾石集料和砂组成的混合料，称为碎石或砾石混合料；当混合料的颗粒组成符合密实级配要求时，称作级配碎石或级配砾石（混合料）。
碎石或砾石混合料的抗变形能力，取决于粗、细集料的颗粒组成，细料（＜0.075 mm）的性质和含量以及混合料的密实度。混合料如仅含有少量细料或者不含细料时，主要依靠集料颗粒间的摩阻力获得其稳定性，故其密实度较低。混合料含有适量细料并填充集料间的空隙时，仍主要依靠集料颗粒间的摩阻力获取其稳定性，但施工时易于压实，密实度得到提高，其抗剪强度也相应提高。混合料中细料含量过多时，集料悬浮于细料中，彼此失去接触，抗剪强度下降，水稳定性也较差。
当粗、细集料具有良好的级配时，可提高混合料的密实度和抗变形能力。级配碎石适用于基层和底基层：用于高速公路和一级公路的基层时，碎石的最大粒径应控制在31.5 mm以下；用于二级和二级以下公路的基层时，其最大粒径应控制在37.5 mm以下。级配砾石适用于二级和二级以下公路的基层以及各级公路的底基层：用于基层时，砾石的最大粒径不宜超过37.5 mm；用于底基层时，其最大粒径不宜超过53 mm。
表5-3所示为规范建议的级配碎石和级配碎砾石混合料的颗粒组成，表5-4所示为规范建议的级配砾石混合料的颗粒组成。碎石或砾石集料应具有一定的强度，其压碎值应不大于26%（用于一级公路和高速公路的基层时），或不大于30%（用于一级公路和高速公路的底基层及二级公路的基层时），或不大于35%（用于二级公路底基层和二级以下公路的基层时），或不大于40%（用于二级以下公路的底基层时）。(www.xing528.com)
表5-3 级配碎石和级配碎砾石混合料的颗粒组成
注：1.潮湿多雨地区塑性指数宜小于6，其他地区塑性指数宜小于9。
2.对于无塑性的混合料，粒径小于0.075 mm的颗粒含量应接近高限。
3.当级配碎石或级配碎砾石用于二级和二级以下公路的基层时，其颗粒组成和塑性指数应满足表中编号1级配的规定；当用于高速公路和一级公路的基层时，其颗粒组成和塑性指数应满足表中编号2级配的规定。
表5-4 级配砾石混合料的颗粒组成
续表
注：1.对于无塑性的混合料，粒径小于0.075 mm的颗粒含量应接近高限。
2.当级配砾石用于底基层时，其颗粒组成和塑性指数应满足表中编号1、编号2级配的规定；当用于基层时，其颗粒组成和塑性指数应满足表中编号3级配的规定。
①潮湿多雨地区塑性指数宜小于6，其他地区塑性指数宜小于9。
对于二级及二级以下公路的底基层，为节约造价也可选用未筛分碎石。其颗粒组成和塑性指数应满足表5-5中编号1级配的规定，有条件时最好满足编号2级配的规定。高速公路和一级公路的底基层不建议采用未筛分碎石。
表5-5 未筛分碎石底基层的颗粒组成范围
注：①在潮湿多雨地区，塑性指数宜小于6，其他地区塑性指数宜小于9。
3.天然砂砾
天然砂砾因其价格低廉和容易获得，仍然是一些城市道路和低等级公路底基层的常用材料。天然砂砾应符合规定的级配要求，见表5-6。实际应用中也可在天然砂砾中掺加部分碎石或轧碎砾石，以提高混合料的强度和稳定性。天然砂砾掺加部分未筛分碎石组成的混合料的强度和稳定性介于级配碎石和级配砾石之间。
表5-6 砂砾底基层的级配范围
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