铺面工程学：结构组合与设计

联锁块铺面的结构和构造组成如图11-1所示，各结构层设计的主要准则如下。

1.联锁块层

联锁块通常是由工厂预制的，其规格（包括块体形状、强度和制作精度等）是一定的。表11-4是对块体质量的总体要求［1］。

联锁块体的制造精度对形成嵌锁而言是至关重要的。若块体的平面制造精度太差，铺筑时的误差积累必然导致许多接缝的宽度超过形成嵌锁的要求。块体厚度的制造精度将影响铺面的平整度。块体强度的大小并不影响铺面的结构性能；但是，若块体强度太低，则在施工和使用过程中容易出现较多的断块。所以，有必要对块体强度进行一定的限制。表11-5是我国1996年建材行业对联锁块的技术要求［2］。而我国2011年《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40—2011）则规定，混凝土预制块的抗压强度不宜低于50 MPa（非冰冻地区）或60 MPa（冰冻地区）。其外观质量、尺寸偏差和物理性能应符合优等品或一等品的规定。

对耐久性的要求共有两个方面，一是抗磨耗能力，二是抵抗冰冻和除冰作用的能力。大多气候寒冷的国家都在其砌块生产规范中包括了磨耗试验和/或冻融试验，而另一些国家则是采用抗压强度或水灰比和水泥含量来间接控制耐久性指标的。实际上，极少的规范同时要求磨耗和冻融两项指标，一般只包含磨耗指标。因为磨耗指标与强度指标相结合可以很好地反映抗冻能力。而在一些气候温和的地区，则可以不要求耐久性指标。

表11-4　联锁块的规格要求

表11-5　我国的联锁块质量标准

目前，世界各国常用的块体形状有40余种，但并非所有形状都适合于行车区的铺面。工程中最常用的块体形状如图11-10所示，实际使用的块体形状不超过10种，并且只有形状A和U是最流行的。为了给工程师们提供一个关于块体形状的设计参考，澳大利亚水泥和混凝土协会在其设计方法中将块体形状分成三类，供设计者参考使用。

图11-10　工程中常用的块体形状

A类　四面嵌锁的异形块，可在不同方向上扩散荷载，通常能铺成人字式。(www.xing528.com)

B类　两面嵌锁的异形块，在不同方向上扩散荷载的能力依赖于块体的制作和铺筑精度。大多数B类块体只能以顺块方式铺筑。

C类　块体边缘为直边，无齿形，嵌锁能力依赖于块体的制作和铺筑精度。

块体的铺筑形式很多，图11-11是一些典型的铺筑形式。在行车区，应尽量避免采用顺块平行式的铺筑方法。

图11-11　典型的联锁块铺筑方式

2.垫砂层和填缝砂

垫砂和填缝砂的性质对铺面结构的性能具有很大的影响，不合适的垫砂、填缝砂规格可能会导致整个铺面结构承载力的丧失，因此仔细选择垫砂和填缝砂的规格是十分重要的。澳大利亚、新西兰和南非等国都对砂的规格进行了研究，并推荐了砂的级配范围，如表11-6所列。我国有关规范规定［2］，接缝用砂宜使用细度模数1.6～3.0的天然砂，最大粒径应小于2.5 mm；垫砂宜使用细度模数为2.3～3.0的天然砂，5 mm筛孔的筛余量不大于10%。而我国《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40—2011）规定，垫砂层宜选用细度模数为2.3～3.0的天然砂，4.75 mm筛孔的累计筛余量不应大于5%，含泥量不应大于5%。

除了级配以外，砂中的含泥量不宜太高。一般来说，填缝砂中含泥量应小于3%，泥块含量应小于1%，含水量宜小于3%。对垫砂而言，含泥量应小于5%，泥块含量应小于2%，含水量宜小于5%。

表11-6　垫砂和填缝砂的典型规格

3.基层、垫层和土基

对于基层、垫层和土基而言，若没有特殊的要求，可以参照沥青路面的要求进行设计。