国内外级配碎石研究及设计、施工规范情况介绍
粒料材料，指不加任何结合料稳定的集料，因为其一般除了加水拌和外不加任何结合料又称为无结合料集料，或非处治集料。按照我国现行基层施工规范将粒料材料分为两种即级配型和嵌锁型。
嵌锁型碎石按其施工中是否撒水又分为干结碎石和水结碎石，在国外有段时间使用较多，特别是经济不发达、施工设备不先进、劳动力密集的地区、国家现在仍在采用（特别是乡村道路上），但是对于中、重交通一般都不采用填隙碎石作结构层，有些国家已经完全取消了填隙碎石在新建公路中的使用。在我国锁型碎石即填隙碎石，曾经在50年代盛行过，在我国现行的基层施工规范中仍然保留有填隙碎石的技术标准。嵌锁型碎石与级配型碎石相比，存在以下不足：填隙碎石采用大小颗粒的碎石分层撒铺、碾压，施工复杂、工艺烦琐，难以机械化施工，施工速度慢；填隙碎石是多孔隙结构，越往下结构孔隙越大，容易透水、蓄水；结构不稳定，行车作用下易变形。因此我国现行规范规定填隙碎石只可用于各等级公路的底基层或三、四级公路的基层。
级配型碎石又分为级配碎石、级配碎砾石、未筛分的碎石、级配砾石（未破碎）（砂砾，未破碎），统一称为级配粒料。其中以材料质优的密级配的级配碎石性能最好，可以作为各级道路的基层、底基层以及沥青面层和半刚性基层之间的过渡层。
级配碎砾石性能较级配碎石差，但是性能较其它级配类型粒料为好。级配砾石、级配碎砾石以及符合级配、塑性指数等技术要求的天然砂砾，可用作二级和二级以下道路的基层，也可以做各级道路的底基层。
粒料材料的强度、模量较一般稳定基层差，因此国内外对级配碎石基层的研究和应用，主要在于提高级配碎石的强度和稳定性，以降低行车作用下的变形和永久变形。级配集料的强度、稳定性与集料的类型 、集料的最大粒径和级配、集料中细料含量、0.075mm的通过率有关，而材料的水稳定性又与0.425mm以下材料的通过率及其塑性指数有关。同时对于粒料材料，其强度、稳定性又与其密实度有很大关系。因此对于级配型集料，主要控制材料的类型、最大粒径、4.75mm、0.425mm、0.075mm的通过率以及现场压实度。 1 集料的最大粒径
室内试验表明：集料的粒径越大，其强度、刚度也就越大，同时可以显著提高抗永久变形能力。用不同的最大粒径的密实级配碎石的比较试验结果表明，在同一侧向压力下，级配碎石所能承受的正应力随最大粒径增大而增大。文献12通过对各种室内成型试件的CBR测试试验表明，最大粒径越大，集料中起骨架作用的粗集料相对较多，从获得级配碎石最大CBR值来看，最大粒径以37.5mm为最佳；而最大粒径为50mm可以获得最大干密度，37.5mm次之，31.5mm最小。
国外一般认为，良好施工、较大粒径的级配碎石作为基层，可以显著提高路面的强度，路面弯沉较小且在服务期间变化不大，从而显著提高沥青路面结构的抗疲劳性能，并降低了车辙深度。美国LTTP针对大量试验段提出的施工指南要求，级配碎石基层采用高质量的碎石、碎砾石或碎矿渣石，级配为密级配，集料最大粒径以50mm为宜。
但最大粒径越大，在运输、摊铺过程中的粗细颗粒离析会成为主要问题，一旦施工中发生离析，其性能会大大降低。采用较大的粒径时，也不容易机械整平，而且用于拌和及整平的设备容易磨损。文献14的工程实践表明最大粒径为37.5mm的级配碎石施工中离析较大，而31.5mm的不易离析，质量均匀，并建议尽量采用31.5mm的级配碎石。我国规范规定对于高等级公路、一级公路基层、上基层采用摊铺机摊铺，但是采用摊铺机摊铺对于采用较大粒径的级配碎石是不利的，不可避免会产生离析，因此国内有关专家偏向于采用最大粒径小
一些的级配碎石。
我国86基层规范规定了三种最大粒径的级配碎石基层，即40、50、60（园孔筛〕，其中使用最多为40、50mm。我国2000基层施工规范要求，当级配碎石、级配碎砾石用作二级或二级以下道路的基层时，最大粒径为37.5mm，当级配碎石用作一级、高速公路基层或过度层（即上基层）时，最大粒径为31.5mm，各级道路底基层可以采用最大粒径为53，37.5，31.5级配粒料；同时规定对于高等级公路、一级公路基层、级配碎石过度层采用中心拌和站厂拌，并采用摊铺机摊铺和重型压路机碾压为宜。
说明：（）为公称最大粒径；加拿大BC即加拿大的大不列颠哥伦比亚州
从表1中可以看出，各国、地区规范规定级配碎石最大粒径情况是不同的，即使是同一个国家，不同的部门、州其规定都不尽相同，一般而言基层的最大粒径较底基层的最大粒径小，底基层的粒径较大，特别在地区潮湿、冰冻地区的底基层采用较大的粒径，如加拿大、英国、北欧地区。
加拿大属于潮湿、冰冻地区。加拿大的大不列颠哥伦比亚州基层一般采用最大粒径为50mm或75mm，厚度为15cm，同时为了提高基层的平整度，一般在级配碎石基层上再铺一层最大粒径为25mm的级配碎石层。其底基层为最大粒径75mm的级配粒料，厚度一般为15 cm。而加拿大魁北克州一般采用最大粒径为31.5mm的级配碎石作基层，底基层最大粒径则为80mm。
法国气候相对温和。法国级配碎石为两种，31.5mm和40mm，一般31.5mm作基层，40mm的用于底基层。如果采用摊铺机摊铺施工能保证不会产生材料离析，也可以用40mm作基层。
美国各州、各部门都有相应的级配碎石规范，各规范之间不尽相同。得州采用的最大粒径较大，为45、63mm，ASTM规定只有一种即50mm，美国LTTP针对大量试验段提出的施工指南要求尽量采用最大粒径为50mm。美国联邦公路局推荐三种类型即最大粒径分别为50、37.5、25mm，AASHTO、加州推荐采用50、25mm两种。我国有关出国考察人员对左治亚州施工现场了解到，该州一般采用最大粒径为25mm级配碎石基层。
因此级配碎石最大粒径的确定，应该综合考虑最大粒径对级配碎石性能的影响、确保施工中不离析以及具体的气候条件。建议就我国高等级公路基层规范增加50mm、25mm类型
级配碎石，同时在一级、高速公路中允许各单位根据自身的施工条件、材料情况、气候区域在50、37.5、31.5、25mm四种类型中选择合适的级配碎石基层类型。
2 细集料含量对级配型碎石强度、稳定性的影响
大部分国家一般将4.75mm筛（或5mm）以下的集料称为细集料料如美国得州、FHWA、ASTM、日本、台湾、印度等，英国为5mm。也有将2.36mm或2mm作为划分细、粗集料的标准，如加拿大（2.36）、美国AASHTO（2）、荷兰（2）。对于级配型碎石，我国是以4.75mm（圆孔筛为5mm）作为细、粗集料的划分标准。
国内外对级配集料的研究表明，级配集料中细集料的含量对级配粒料的强度、密实度有很大影响。文献1研究表明：5mm以下颗粒含量与干密度关系形成一驼峰曲线，即随着5mm含量的增加，干密度逐渐增加，当5mm含量继续增加超过某一值后（42.5%），集料的干密度迅速降低。同时研究表明5mm颗粒含量与CBR、三轴抗剪切强度之间的关系也是驼峰关系，在5mm含量最佳值（42.5%）时，CBR、三轴抗剪切强度存在最大值。
注：表中除了荷兰45表示为公称粒径外，其余均为最大粒径；
*表示4.75mm通过率是通过插值获得；
+表示为园孔筛，筛孔为5mm；
＃表示筛孔为5mm时通过率。
表 为各国级配基层集料4.75mm通过率情况，从中可以看出：
①我国现行规范和日本的级配中4.75mm通过率对于不同的最大粒径取相同的值，而其它国家随着最大粒径的减小，4.75mm通过率有所增加；
②对于最大粒径为50mm的级配碎石，4.75mm通过率上限最大值为日本的60，最小值为英国的40，出现频率最多为55；下限最大值为ASTM的35，最小值为25，出现频率最高的为25，其次为30。我国86规范5mm通过率为30~55处于中间，其上限、下限正好分别是以上最大值、最小值的均值，30、55的平均值又正好为42.5，这又恰好与文献1最佳值相同；现行规范4.75mm通过率为29～54，是在86年规范园孔筛5mm时通过率上下限基础上转化为方孔筛4.75mm上下限得出的，相对减小了1；
③对于最大粒径为37.5mm的级配碎石，4.75mm通过率上限最大值为日本的65，最小值为法国的45（最大粒径为40mm）；下限最大值为FHWA的39，最小值为法国的21，我国86规范最大粒径40mm的4.75mm通过率为30~55通过率处于中间，其上限、下限正好又分别
是以上最大值、最小值的均值，我国2000规范4.75mm通过率为29~54，与原86规范园孔筛40mm相比，现有规范比86规范的4.75mm通过率上下限都减小了1；
④对于最大粒径为31.5mm的级配碎石4.75mm通过率，日本为30~65，法国为30-53，加拿大魁北克州为35～60，我国现行规范为29~54。各国4.75mm通过率上限除了魁北克州为35，其它基本为30；下限我国与法国接近，日本65为最大；
⑤对于最大粒径为25mm的级配碎石4.75mm通过率，上限最大值为加拿大的70，最小值为55；下限最大值为FHWA的47，最小值为35，应该说对于最大粒径为25mm的级配碎石
4.75mm通过率可以取35-55。
3 0.425mm（我国0.5mm）通过率与集料塑性指数对集料的密实度、强度的影响
级配集料中0.425mm（我国为0.5mm）通过率对集料的密实度、强度产生很大影响，同时0.425mm（我国0.5mm）以下料的液限和塑性指数对级配集料的水稳定性产生重要影响。我国早期大量室内试验表明，0.5mm以下颗粒含量与干密度、CBR、三轴抗剪切强度之间的关系也是驼峰关系，在0.5mm含量最佳值时，CBR、三轴抗剪切强度存在最大值，但是在最佳值的左侧，即0.5mm通过率较低的一侧，随着0.5mm通过率的降低，三轴强度会迅速下降，即在0.5mm通过率较低的一侧其对三轴强度影响敏感，而在0.5mm通过率大于0.5mm最佳通过率的右边，相对而言其通过率对三轴强度的影响敏感性低些，因此0.5mm通过率应该取偏大一些较好。
0.425mm以下颗粒液限、塑性指数越大，水稳定性越差，随着塑性指数增大，集料的CBR值迅速下降。在级配碎石中加入少量塑性细土，集料的CBR下降较大，同时相同荷载下的变形也会增大较大，采用塑性指数较低的细料，会明显降低塑性变形或车辙。同时塑性指数较高的细料，其遇水易膨胀，从而较低了材料的透水性和水稳定性，增加了冰冻敏感性。
我国各地几十年来丰富的实践经验表明，级配集料作为沥青混凝土路面的基层，必须严格控制其塑性指数。凡是级配碎石基层材料的塑性指数超过一定值的路段，沥青路面往往会过早破坏，而低塑性的级配碎石使用效果较好。在其它各国多年的实践中也得出同样的结论。
注：表中各数据除以下说明外，其数据均为0.425mm通过率；
＃ 表示数据为通过插值获得的0.425mm通过率；
+ 为我国86规范园孔筛，筛孔为0.5mm；
* 括号内法国规范中0.5mm筛孔通过率，括号外的数据为插值获得的0.425mm时通过率。
关于0.425mm通过率：
①除了我国以及日本对于不同的最大粒径取相同的通过率外，其它各国规范对于不同的最大粒径对应的0.425mm通过率随最大粒径的减小而有所增加；
②最大粒径为50mm的0.425mm通过率上限最大值为日本的30，最小为18，一般取18-21左右，下限最大值为10，最小为6，一般取值为8，因此就最大粒径为50mm的0.425mm通过率可以取为8-20，同时可以看出，日本的上下限都较大，因此偏细；
③最大粒径为37.5mm的0.425mm通过率,日本为10-30,FHWA为12-21,法国（最大粒径为40）为4.5-19，我国2000规范为6-17,86规范为10-20。可以看出，日本的上下限都较大，因此偏细；我国现行规范的上限17较低，而86规范10-20或按照以上50mm时的8-20正好处于各规范中间；
④最大粒径为31.5mm的0.425mm通过率,日本为10-30,法国为5.5-21，加拿大魁北克州为10.5-22，我国2000规范为6-17,下限仍然是最低的，按照50mm时的8-20正好在中间；同时可以看出，日本的上下限都较大，因此偏细；
⑤最大粒径为25mm的0.425mm通过率,FHWA为12-21，加州BC州为7-23，美国加州、台湾高公局为8-25，取8-20应该可以。
关于0.425mm以下集料的液限、塑性指数：
从表 可以看出AI以及英国对级配碎石的液限和塑性指数标准定得较高，只有美国得州定的标准最低，一般液限为不大于25％，塑性指数为不大于4~6%。
表中除了日本只规定塑性指数、爱尔兰和FHWA只规定液限外，一般都有液限和塑性指数指标。而根据文献13对爱尔兰30年的粒料基层使用经验认为，采用基层集料只要满足表中的液限要求，一般都有较好的路用性能，由于塑限测定的重复性较差，因此其现行标准中取消了此项要求。
86年规范液限规定为小于25％，塑性指数对于潮湿地区为不大于4%，其它地区为不大于6%。而2000年基层施工则降低了塑性指数、液限的标准，液限要求不大于28％，塑性指数对于潮湿地区为不大于6%，其它地区为不大于9%。0.425mm通过率在86年规范为10-20，在现在规范为6-17。因此相对而言，2000年的规范是放宽了材料液限、塑性指数的要求，改而严格控制0.425mm通过率，2000年规范规定：对于塑性指数偏大的情况下，要求塑性指数与0.5mm通过率的乘积应满足以下要求：年降雨量小于600mm的地区，地下水位对土基没有影响时，乘积不大于120；在潮湿多雨地区乘积不小于100。实际上此规定有其不合理性，其理由有2：其一用于在较低的0.425mm通过率时对级配碎石的三轴强度影响特别敏感，0.425mm通过率较低时，三轴强度会迅速下降；其二采用材料的液限或塑性指数偏大的级配碎石，即使采用较低的0.425mm通过率，级配碎石的性能也会很差。文献12建议我国液限应确定为不大于25％，0.5mm以下细料为无塑性，如果实在难达到无塑性要求，要求最低不大于4％。本文认为，如果0.5mm以下料难达到无塑性要求时，可以提高液限为不大于21%，塑性指数为不大于4％。
4 0.075mm通过率
一般将0.075mm以下料称为细料（fine），也有以0.063mm为标准。0.075mm通过率对集料的密度和强度也有很大的影响。文献1、12研究表明，随着0.075mm通过率增加，集料的干容重增加，当达到某一含量后（15％）则干容重又会随着0.075mm通过率增加而迅速降低。可能此时0.075mm以下颗粒太多，已经将粗集料形成的空隙填满，继续增加的粉料会撑开粗集料，从而导致集料的干容重降低。三轴抗剪强度表明随着0.075mm通过率增加，集料的抗剪强度增加，当达到某一含量后（5％）则抗剪强度又会随着0.075mm通过率增加而迅速降低，同样在最佳值的左侧即0.075mm通过率较低的一侧，随着其通过率的降低，抗剪强度降低较大，而在最佳值右侧随着通过率的增加，抗剪强度降低缓慢一些。饱水CBR试验表明，集料CBR值随0.075mm通过率增加而迅速降低，这说明集料中细料越多，其水稳定性就越差。同时对于同一料源的材料，0.075mm通过率越大，级配碎石基层的冻胀值也越大。英国对级配碎石水稳定性和结构性进行研究，通过较低的0.075mm通过率的材料与较高的0.075mm通过率（在级配范围内）的材料对比，前者的水稳定性较好，较适合潮湿地区，但是在行车荷载作用下前者更易于产生变形，后者的整体结构性较好，强度较高，在非潮湿地区表现较好。我国一些道路人员参加过援外工程，他们认为，0.075mm以下的细料和水一起可以起到胶结料的作用，可以提高级配碎石的整体强度。
CEN即欧洲标准化协会（European Committee for standardization）正在推出适合整个欧洲各国的道路无结合料混合料（包括基层、底基层）规范15，其初步方案定为下表 。由于欧洲各国对最大细料含量的规定差异性较大，如法国级配碎石允许采用最大细集料含量的高值即10％，同时规定了一个最小的细料含量，为2%，而英国则没有具体规定最小的细料含量，即最低可以为0％，因此新的规范必须能够允许各国根据其实际情况确定采用水筛或干筛筛分时通过0.063mm筛细料的最低通过率。对于级配碎石基层各国可以根据具体情况取最小值为无要求（0％） 或为2、4、6％。
表 5 各国级配碎石基层0.075mm通过率
*表示细料筛孔为0.063mm；
＋ 最终级配中0.075mm通过率不能大于0.6mm通过率的60％；0.075mm通过率在潮湿条件下尽量取低值，同时注意0.02mm通过率不大于3％；
由表中可以看出除了美国得州无规定外，加拿大BC州、ASTM、荷兰、英国0.075mm以及我国现行规范通过率允许采用最低为0的标准，而其它各标准都有0.075mm通过率最低不小于2％的要求。实际上加拿大、荷兰、英国都为潮湿地区，特别是加拿大、荷兰属于冰冻地区，一般采用较大粒径、细料含量低的厚度较厚的级配碎石，甚至采用开级配的级配碎石，以提高其抗冻性能和排水性能，除了以上的荷兰、加拿大，还有北欧地区(包括挪威、瑞典、丹麦、芬兰、冰岛) 等国。
而在非冰冻地区如法国、日本以及美国大部分州、欧洲部分国家，一般都建议规定一个最低的0.075mm通过率，从表 可以看出一般不小于2％，FHWA甚至规定最小不小于4％的要求。
因此，0.075mm通过率应该根据各地具体条件而定，我国86规范规定4-10，而现行规范定为0-7，并规定对于无塑性的细料时，0.075mm通过率尽量取上限。本文认为对于0.075mm通过率的确定应该充分考虑0.075mm以下颗粒含量对以上各性能的影响，综合考虑：对于潮湿、冰冻地区尽量取低限，可以为0％；对于其它地区尽量取级配上限，以5～6％为佳。
5 公称粒径对应筛孔通过率
实践证明通过控制公称粒径对应筛孔通过率即控制级配集料中超粒径颗粒（即粒径大于公称直径颗粒），可以减少粗颗粒之间的干扰，增加混合料的均匀性，提高其施工性能，可以减小施工中的离析问题，并便于施工机械的整平，减少施工设备的磨损。但是如果公称粒
说明：括号内值为公称粒径。
①最大粒径为50mm对应的公称粒径为37.5mm，其下限最大值为FHWA的97，最小值为加拿大的BC州的80，一般采用95或90；
②最大粒径为37.5mm对应的公称粒径除了FHWA为25，日本、法国、我国现行规范均为31.5mm。其下限最大值为FHWA（插值获得粒径为31.5mm的通过率）的99，最小值为法国的85，日本为95，我国现行规范为90；
③最大粒径为31.5mm对应的公称粒径日本为26.5mm，加拿大魁北克州、法国为20mm, 我国现行规范为19mm。通过插值，日本的19mm通过率为75-92.5较低，这样通过率下限最低为日本75，其次为法国和我国现行规范为85，加拿大魁北克州为90；如果都通过插值得出26.5mm通过率，则其通过率都为95~100。
④最大粒径为25mm对应的公称粒径均为19，其下限最大值为FHWA的97，最小值为加拿大BC州的80，美国加州、台湾高公局均为90。
6 调整后级配范围的确定
通过以上分析，可以定出一个级配范围。确定了以上各级筛孔的通过率后，可以按照形成平滑曲线的原则，通过插值确定其它各级筛孔的通过率。
注：对于干旱地区，细料通过率取接近上限值，潮湿地区取下限值。
调整后的级配曲线图与各国的级配曲线对比见图1－6。
7 集料类型以及技术要求
不同集料类型的强度、稳定性能差异较大，一般而言级配碎石性能最好，而级配砂砾（非破碎）最差，级配碎砾石的性能介于两者之间。由于级配碎石的性能最佳，因此有些国家规定对于中、重交通以上道路、特别是高速公路的基层只采用级配碎石。不同的材料类型其性能也会有一定的差异。文献13中爱尔兰30年无结合料材料使用经验表明，石灰岩是所有作为级配碎石材料中最好的，其分析原因有以下三点：石灰岩容易轧制成四方形形状、容易达到级配要求、同时其细颗粒中碳酸盐含量较高在拌和中和水一起对粗集料起到胶结料的作用；而对于粗砂岩、变质岩由于针片状较多在施工中容易离析，施工中难压实成密实状态，在行车作用下会产生较大的瞬时变形。
但是采用级配碎石对于碎石材料并不丰富的国家则会增加工程费用，因此也放宽到采用级配碎砾石。对于底基层有些部门为了降低工程费用，采用级配碎砾石或级配（砂）砾石等质量较差一些的粒料材料，但为了提高路面的整体抗变形能力，特别是在高速公路上，对底基层的材料也提出了很高的要求。表 8 中为各国粒料基层材料类型以及材料技术要求，各国规范的规定都反映了各自国家的材料情况、气候条件以及工程实践和所考虑的经济性，其采用的集料类型和集料技术要求各有不同。
文献15给出了欧洲无结合料技术要求草案（将在2004年成为欧洲标准〕，其技术标准包括以下5方面。
a粗集料的形状和破裂面要求
粗集料的形状对沥青混合料来说是一个重要的参数，对于无结合料材料，粗集料的形状同样会影响混合料的嵌挤，从而影响其强度，但是通常在规范中并没有具体要求。文献15认为粗集料的形状参数可以作为一个材料技术要求，对于长宽比大于3：1的颗粒可以规定不超过20、35、50％这样的要求。
为了形成颗粒间的嵌挤，提高碎砾石作为无结合料基层的强度，控制粗集料中未轧碎颗粒含量是非常重要的，该草案给出了5种类型的要求，各国可以根据情况选择适合的范围。
从表8 可以看出，当采用级配碎砾石时，各国都给出了粗集料破裂面要求。其中得州和日本规范要求差不多，4.75mm以上破裂面不小于60％，FHWA和加拿大BC州规定差不
多，要求4.75mm以上破裂面不小于50％。而ASTM要求9.5mm以上料至少75％颗粒必须具有2个或2个以上的破裂面。
b细料中有害物质的控制
细料质量控制是指控制细料中有害物质的含量，如有机物、粘土等。在欧洲如法国、比利时、荷兰等国普遍采用砂当量和亚甲基蓝（methylene blue test）来确定有害物质含量，但是在英国较少作砂当量、亚甲基蓝试验。
从表8 可以看出，亚甲基蓝试验较少采用；一般部门、国家都规定了砂当量要求，FHWA虽然没有规定砂当量要求，但是给出了不含有机物、粘土团的规定。在有砂当量要求的标准中，对于级配碎石基层，以法国的要求最高，为不小于50％，而以加州的最小，为25％，一般为35％，沥青协会以前规定为50％，现在也改为35％。
同时细料（0.425mm以下）的液限和塑性指数也是重要指标，前面3节已经说明。 c 材料抗压碎值（resistance to fragmentation）和抗磨耗值（resistance to wear）
材料抗压碎值通过洛杉基磨耗试验确定，该值主要反映在拌和、施工中软弱粒料材料的破碎情况。欧洲的观念认为，洛杉基磨耗值LG不是真正反映材料的磨耗，即“abrasion”,而是一个抗压碎试验即“impact”test。洛杉基磨耗试验时，材料在旋转的鼓形圆桶内被钢球冲击、压碎，这样能够模拟在拌和、施工中软弱粒料材料的破碎情况。因此该草案中推荐采用洛杉基磨耗值作为材料的一个技术参数。在法国采用改进的洛杉基磨耗试验。而在德国规范中规定采用复杂的抗压碎试验，当有争议时，采用洛杉基磨耗值作为参考。英国通过大量试验建立了洛杉基磨耗值、压碎值AIV以及TFV之间的关系。该草案中建议各国可以根据具体情况其最大值可以定为20～60。
材料抗磨耗值通过小型狄法尔试验确定。在法国，粗集料同抗磨耗性能是通过小型狄法尔试验确定的，其试验方法与洛杉基磨耗试验不同在于其试验是在水中进行的。由于该试验能够模拟在饱和、荷载作用下结构层内形成嵌锁的颗粒间的磨损情况，因此该法较适合于级配碎石基层、底基层材料的质量控制。该文献同时指出，该方法较硫酸钠安定性试验更加有意义。各国规范中最大值可以在20-50之间取值。
英国采用TFV作为底基层材料强度标准，要求不小于50KN。（Ten percent fines value为集料抵抗荷载的抗压性能，即表干饱和情况下的抗压强度）。
从表 8 可以看出，大部分国家都有洛杉基磨耗值的规定，而没有小型狄法尔试验和TFV试验。对于磨耗值，法国的标准较高为20-30，这也许如其试验方法与其它国家不一样有关，得州为水中磨耗值，40-45，其它一般为50。
d 化学成分要求
该草案中要求溶水硫酸盐含量不大于1％。对于高炉矿渣不大于2％。
e 耐久性要求
耐久性试验主要考虑集料颗粒抵抗冻融的性能，一般采用冻融试验（free-thaw test）或硫酸镁作安定性试验。
表 8可以看出，对于级配碎石基层，美国FHWA和沥青协会采用硫酸钠5个循环，指标为12％，而日本和加拿大BC州为硫酸镁5个循环，指标为20％。
同时，FHWA和加州还提出了耐久性指标，都为35％。
8 级配碎石混合料的室内试验
①室内最大干密度和含水量的确定与不同成型方法
室内试件成型的关键是以多大的压实功或怎样的成型方法最能模拟现场压实机具的有效压实状况。在上个世纪30年代，压路机的压实机械约为8~10吨，以葡氏试件成型方法
能够很好模拟当时的现场最佳压实效果，但是随着压路机吨位的加大，特别是重型压路机的出现，发现按葡氏方法得出的最佳含水量偏大，同时现场的压实度可以达到很大，此时原葡氏方法已不能很好模拟重型压实机具的现场效果。因此，需对原葡氏试验方法进行改进，即增加击实功，击实锤重由以前的2.5kg增加为4.5kg，落锤高度由以前的305mm增加到457mm，同时对于不同的最大粒径的材料采用不同的试筒直径，但是对于不同的试筒直径其压实功都要求为2700kN-m/m3，此压实功相对原葡氏的600kN-m/m3压实功提高了4.55倍，因此前者简称为重型击实标准或修正的击实标准，后者简称为轻型击实标准。应该说重型标准一般能够较好模拟现场压实状况。
随着振动压实机械的广泛应用，有关研究人员认为采用室内振动成型试件方法较重型击实成型能更好模拟现场的实际压实效果。振动成型方法主要有两种，一种为英国、瑞典采用的表面振动压实法，还有一种为美国ASTM、日本、澳大利亚和加拿大、丹麦等国采用振动台方法。我国国内专家冯冠庆和杨荫华就振动台和表面振动方法进行研究，结果表明此两种方法成型试件的最大干密度基本一致，而表面振动方法较简单，成型方法更接近现场振动碾压的实际情况，因此推荐优先采用表面振动法。
ASTM标准以及国内外一些专家指出，对于无粘聚性的、能自由排水的材料，如卵（漂）石，采用葡氏击实方法不适合，一致要求采用振动方法。ASTM标准，对于振动成型按照ASTM D4253进行，重型击实标准为ASTM D1557，轻型击实标准为ASTM D698以及ASTM D4718。即对于19mm筛上料超过30％的集料，将粗集料颗粒筛掉，筛下料用ASTM D1557或ASTM D698方法测定其最大干密度，对于筛上料测定毛体积密度，然后按照计算公式计算确定其室内最大密度和最佳含水量，计算公式同我国规范相同。ASTM规定对于无粘聚性的、能自由排水的材料，采用振动成型得出的最大密度显著大于采用重型击实法得出的最大密度，因此此类材料建议采用振动成型方法，而对于一般的土、土石混填材料、砾石、碎石要求采用重型击实成型，而且有些无粘聚性的、能自由排水的材料，当细土含量介于5～15％时，采用重型击实成型得出的最大干密度也许更合理些。其中ASTM4718为剔除－计算法，AASHTO T224又称为修正法，基本原理相当于我国重型击实中的校正法，但是具体操作不一样：我国规范要求筛去37.5mm以上的料，而ASTM和AASHTO一般筛除4.75mm的料，ASTM、AASHTO以及USBR5515规定为：当4.75mm筛上含量为10％～40％，可以采用4.75mm筛，当20mm筛上含量为10％～30％，可以采用20mm筛，也可以采用其它筛，但是要求筛上量不小于10％。
AASHTO无结合料室内成型方法基本与ASTM方法相同。AASHTO T99为轻型击实标准，T180为重型击实标准，T224为修正方法，基本原理同ASTM D4718，只是考虑筛去量相关的一个修正系数，此修正系数对于ASTM D4718为1。
表10 AASHTO无结合料室内成型试验方法
在美国如果没有特殊规定采用ASTM外，一般公路材料室内成型采用AASHTO T180，并采用T224进行修正。
加拿大魁北克州方法基本同，对于级配碎石一般采用重型击实，对于超粒径的颗粒采用两种方法，一种方法为替代法，相应的标准为BNQ 2501-225-M92 方法D，另外一种方法为计算法，即修正方法，相应标准为BNQ 2501-225-M92 方法C，此方法同ASTM、AASHTO的剔除－计算法。
加拿大BC州级配碎石采用轻型击实，相应标准为BCH-I14，即ASTM698方法。 文献15指出欧洲各国采用不同的试件成型方法，实际上，同为葡氏成型试验，不同的国家方法也不尽相同，文献中给出了统一后的欧洲标准的草案，本规范将在2004年1月最终发行。
表中，振动锤法以英国的方法为基础，振动台法以丹麦的方法为基础，而丹麦的方法又来自美国的ASTM方法，采用振动台方法是因为有些国家如英国采用较大粒径的粒料垫层，采用振动台法效果较振动锤法好。草案指出各国可以采用不同类型的方法，但是同一类型，其试验方法必须统一。
②级配碎石混合料强度一般标准
各国一般将级配碎石的CBR值作为其混合料强度标准，在美国除了CBR试验外，有些州还采用R值，即贯入深度作为评价指标。
表13各国、部门级配碎石强度要求
注：R值试验方法由于应用较少,此处不细说。
CBR试验试件的成型基本同室内最大干密度的测定试件的成型，其成型的关键在于室内试件是以多大的压实功或怎样的成型方法最能模拟现场压实机具的有效压实状况。ASTM和AASHTO方法CBR测定同室内最大干密度的测定试件的成型方法一样，一般采用重型击实成型，但是对于50~37.5mm的颗粒不是筛除而是用等量的4.75~19mm颗粒代替。CBR试验一般4天饱水后测定。但是有些老一些的规范要求的CBR值是以轻型击实为标准的，如最初的英国海外版道路31号，对于级配碎石以轻型击实成型试件为标准，CBR也要求达到80，由于道路31号在海外工程中应用较多特别是以前英国的属国如印度尼西亚、印度、加拿大的BC州。
有些国家如爱尔兰已经提出了振动锤（vibrating hammer，即表面振动成型方法）成型标准，图 为其级配碎砾石基层采用振动锤成型方法CBR不小于150％的标准；但是从目前国内外使用情况来看，大部分国家的标准设计中还是采用重型击实标准，对于振动成型一般限于试验研究使用。 出
现 次
数
图 7 爱尔兰不同成型方法对级配碎砾石CBR值影响
从上图 7 以及英国等国的文献可以看出，基层CBR为80标准是一个最基本的要求，对于一般的级配碎石（不包括级配碎砾石）基本能够达到。 ③级配碎石动态模量
路面各层模量的确定是柔性路面以力学为基础的设计、分析方法的基础。无结合料的动态模量在美国已经广泛研究了30多年，动态模量一般指回弹模量，或Mr，在美国沥青协会最早在1972年将回弹模量引入力学设计程序，1986年AASHTO结构设计才将无结合料的回弹模量系统用于设计指南。虽然AASHTO设计指南要求采用MR ，但是在美国还没有全国都接受的、标准方法来测定MR，并将其应用力学为基础的设计方法、分析程序。这是因为也没有这是因为影响精确测定MR的原因很多，同时缺乏统一的、基本的模型用于路面的应力应变响应、损坏、性能预测。最近完成的NCHRP 1-28项目是SHRP LTPP项目中的一部分，该项目的最初目的在于研究并推荐准确测定Mr的方法，该项目由AASHTO, ASTM,FHWA共同完成。
④三轴试验研究
法国NF P98-235-1要求对级配碎石进行重复三轴试验，试件的含水量小于最佳含水量2％，密实度为重型击实下的最大干密度的97％，试验要求测定重复荷载下的动模量Ec和永久变形A1c。
新西兰的设计标准将三轴试验作为级配碎石设计的一个参数，采用饱水不排水或最佳含水量下级配碎石试件在三轴荷载（模拟双园荷载8.2吨道路荷载作用）重复作用100000次，记录其永久变形值，如果其永久变形值随着荷载重复次数超过某一速率，就认为此级配碎石不合格。在进行重复三轴试验前，要求其饱水CBR值不小于80，然后进行昂贵的三轴试验。
其它各国采用三轴试验进行级配碎石研究较多，但是一般规范不作为必须要求内容。在美国如ASTM和AASHTO一般采用三轴试验测定级配碎石的动模量Mr,LTTP项目也在研究三轴条件下重复荷载作用下的研究变形。文献15、13、10指出未来的级配碎石设计应该建立在性能为基础的规范之上，统一之后的欧洲级配碎石标准中也不会将其作为必须的试验内容。
9现场压实度检测方法
①现场含水量和压实度的测定
各国的级配碎石施工一般是通过现场压实度控制。现场压实度的检测是通过测定现场压实混合料的密度除以室内成型的最大干密度得出的。现场压实度和含水量的检测一般有两种方法：
一种是破坏型的，即国内的灌砂法，相应的标准有ASTM D1556以及AASHTO T191。这种方法在我国使用较多，在一般国家如印度，台湾也主要采用此法，美国也应该有采用，2001年ASTM进行了改版，现行的规范为ASTM D1556-00。ASTM D1556同时规定对于最大粒径大于37.5mm的粒料，应该采用ASTM D4914或D5030。AASHTO T191要求最大粒径不大于50mm。
另一种是非破坏方法，即核子仪法。相应标准为ASTM D2922或AASHTO T238。采用核子仪法检测方便、迅速，但必须校正。ASTM D2922 、AASHTO T238要求，采用核子
仪要求用灌砂法校正，校正点不少于10个点，任何一个点密度相差不超过80kg/m3，平均值不超过32 kg/m3。
各国压实度要求见上表 11 。 ②现场CBR试验或R试验
由于室内饱水CBR（、R）和现场CBR（、R）差异较大，一般不将室内CBR（、R）指标作为现场CBR（、R）控制指标。 ③现场级配碎石模量控制
文献13、10、16指出，建立以性能为基础的规范应该将重点放在现场级配碎石性能的控制，今后无结合料规范的制订趋势是建立以路面最终性能为基础的规范，即材料的力学性能，如现场测定的模量。同时应有配方式条文作为补充，如材料的组成、级配范围，因为现场模量只反映了路面当时的强度情况，对于路面长期性能至多是一个预估，而大量工程实践能为修建一个长期稳定的道路提供很好的经验。德国无结合料材料规范中体现了这一点，材料必须按照规范给定设计，同时对现场摊铺、压实后的材料进行Plate Bearing Tests试验，检验是否达到了要求的模量。但是由于测量现场模量的方法比较笨重，因此实际操作受到限制。FWD应该是较好的路面性能测试设备，测试快捷、简单，因此应该研究并纳入以FWD为基础的无结合料现场性能控制为基础规范。
新西兰无结合料设计规范是建立在路面性能基础之上的，其级配碎石现场控制如下： 施工中控制，主要为材料质量、级配筛分、含水量、压实度的控制，施工后、撒粘层油前通过弯沉检验其结构模量是否达到要求，同时评价施工质量控制是否在允许范围内等等。
但是对于其它国家如美国、台湾、加拿大、印度以及日本，一般不要求级配碎石模量的现场控制。特别对于英国采用完全配方式方法，规范为配方式规范，规定每种压实机具的碾压次数，不要求压实度控制。
10级配碎石一般试验内容及试验规范
表15加拿大无结合料试验内容
参考文献
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国内外级配碎石研究及设计、施工规范情况介绍
粒料材料，指不加任何结合料稳定的集料，因为其一般除了加水拌和外不加任何结合料又称为无结合料集料，或非处治集料。按照我国现行基层施工规范将粒料材料分为两种即级配型和嵌锁型。
嵌锁型碎石按其施工中是否撒水又分为干结碎石和水结碎石，在国外有段时间使用较多，特别是经济不发达、施工设备不先进、劳动力密集的地区、国家现在仍在采用（特别是乡村道路上），但是对于中、重交通一般都不采用填隙碎石作结构层，有些国家已经完全取消了填隙碎石在新建公路中的使用。在我国锁型碎石即填隙碎石，曾经在50年代盛行过，在我国现行的基层施工规范中仍然保留有填隙碎石的技术标准。嵌锁型碎石与级配型碎石相比，存在以下不足：填隙碎石采用大小颗粒的碎石分层撒铺、碾压，施工复杂、工艺烦琐，难以机械化施工，施工速度慢；填隙碎石是多孔隙结构，越往下结构孔隙越大，容易透水、蓄水；结构不稳定，行车作用下易变形。因此我国现行规范规定填隙碎石只可用于各等级公路的底基层或三、四级公路的基层。
级配型碎石又分为级配碎石、级配碎砾石、未筛分的碎石、级配砾石（未破碎）（砂砾，未破碎），统一称为级配粒料。其中以材料质优的密级配的级配碎石性能最好，可以作为各级道路的基层、底基层以及沥青面层和半刚性基层之间的过渡层。
级配碎砾石性能较级配碎石差，但是性能较其它级配类型粒料为好。级配砾石、级配碎砾石以及符合级配、塑性指数等技术要求的天然砂砾，可用作二级和二级以下道路的基层，也可以做各级道路的底基层。
粒料材料的强度、模量较一般稳定基层差，因此国内外对级配碎石基层的研究和应用，主要在于提高级配碎石的强度和稳定性，以降低行车作用下的变形和永久变形。级配集料的强度、稳定性与集料的类型 、集料的最大粒径和级配、集料中细料含量、0.075mm的通过率有关，而材料的水稳定性又与0.425mm以下材料的通过率及其塑性指数有关。同时对于粒料材料，其强度、稳定性又与其密实度有很大关系。因此对于级配型集料，主要控制材料的类型、最大粒径、4.75mm、0.425mm、0.075mm的通过率以及现场压实度。 1 集料的最大粒径
室内试验表明：集料的粒径越大，其强度、刚度也就越大，同时可以显著提高抗永久变形能力。用不同的最大粒径的密实级配碎石的比较试验结果表明，在同一侧向压力下，级配碎石所能承受的正应力随最大粒径增大而增大。文献12通过对各种室内成型试件的CBR测试试验表明，最大粒径越大，集料中起骨架作用的粗集料相对较多，从获得级配碎石最大CBR值来看，最大粒径以37.5mm为最佳；而最大粒径为50mm可以获得最大干密度，37.5mm次之，31.5mm最小。
国外一般认为，良好施工、较大粒径的级配碎石作为基层，可以显著提高路面的强度，路面弯沉较小且在服务期间变化不大，从而显著提高沥青路面结构的抗疲劳性能，并降低了车辙深度。美国LTTP针对大量试验段提出的施工指南要求，级配碎石基层采用高质量的碎石、碎砾石或碎矿渣石，级配为密级配，集料最大粒径以50mm为宜。
但最大粒径越大，在运输、摊铺过程中的粗细颗粒离析会成为主要问题，一旦施工中发生离析，其性能会大大降低。采用较大的粒径时，也不容易机械整平，而且用于拌和及整平的设备容易磨损。文献14的工程实践表明最大粒径为37.5mm的级配碎石施工中离析较大，而31.5mm的不易离析，质量均匀，并建议尽量采用31.5mm的级配碎石。我国规范规定对于高等级公路、一级公路基层、上基层采用摊铺机摊铺，但是采用摊铺机摊铺对于采用较大粒径的级配碎石是不利的，不可避免会产生离析，因此国内有关专家偏向于采用最大粒径小
一些的级配碎石。
我国86基层规范规定了三种最大粒径的级配碎石基层，即40、50、60（园孔筛〕，其中使用最多为40、50mm。我国2000基层施工规范要求，当级配碎石、级配碎砾石用作二级或二级以下道路的基层时，最大粒径为37.5mm，当级配碎石用作一级、高速公路基层或过度层（即上基层）时，最大粒径为31.5mm，各级道路底基层可以采用最大粒径为53，37.5，31.5级配粒料；同时规定对于高等级公路、一级公路基层、级配碎石过度层采用中心拌和站厂拌，并采用摊铺机摊铺和重型压路机碾压为宜。
说明：（）为公称最大粒径；加拿大BC即加拿大的大不列颠哥伦比亚州
从表1中可以看出，各国、地区规范规定级配碎石最大粒径情况是不同的，即使是同一个国家，不同的部门、州其规定都不尽相同，一般而言基层的最大粒径较底基层的最大粒径小，底基层的粒径较大，特别在地区潮湿、冰冻地区的底基层采用较大的粒径，如加拿大、英国、北欧地区。
加拿大属于潮湿、冰冻地区。加拿大的大不列颠哥伦比亚州基层一般采用最大粒径为50mm或75mm，厚度为15cm，同时为了提高基层的平整度，一般在级配碎石基层上再铺一层最大粒径为25mm的级配碎石层。其底基层为最大粒径75mm的级配粒料，厚度一般为15 cm。而加拿大魁北克州一般采用最大粒径为31.5mm的级配碎石作基层，底基层最大粒径则为80mm。
法国气候相对温和。法国级配碎石为两种，31.5mm和40mm，一般31.5mm作基层，40mm的用于底基层。如果采用摊铺机摊铺施工能保证不会产生材料离析，也可以用40mm作基层。
美国各州、各部门都有相应的级配碎石规范，各规范之间不尽相同。得州采用的最大粒径较大，为45、63mm，ASTM规定只有一种即50mm，美国LTTP针对大量试验段提出的施工指南要求尽量采用最大粒径为50mm。美国联邦公路局推荐三种类型即最大粒径分别为50、37.5、25mm，AASHTO、加州推荐采用50、25mm两种。我国有关出国考察人员对左治亚州施工现场了解到，该州一般采用最大粒径为25mm级配碎石基层。
因此级配碎石最大粒径的确定，应该综合考虑最大粒径对级配碎石性能的影响、确保施工中不离析以及具体的气候条件。建议就我国高等级公路基层规范增加50mm、25mm类型
级配碎石，同时在一级、高速公路中允许各单位根据自身的施工条件、材料情况、气候区域在50、37.5、31.5、25mm四种类型中选择合适的级配碎石基层类型。
2 细集料含量对级配型碎石强度、稳定性的影响
大部分国家一般将4.75mm筛（或5mm）以下的集料称为细集料料如美国得州、FHWA、ASTM、日本、台湾、印度等，英国为5mm。也有将2.36mm或2mm作为划分细、粗集料的标准，如加拿大（2.36）、美国AASHTO（2）、荷兰（2）。对于级配型碎石，我国是以4.75mm（圆孔筛为5mm）作为细、粗集料的划分标准。
国内外对级配集料的研究表明，级配集料中细集料的含量对级配粒料的强度、密实度有很大影响。文献1研究表明：5mm以下颗粒含量与干密度关系形成一驼峰曲线，即随着5mm含量的增加，干密度逐渐增加，当5mm含量继续增加超过某一值后（42.5%），集料的干密度迅速降低。同时研究表明5mm颗粒含量与CBR、三轴抗剪切强度之间的关系也是驼峰关系，在5mm含量最佳值（42.5%）时，CBR、三轴抗剪切强度存在最大值。
注：表中除了荷兰45表示为公称粒径外，其余均为最大粒径；
*表示4.75mm通过率是通过插值获得；
+表示为园孔筛，筛孔为5mm；
＃表示筛孔为5mm时通过率。
表 为各国级配基层集料4.75mm通过率情况，从中可以看出：
①我国现行规范和日本的级配中4.75mm通过率对于不同的最大粒径取相同的值，而其它国家随着最大粒径的减小，4.75mm通过率有所增加；
②对于最大粒径为50mm的级配碎石，4.75mm通过率上限最大值为日本的60，最小值为英国的40，出现频率最多为55；下限最大值为ASTM的35，最小值为25，出现频率最高的为25，其次为30。我国86规范5mm通过率为30~55处于中间，其上限、下限正好分别是以上最大值、最小值的均值，30、55的平均值又正好为42.5，这又恰好与文献1最佳值相同；现行规范4.75mm通过率为29～54，是在86年规范园孔筛5mm时通过率上下限基础上转化为方孔筛4.75mm上下限得出的，相对减小了1；
③对于最大粒径为37.5mm的级配碎石，4.75mm通过率上限最大值为日本的65，最小值为法国的45（最大粒径为40mm）；下限最大值为FHWA的39，最小值为法国的21，我国86规范最大粒径40mm的4.75mm通过率为30~55通过率处于中间，其上限、下限正好又分别
是以上最大值、最小值的均值，我国2000规范4.75mm通过率为29~54，与原86规范园孔筛40mm相比，现有规范比86规范的4.75mm通过率上下限都减小了1；
④对于最大粒径为31.5mm的级配碎石4.75mm通过率，日本为30~65，法国为30-53，加拿大魁北克州为35～60，我国现行规范为29~54。各国4.75mm通过率上限除了魁北克州为35，其它基本为30；下限我国与法国接近，日本65为最大；
⑤对于最大粒径为25mm的级配碎石4.75mm通过率，上限最大值为加拿大的70，最小值为55；下限最大值为FHWA的47，最小值为35，应该说对于最大粒径为25mm的级配碎石
4.75mm通过率可以取35-55。
3 0.425mm（我国0.5mm）通过率与集料塑性指数对集料的密实度、强度的影响
级配集料中0.425mm（我国为0.5mm）通过率对集料的密实度、强度产生很大影响，同时0.425mm（我国0.5mm）以下料的液限和塑性指数对级配集料的水稳定性产生重要影响。我国早期大量室内试验表明，0.5mm以下颗粒含量与干密度、CBR、三轴抗剪切强度之间的关系也是驼峰关系，在0.5mm含量最佳值时，CBR、三轴抗剪切强度存在最大值，但是在最佳值的左侧，即0.5mm通过率较低的一侧，随着0.5mm通过率的降低，三轴强度会迅速下降，即在0.5mm通过率较低的一侧其对三轴强度影响敏感，而在0.5mm通过率大于0.5mm最佳通过率的右边，相对而言其通过率对三轴强度的影响敏感性低些，因此0.5mm通过率应该取偏大一些较好。
0.425mm以下颗粒液限、塑性指数越大，水稳定性越差，随着塑性指数增大，集料的CBR值迅速下降。在级配碎石中加入少量塑性细土，集料的CBR下降较大，同时相同荷载下的变形也会增大较大，采用塑性指数较低的细料，会明显降低塑性变形或车辙。同时塑性指数较高的细料，其遇水易膨胀，从而较低了材料的透水性和水稳定性，增加了冰冻敏感性。
我国各地几十年来丰富的实践经验表明，级配集料作为沥青混凝土路面的基层，必须严格控制其塑性指数。凡是级配碎石基层材料的塑性指数超过一定值的路段，沥青路面往往会过早破坏，而低塑性的级配碎石使用效果较好。在其它各国多年的实践中也得出同样的结论。
注：表中各数据除以下说明外，其数据均为0.425mm通过率；
＃ 表示数据为通过插值获得的0.425mm通过率；
+ 为我国86规范园孔筛，筛孔为0.5mm；
* 括号内法国规范中0.5mm筛孔通过率，括号外的数据为插值获得的0.425mm时通过率。
关于0.425mm通过率：
①除了我国以及日本对于不同的最大粒径取相同的通过率外，其它各国规范对于不同的最大粒径对应的0.425mm通过率随最大粒径的减小而有所增加；
②最大粒径为50mm的0.425mm通过率上限最大值为日本的30，最小为18，一般取18-21左右，下限最大值为10，最小为6，一般取值为8，因此就最大粒径为50mm的0.425mm通过率可以取为8-20，同时可以看出，日本的上下限都较大，因此偏细；
③最大粒径为37.5mm的0.425mm通过率,日本为10-30,FHWA为12-21,法国（最大粒径为40）为4.5-19，我国2000规范为6-17,86规范为10-20。可以看出，日本的上下限都较大，因此偏细；我国现行规范的上限17较低，而86规范10-20或按照以上50mm时的8-20正好处于各规范中间；
④最大粒径为31.5mm的0.425mm通过率,日本为10-30,法国为5.5-21，加拿大魁北克州为10.5-22，我国2000规范为6-17,下限仍然是最低的，按照50mm时的8-20正好在中间；同时可以看出，日本的上下限都较大，因此偏细；
⑤最大粒径为25mm的0.425mm通过率,FHWA为12-21，加州BC州为7-23，美国加州、台湾高公局为8-25，取8-20应该可以。
关于0.425mm以下集料的液限、塑性指数：
从表 可以看出AI以及英国对级配碎石的液限和塑性指数标准定得较高，只有美国得州定的标准最低，一般液限为不大于25％，塑性指数为不大于4~6%。
表中除了日本只规定塑性指数、爱尔兰和FHWA只规定液限外，一般都有液限和塑性指数指标。而根据文献13对爱尔兰30年的粒料基层使用经验认为，采用基层集料只要满足表中的液限要求，一般都有较好的路用性能，由于塑限测定的重复性较差，因此其现行标准中取消了此项要求。
86年规范液限规定为小于25％，塑性指数对于潮湿地区为不大于4%，其它地区为不大于6%。而2000年基层施工则降低了塑性指数、液限的标准，液限要求不大于28％，塑性指数对于潮湿地区为不大于6%，其它地区为不大于9%。0.425mm通过率在86年规范为10-20，在现在规范为6-17。因此相对而言，2000年的规范是放宽了材料液限、塑性指数的要求，改而严格控制0.425mm通过率，2000年规范规定：对于塑性指数偏大的情况下，要求塑性指数与0.5mm通过率的乘积应满足以下要求：年降雨量小于600mm的地区，地下水位对土基没有影响时，乘积不大于120；在潮湿多雨地区乘积不小于100。实际上此规定有其不合理性，其理由有2：其一用于在较低的0.425mm通过率时对级配碎石的三轴强度影响特别敏感，0.425mm通过率较低时，三轴强度会迅速下降；其二采用材料的液限或塑性指数偏大的级配碎石，即使采用较低的0.425mm通过率，级配碎石的性能也会很差。文献12建议我国液限应确定为不大于25％，0.5mm以下细料为无塑性，如果实在难达到无塑性要求，要求最低不大于4％。本文认为，如果0.5mm以下料难达到无塑性要求时，可以提高液限为不大于21%，塑性指数为不大于4％。
4 0.075mm通过率
一般将0.075mm以下料称为细料（fine），也有以0.063mm为标准。0.075mm通过率对集料的密度和强度也有很大的影响。文献1、12研究表明，随着0.075mm通过率增加，集料的干容重增加，当达到某一含量后（15％）则干容重又会随着0.075mm通过率增加而迅速降低。可能此时0.075mm以下颗粒太多，已经将粗集料形成的空隙填满，继续增加的粉料会撑开粗集料，从而导致集料的干容重降低。三轴抗剪强度表明随着0.075mm通过率增加，集料的抗剪强度增加，当达到某一含量后（5％）则抗剪强度又会随着0.075mm通过率增加而迅速降低，同样在最佳值的左侧即0.075mm通过率较低的一侧，随着其通过率的降低，抗剪强度降低较大，而在最佳值右侧随着通过率的增加，抗剪强度降低缓慢一些。饱水CBR试验表明，集料CBR值随0.075mm通过率增加而迅速降低，这说明集料中细料越多，其水稳定性就越差。同时对于同一料源的材料，0.075mm通过率越大，级配碎石基层的冻胀值也越大。英国对级配碎石水稳定性和结构性进行研究，通过较低的0.075mm通过率的材料与较高的0.075mm通过率（在级配范围内）的材料对比，前者的水稳定性较好，较适合潮湿地区，但是在行车荷载作用下前者更易于产生变形，后者的整体结构性较好，强度较高，在非潮湿地区表现较好。我国一些道路人员参加过援外工程，他们认为，0.075mm以下的细料和水一起可以起到胶结料的作用，可以提高级配碎石的整体强度。
CEN即欧洲标准化协会（European Committee for standardization）正在推出适合整个欧洲各国的道路无结合料混合料（包括基层、底基层）规范15，其初步方案定为下表 。由于欧洲各国对最大细料含量的规定差异性较大，如法国级配碎石允许采用最大细集料含量的高值即10％，同时规定了一个最小的细料含量，为2%，而英国则没有具体规定最小的细料含量，即最低可以为0％，因此新的规范必须能够允许各国根据其实际情况确定采用水筛或干筛筛分时通过0.063mm筛细料的最低通过率。对于级配碎石基层各国可以根据具体情况取最小值为无要求（0％） 或为2、4、6％。
表 5 各国级配碎石基层0.075mm通过率
*表示细料筛孔为0.063mm；
＋ 最终级配中0.075mm通过率不能大于0.6mm通过率的60％；0.075mm通过率在潮湿条件下尽量取低值，同时注意0.02mm通过率不大于3％；
由表中可以看出除了美国得州无规定外，加拿大BC州、ASTM、荷兰、英国0.075mm以及我国现行规范通过率允许采用最低为0的标准，而其它各标准都有0.075mm通过率最低不小于2％的要求。实际上加拿大、荷兰、英国都为潮湿地区，特别是加拿大、荷兰属于冰冻地区，一般采用较大粒径、细料含量低的厚度较厚的级配碎石，甚至采用开级配的级配碎石，以提高其抗冻性能和排水性能，除了以上的荷兰、加拿大，还有北欧地区(包括挪威、瑞典、丹麦、芬兰、冰岛) 等国。
而在非冰冻地区如法国、日本以及美国大部分州、欧洲部分国家，一般都建议规定一个最低的0.075mm通过率，从表 可以看出一般不小于2％，FHWA甚至规定最小不小于4％的要求。
因此，0.075mm通过率应该根据各地具体条件而定，我国86规范规定4-10，而现行规范定为0-7，并规定对于无塑性的细料时，0.075mm通过率尽量取上限。本文认为对于0.075mm通过率的确定应该充分考虑0.075mm以下颗粒含量对以上各性能的影响，综合考虑：对于潮湿、冰冻地区尽量取低限，可以为0％；对于其它地区尽量取级配上限，以5～6％为佳。
5 公称粒径对应筛孔通过率
实践证明通过控制公称粒径对应筛孔通过率即控制级配集料中超粒径颗粒（即粒径大于公称直径颗粒），可以减少粗颗粒之间的干扰，增加混合料的均匀性，提高其施工性能，可以减小施工中的离析问题，并便于施工机械的整平，减少施工设备的磨损。但是如果公称粒
说明：括号内值为公称粒径。
①最大粒径为50mm对应的公称粒径为37.5mm，其下限最大值为FHWA的97，最小值为加拿大的BC州的80，一般采用95或90；
②最大粒径为37.5mm对应的公称粒径除了FHWA为25，日本、法国、我国现行规范均为31.5mm。其下限最大值为FHWA（插值获得粒径为31.5mm的通过率）的99，最小值为法国的85，日本为95，我国现行规范为90；
③最大粒径为31.5mm对应的公称粒径日本为26.5mm，加拿大魁北克州、法国为20mm, 我国现行规范为19mm。通过插值，日本的19mm通过率为75-92.5较低，这样通过率下限最低为日本75，其次为法国和我国现行规范为85，加拿大魁北克州为90；如果都通过插值得出26.5mm通过率，则其通过率都为95~100。
④最大粒径为25mm对应的公称粒径均为19，其下限最大值为FHWA的97，最小值为加拿大BC州的80，美国加州、台湾高公局均为90。
6 调整后级配范围的确定
通过以上分析，可以定出一个级配范围。确定了以上各级筛孔的通过率后，可以按照形成平滑曲线的原则，通过插值确定其它各级筛孔的通过率。
注：对于干旱地区，细料通过率取接近上限值，潮湿地区取下限值。
调整后的级配曲线图与各国的级配曲线对比见图1－6。
7 集料类型以及技术要求
不同集料类型的强度、稳定性能差异较大，一般而言级配碎石性能最好，而级配砂砾（非破碎）最差，级配碎砾石的性能介于两者之间。由于级配碎石的性能最佳，因此有些国家规定对于中、重交通以上道路、特别是高速公路的基层只采用级配碎石。不同的材料类型其性能也会有一定的差异。文献13中爱尔兰30年无结合料材料使用经验表明，石灰岩是所有作为级配碎石材料中最好的，其分析原因有以下三点：石灰岩容易轧制成四方形形状、容易达到级配要求、同时其细颗粒中碳酸盐含量较高在拌和中和水一起对粗集料起到胶结料的作用；而对于粗砂岩、变质岩由于针片状较多在施工中容易离析，施工中难压实成密实状态，在行车作用下会产生较大的瞬时变形。
但是采用级配碎石对于碎石材料并不丰富的国家则会增加工程费用，因此也放宽到采用级配碎砾石。对于底基层有些部门为了降低工程费用，采用级配碎砾石或级配（砂）砾石等质量较差一些的粒料材料，但为了提高路面的整体抗变形能力，特别是在高速公路上，对底基层的材料也提出了很高的要求。表 8 中为各国粒料基层材料类型以及材料技术要求，各国规范的规定都反映了各自国家的材料情况、气候条件以及工程实践和所考虑的经济性，其采用的集料类型和集料技术要求各有不同。
文献15给出了欧洲无结合料技术要求草案（将在2004年成为欧洲标准〕，其技术标准包括以下5方面。
a粗集料的形状和破裂面要求
粗集料的形状对沥青混合料来说是一个重要的参数，对于无结合料材料，粗集料的形状同样会影响混合料的嵌挤，从而影响其强度，但是通常在规范中并没有具体要求。文献15认为粗集料的形状参数可以作为一个材料技术要求，对于长宽比大于3：1的颗粒可以规定不超过20、35、50％这样的要求。
为了形成颗粒间的嵌挤，提高碎砾石作为无结合料基层的强度，控制粗集料中未轧碎颗粒含量是非常重要的，该草案给出了5种类型的要求，各国可以根据情况选择适合的范围。
从表8 可以看出，当采用级配碎砾石时，各国都给出了粗集料破裂面要求。其中得州和日本规范要求差不多，4.75mm以上破裂面不小于60％，FHWA和加拿大BC州规定差不
多，要求4.75mm以上破裂面不小于50％。而ASTM要求9.5mm以上料至少75％颗粒必须具有2个或2个以上的破裂面。
b细料中有害物质的控制
细料质量控制是指控制细料中有害物质的含量，如有机物、粘土等。在欧洲如法国、比利时、荷兰等国普遍采用砂当量和亚甲基蓝（methylene blue test）来确定有害物质含量，但是在英国较少作砂当量、亚甲基蓝试验。
从表8 可以看出，亚甲基蓝试验较少采用；一般部门、国家都规定了砂当量要求，FHWA虽然没有规定砂当量要求，但是给出了不含有机物、粘土团的规定。在有砂当量要求的标准中，对于级配碎石基层，以法国的要求最高，为不小于50％，而以加州的最小，为25％，一般为35％，沥青协会以前规定为50％，现在也改为35％。
同时细料（0.425mm以下）的液限和塑性指数也是重要指标，前面3节已经说明。 c 材料抗压碎值（resistance to fragmentation）和抗磨耗值（resistance to wear）
材料抗压碎值通过洛杉基磨耗试验确定，该值主要反映在拌和、施工中软弱粒料材料的破碎情况。欧洲的观念认为，洛杉基磨耗值LG不是真正反映材料的磨耗，即“abrasion”,而是一个抗压碎试验即“impact”test。洛杉基磨耗试验时，材料在旋转的鼓形圆桶内被钢球冲击、压碎，这样能够模拟在拌和、施工中软弱粒料材料的破碎情况。因此该草案中推荐采用洛杉基磨耗值作为材料的一个技术参数。在法国采用改进的洛杉基磨耗试验。而在德国规范中规定采用复杂的抗压碎试验，当有争议时，采用洛杉基磨耗值作为参考。英国通过大量试验建立了洛杉基磨耗值、压碎值AIV以及TFV之间的关系。该草案中建议各国可以根据具体情况其最大值可以定为20～60。
材料抗磨耗值通过小型狄法尔试验确定。在法国，粗集料同抗磨耗性能是通过小型狄法尔试验确定的，其试验方法与洛杉基磨耗试验不同在于其试验是在水中进行的。由于该试验能够模拟在饱和、荷载作用下结构层内形成嵌锁的颗粒间的磨损情况，因此该法较适合于级配碎石基层、底基层材料的质量控制。该文献同时指出，该方法较硫酸钠安定性试验更加有意义。各国规范中最大值可以在20-50之间取值。
英国采用TFV作为底基层材料强度标准，要求不小于50KN。（Ten percent fines value为集料抵抗荷载的抗压性能，即表干饱和情况下的抗压强度）。
从表 8 可以看出，大部分国家都有洛杉基磨耗值的规定，而没有小型狄法尔试验和TFV试验。对于磨耗值，法国的标准较高为20-30，这也许如其试验方法与其它国家不一样有关，得州为水中磨耗值，40-45，其它一般为50。
d 化学成分要求
该草案中要求溶水硫酸盐含量不大于1％。对于高炉矿渣不大于2％。
e 耐久性要求
耐久性试验主要考虑集料颗粒抵抗冻融的性能，一般采用冻融试验（free-thaw test）或硫酸镁作安定性试验。
表 8可以看出，对于级配碎石基层，美国FHWA和沥青协会采用硫酸钠5个循环，指标为12％，而日本和加拿大BC州为硫酸镁5个循环，指标为20％。
同时，FHWA和加州还提出了耐久性指标，都为35％。
8 级配碎石混合料的室内试验
①室内最大干密度和含水量的确定与不同成型方法
室内试件成型的关键是以多大的压实功或怎样的成型方法最能模拟现场压实机具的有效压实状况。在上个世纪30年代，压路机的压实机械约为8~10吨，以葡氏试件成型方法
能够很好模拟当时的现场最佳压实效果，但是随着压路机吨位的加大，特别是重型压路机的出现，发现按葡氏方法得出的最佳含水量偏大，同时现场的压实度可以达到很大，此时原葡氏方法已不能很好模拟重型压实机具的现场效果。因此，需对原葡氏试验方法进行改进，即增加击实功，击实锤重由以前的2.5kg增加为4.5kg，落锤高度由以前的305mm增加到457mm，同时对于不同的最大粒径的材料采用不同的试筒直径，但是对于不同的试筒直径其压实功都要求为2700kN-m/m3，此压实功相对原葡氏的600kN-m/m3压实功提高了4.55倍，因此前者简称为重型击实标准或修正的击实标准，后者简称为轻型击实标准。应该说重型标准一般能够较好模拟现场压实状况。
随着振动压实机械的广泛应用，有关研究人员认为采用室内振动成型试件方法较重型击实成型能更好模拟现场的实际压实效果。振动成型方法主要有两种，一种为英国、瑞典采用的表面振动压实法，还有一种为美国ASTM、日本、澳大利亚和加拿大、丹麦等国采用振动台方法。我国国内专家冯冠庆和杨荫华就振动台和表面振动方法进行研究，结果表明此两种方法成型试件的最大干密度基本一致，而表面振动方法较简单，成型方法更接近现场振动碾压的实际情况，因此推荐优先采用表面振动法。
ASTM标准以及国内外一些专家指出，对于无粘聚性的、能自由排水的材料，如卵（漂）石，采用葡氏击实方法不适合，一致要求采用振动方法。ASTM标准，对于振动成型按照ASTM D4253进行，重型击实标准为ASTM D1557，轻型击实标准为ASTM D698以及ASTM D4718。即对于19mm筛上料超过30％的集料，将粗集料颗粒筛掉，筛下料用ASTM D1557或ASTM D698方法测定其最大干密度，对于筛上料测定毛体积密度，然后按照计算公式计算确定其室内最大密度和最佳含水量，计算公式同我国规范相同。ASTM规定对于无粘聚性的、能自由排水的材料，采用振动成型得出的最大密度显著大于采用重型击实法得出的最大密度，因此此类材料建议采用振动成型方法，而对于一般的土、土石混填材料、砾石、碎石要求采用重型击实成型，而且有些无粘聚性的、能自由排水的材料，当细土含量介于5～15％时，采用重型击实成型得出的最大干密度也许更合理些。其中ASTM4718为剔除－计算法，AASHTO T224又称为修正法，基本原理相当于我国重型击实中的校正法，但是具体操作不一样：我国规范要求筛去37.5mm以上的料，而ASTM和AASHTO一般筛除4.75mm的料，ASTM、AASHTO以及USBR5515规定为：当4.75mm筛上含量为10％～40％，可以采用4.75mm筛，当20mm筛上含量为10％～30％，可以采用20mm筛，也可以采用其它筛，但是要求筛上量不小于10％。
AASHTO无结合料室内成型方法基本与ASTM方法相同。AASHTO T99为轻型击实标准，T180为重型击实标准，T224为修正方法，基本原理同ASTM D4718，只是考虑筛去量相关的一个修正系数，此修正系数对于ASTM D4718为1。
表10 AASHTO无结合料室内成型试验方法
在美国如果没有特殊规定采用ASTM外，一般公路材料室内成型采用AASHTO T180，并采用T224进行修正。
加拿大魁北克州方法基本同，对于级配碎石一般采用重型击实，对于超粒径的颗粒采用两种方法，一种方法为替代法，相应的标准为BNQ 2501-225-M92 方法D，另外一种方法为计算法，即修正方法，相应标准为BNQ 2501-225-M92 方法C，此方法同ASTM、AASHTO的剔除－计算法。
加拿大BC州级配碎石采用轻型击实，相应标准为BCH-I14，即ASTM698方法。 文献15指出欧洲各国采用不同的试件成型方法，实际上，同为葡氏成型试验，不同的国家方法也不尽相同，文献中给出了统一后的欧洲标准的草案，本规范将在2004年1月最终发行。
表中，振动锤法以英国的方法为基础，振动台法以丹麦的方法为基础，而丹麦的方法又来自美国的ASTM方法，采用振动台方法是因为有些国家如英国采用较大粒径的粒料垫层，采用振动台法效果较振动锤法好。草案指出各国可以采用不同类型的方法，但是同一类型，其试验方法必须统一。
②级配碎石混合料强度一般标准
各国一般将级配碎石的CBR值作为其混合料强度标准，在美国除了CBR试验外，有些州还采用R值，即贯入深度作为评价指标。
表13各国、部门级配碎石强度要求
注：R值试验方法由于应用较少,此处不细说。
CBR试验试件的成型基本同室内最大干密度的测定试件的成型，其成型的关键在于室内试件是以多大的压实功或怎样的成型方法最能模拟现场压实机具的有效压实状况。ASTM和AASHTO方法CBR测定同室内最大干密度的测定试件的成型方法一样，一般采用重型击实成型，但是对于50~37.5mm的颗粒不是筛除而是用等量的4.75~19mm颗粒代替。CBR试验一般4天饱水后测定。但是有些老一些的规范要求的CBR值是以轻型击实为标准的，如最初的英国海外版道路31号，对于级配碎石以轻型击实成型试件为标准，CBR也要求达到80，由于道路31号在海外工程中应用较多特别是以前英国的属国如印度尼西亚、印度、加拿大的BC州。
有些国家如爱尔兰已经提出了振动锤（vibrating hammer，即表面振动成型方法）成型标准，图 为其级配碎砾石基层采用振动锤成型方法CBR不小于150％的标准；但是从目前国内外使用情况来看，大部分国家的标准设计中还是采用重型击实标准，对于振动成型一般限于试验研究使用。 出
现 次
数
图 7 爱尔兰不同成型方法对级配碎砾石CBR值影响
从上图 7 以及英国等国的文献可以看出，基层CBR为80标准是一个最基本的要求，对于一般的级配碎石（不包括级配碎砾石）基本能够达到。 ③级配碎石动态模量
路面各层模量的确定是柔性路面以力学为基础的设计、分析方法的基础。无结合料的动态模量在美国已经广泛研究了30多年，动态模量一般指回弹模量，或Mr，在美国沥青协会最早在1972年将回弹模量引入力学设计程序，1986年AASHTO结构设计才将无结合料的回弹模量系统用于设计指南。虽然AASHTO设计指南要求采用MR ，但是在美国还没有全国都接受的、标准方法来测定MR，并将其应用力学为基础的设计方法、分析程序。这是因为也没有这是因为影响精确测定MR的原因很多，同时缺乏统一的、基本的模型用于路面的应力应变响应、损坏、性能预测。最近完成的NCHRP 1-28项目是SHRP LTPP项目中的一部分，该项目的最初目的在于研究并推荐准确测定Mr的方法，该项目由AASHTO, ASTM,FHWA共同完成。
④三轴试验研究
法国NF P98-235-1要求对级配碎石进行重复三轴试验，试件的含水量小于最佳含水量2％，密实度为重型击实下的最大干密度的97％，试验要求测定重复荷载下的动模量Ec和永久变形A1c。
新西兰的设计标准将三轴试验作为级配碎石设计的一个参数，采用饱水不排水或最佳含水量下级配碎石试件在三轴荷载（模拟双园荷载8.2吨道路荷载作用）重复作用100000次，记录其永久变形值，如果其永久变形值随着荷载重复次数超过某一速率，就认为此级配碎石不合格。在进行重复三轴试验前，要求其饱水CBR值不小于80，然后进行昂贵的三轴试验。
其它各国采用三轴试验进行级配碎石研究较多，但是一般规范不作为必须要求内容。在美国如ASTM和AASHTO一般采用三轴试验测定级配碎石的动模量Mr,LTTP项目也在研究三轴条件下重复荷载作用下的研究变形。文献15、13、10指出未来的级配碎石设计应该建立在性能为基础的规范之上，统一之后的欧洲级配碎石标准中也不会将其作为必须的试验内容。
9现场压实度检测方法
①现场含水量和压实度的测定
各国的级配碎石施工一般是通过现场压实度控制。现场压实度的检测是通过测定现场压实混合料的密度除以室内成型的最大干密度得出的。现场压实度和含水量的检测一般有两种方法：
一种是破坏型的，即国内的灌砂法，相应的标准有ASTM D1556以及AASHTO T191。这种方法在我国使用较多，在一般国家如印度，台湾也主要采用此法，美国也应该有采用，2001年ASTM进行了改版，现行的规范为ASTM D1556-00。ASTM D1556同时规定对于最大粒径大于37.5mm的粒料，应该采用ASTM D4914或D5030。AASHTO T191要求最大粒径不大于50mm。
另一种是非破坏方法，即核子仪法。相应标准为ASTM D2922或AASHTO T238。采用核子仪法检测方便、迅速，但必须校正。ASTM D2922 、AASHTO T238要求，采用核子
仪要求用灌砂法校正，校正点不少于10个点，任何一个点密度相差不超过80kg/m3，平均值不超过32 kg/m3。
各国压实度要求见上表 11 。 ②现场CBR试验或R试验
由于室内饱水CBR（、R）和现场CBR（、R）差异较大，一般不将室内CBR（、R）指标作为现场CBR（、R）控制指标。 ③现场级配碎石模量控制
文献13、10、16指出，建立以性能为基础的规范应该将重点放在现场级配碎石性能的控制，今后无结合料规范的制订趋势是建立以路面最终性能为基础的规范，即材料的力学性能，如现场测定的模量。同时应有配方式条文作为补充，如材料的组成、级配范围，因为现场模量只反映了路面当时的强度情况，对于路面长期性能至多是一个预估，而大量工程实践能为修建一个长期稳定的道路提供很好的经验。德国无结合料材料规范中体现了这一点，材料必须按照规范给定设计，同时对现场摊铺、压实后的材料进行Plate Bearing Tests试验，检验是否达到了要求的模量。但是由于测量现场模量的方法比较笨重，因此实际操作受到限制。FWD应该是较好的路面性能测试设备，测试快捷、简单，因此应该研究并纳入以FWD为基础的无结合料现场性能控制为基础规范。
新西兰无结合料设计规范是建立在路面性能基础之上的，其级配碎石现场控制如下： 施工中控制，主要为材料质量、级配筛分、含水量、压实度的控制，施工后、撒粘层油前通过弯沉检验其结构模量是否达到要求，同时评价施工质量控制是否在允许范围内等等。
但是对于其它国家如美国、台湾、加拿大、印度以及日本，一般不要求级配碎石模量的现场控制。特别对于英国采用完全配方式方法，规范为配方式规范，规定每种压实机具的碾压次数，不要求压实度控制。
10级配碎石一般试验内容及试验规范
表15加拿大无结合料试验内容
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