一種基于振動成型的水泥穩定碎石配合比設計方法
2023-12-09 22:56:41 2
專利名稱：一種基于振動成型的水泥穩定碎石配合比設計方法
技術領域：
本發明屬於道路工程技術領域，特別是一種基于振動成型的水泥穩定碎石配合 比設計方法。
背景技術：
我國絕大部分高速公路採用半剛性基層浙青路面結構形式。一方面以水泥碎石 為代表的已建半剛性路面早期破壞現象比較嚴重，另一方面，在對這些破壞現象的產生 原因還沒有深刻認識及解決措施還不十分有效的情況下，新建的半剛性路面仍以每年幾 千公裡的建設裡程增長。從應用效果來看，基於傳統材料設計方法提出的研究成果對緩 解或消除半剛性路面早期破壞現象並不明顯(比較一致的觀點認為半剛性基層裂縫在所 難免)，致使國內許多公路工作者對半剛性路面結構是否適合於中國國情產生了懷疑。以水泥穩定粒料為代表的半剛性基層，目前，傳統的設計方法在材料設計方面 存在的主要問題是①室內成型方式與現場碾壓方式不匹配室內試驗要準確、有效地控制現場施工質量，首先要求試件成型方式能夠模擬 基層施工條件，使室內成果與實際應用效果有可比性；其次要求各種性能評價指標切實 反映基層在其服務環境下的服務質量。如今施工現場大量使用振動壓路機及輪胎壓路 機，而室內卻採用重型擊實法確定最佳含水量及最大幹密度，用靜壓法試件強度作為設 計標準控制水泥劑量。由此導致室內試驗結果難以指導現場生產，甚至嚴重影響了工程 質量。②質量控制指標單一規範對半剛性材料路用性能要求簡單。除原材料性質外，要求無側限抗壓強度 達到要求及現場鑽芯完整即可，而對混合料抗裂能力既無標準試驗方法，也沒有評價標 準，這就使得設計或施工時只注重提高強度，甚至有可能導致強度過大；而由此造成的 許多負面影響(剛度過大、抗裂能力差等)卻很少引起重視。③壓實標準偏低壓實度達到較高標準對水泥穩定碎石混合料強度、抗裂能力及抗疲勞能力的提 高均有顯著作用。且壓實度標準的適當提高目前有堅實的物質基礎，與以前的壓實施工 機械相比，如今的施工壓實設備在性能及壓實功能上有質的飛躍。因此有理由認為用性 能大幅度提高的壓實設備應該鋪築出壓實度更高的、質量更好的基層。但如室內成型條 件不加改變，還沿用重型擊實法，只能導致現今的築路機械修築出與以前相差無幾的半 剛性基層，更嚴重的是，室內試驗標準已嚴重阻礙了科技進步及生產的發展，使得承包 商對使用新工藝、新設備沒有積極性。④規範規定的級配範圍太寬，難以保證工程質量規範規定的混合料級配範圍太寬。此範圍內，不同級配的混合料其力學性能有 很大差異，因此不同級配的水泥碎石混合料各種力學指標即使全部滿足規範要求，也很難說符合規範級配要求的混合料具有良好的抗裂能力。如上所述，水泥穩定碎石混合料出現早期破壞與室內成型方式的不合理及標準 單一導致水泥劑量過高、壓實度標準偏低、級配不良等有密切關係。因此，選擇和現場 壓實方式相近的室內振動成型方式，基於此進行水泥穩定碎石的配合比設計，從而大幅 度減少因基層開裂導致的路面早期破壞，延長路面使用壽命，降低養護費用。對於提高 我國半剛性基層浙青路面質量將有積極作用。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種基于振動成型的水泥穩定碎 石配合比設計方法，該設計方法基于振動成型方法，以強度滿足要求、抗裂能力最佳為 目的，得到更為優化的水泥穩定碎石配合比，採用本設計方法得到的水泥穩定碎石具有 強度高、抗裂能力強、施工簡便、造價低的優點。一種基于振動成型的水泥穩定碎石配合比設計方法，其特徵在於該設計方法 的步驟為(1)、配製優化的骨架密實型級配集料，該優化的骨架密實性級配集料的級配 為集料粒徑小於31.5_的集料佔級配集料總質量的100% ；集料粒徑小於19mm的 集料佔級配集料總質量的75 85% ；集料粒徑小於9.5mm的集料佔級配集料總質量的 42 54%;集料粒徑小於4.75mm的集料佔級配集料總質量的25 35%;集料粒徑小於 2.36mm的集料佔級配集料總質量的16 26% ；集料粒徑小於0.6mm的集料佔級配集料 總質量的8 15% ；集料粒徑小於0.075mm的集料佔級配集料總質量的0 5% ；(2)、在步驟(1)的級配集料中加入水泥，水泥加入量為級配集料質量的3 4%,製得水泥穩定碎石混合料；(3)、將步驟(2)所得水泥穩定碎石混合料進行振動擊實，在振動擊實試驗方式 下確定水泥穩定碎石混合料的最佳含水量和最大幹密度。(4)、在步驟(3)確定的最大幹密度和最佳含水量下，按壓實度98%，採用 振動成型試驗法製備水泥穩定碎石圓柱形試件，該水泥穩定碎石圓柱形試件的尺寸為 Φ 15cm X 15cm ；(5)、將步驟(4)所得的水泥穩定碎石圓柱形試件在20°C條件下溼養6天，浸水 1天，進行無側限抗壓強度試驗，根據抗壓強度試驗結果確定水泥劑量。而且，所述步驟(2)中水泥採用不低於32.5級的普通矽酸鹽水泥和礦渣水泥， 初凝時間不小於3小時，終凝時間不小於6小時。而且，所述步驟(4)中振動成型試驗法製備水泥穩定碎石圓柱形試件參數為 振動頻率30 40Hz，偏心塊夾角30°，激振力7610 7650N，靜面壓力140 180kPa， 振幅1.4 2.0mm，振動總時間2 3min。本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的本發明的優點和有益效果為1.採用本發明設計方法所製得的水泥穩定碎石混合料可應用於現場施工，且有 良好的路用性能，根據試驗工程檢測結果，本發明提出優化的水泥穩定碎石混合料更容 易在振動作用下被壓實。
2.本發明的用本方法設計的水泥穩定碎石混合料具有強度高、抗裂能力強、施 工簡便、造價低的特點，從材料設計指導思想上對半剛性材料設計進行創新。其應用於 高速公路半剛性基層，能大幅度減少因基層開裂導致的路面早期破壞，延長路面使用壽 命，降低養護費用。對於提高我國半剛性基層浙青路面質量將有積極作用。3.本發明採用振動法修築水泥穩定碎石基層、底基層與傳統法相比，每公裡增 加費用為26754元，但是採用振動法延長了使用壽命，減少了基層、底基層的維修費 用。提高通行能力及安全服務的水平，提高公路使用者的滿意度，並可在一定程度上提 高交通行業在人民群眾中的威信。具有顯著的經濟及社會效益。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是 限定性的，不能以此限定本發明的保護範圍。一種基于振動成型的水泥穩定碎石配合比設計方法，其具體步驟為(1)、配製優化的骨架密實型級配集料，該優化的骨架密實性級配集料的級配 為集料粒徑小於31.5_的集料佔級配集料總質量的100% ；集料粒徑小於19mm的 集料佔級配集料總質量的75 85% ；集料粒徑小於9.5mm的集料佔級配集料總質量的 42 54%;集料粒徑小於4.75mm的集料佔級配集料總質量的25 35%;集料粒徑小於 2.36mm的集料佔級配集料總質量的16 26% ；集料粒徑小於0.6mm的集料佔級配集料 總質量的8 15%;集料粒徑小於0.075mm的集料佔級配集料總質量的0 5%。礦料 篩分結果及集料的級配配合比計算結果如表1中所示。表1礦料篩分結果及級配配合比計算結果
權利要求
1.一種基于振動成型的水泥穩定碎石配合比設計方法，其特徵在於該設計方法的 步驟為(1)、配製優化的骨架密實型級配集料，該優化的骨架密實性級配集料的級配為集 料粒徑小於31.5_的集料佔級配集料總質量的100% ；集料粒徑小於19_的集料佔級 配集料總質量的75 85% ；集料粒徑小於9.5mm的集料佔級配集料總質量的42 54% ； 集料粒徑小於4.75mm的集料佔級配集料總質量的25 35% ；集料粒徑小於2.36mm的 集料佔級配集料總質量的16 26% ；集料粒徑小於0.6mm的集料佔級配集料總質量的 8 15% ；集料粒徑小於0.075mm的集料佔級配集料總質量的0 5% ；(2)、在步驟(1)的級配集料中加入水泥，水泥加入量為級配集料質量的3 4%，制 得水泥穩定碎石混合料；(3)、將步驟(2)所得水泥穩定碎石混合料進行振動擊實，在振動擊實試驗方式下確 定水泥穩定碎石混合料的最佳含水量和最大幹密度；(4)、在步驟(3)確定的最大幹密度和最佳含水量下，按壓實度98%，採用振 動成型試驗法製備水泥穩定碎石圓柱形試件，該水泥穩定碎石圓柱形試件的尺寸為 Φ 15cm X 15cm ；(5)、將步驟(4)所得的水泥穩定碎石圓柱形試件在20°C條件下溼養6天，浸水1 天，進行無側限抗壓強度試驗，根據抗壓強度試驗結果確定水泥劑量。
2.根據權利要求1所述的基於GTM的浙青混合料配合比設計方法，其特徵在於所 述步驟(2)中水泥採用不低於32.5級的普通矽酸鹽水泥和礦渣水泥，初凝時間不小於3小 時，終凝時間不小於6小時。
3.根據權利要求1所述的基於GTM的浙青混合料配合比設計方法，其特徵在於 所述步驟(4)中振動成型試驗法製備水泥穩定碎石圓柱形試件參數為振動頻率30 40Hz,偏心塊夾角30°，激振力7610 7650N，靜面壓力140 180kPa，振幅1.4 2.0mm,振動總時間2 3min。
全文摘要
本發明涉及一種基于振動成型的水泥穩定碎石配合比設計方法，步驟為(1)配製優化的骨架密實型級配集料；(2)在級配集料中加入水泥，製得水泥穩定碎石混合料；(3)將所得水泥穩定碎石混合料進行振動擊實，在振動擊實試驗方式下確定水泥穩定碎石混合料的最佳含水量和最大幹密度；(4)在確定的最大幹密度和最佳含水量下，按壓實度98％，採用振動成型試驗法製備水泥穩定碎石圓柱形試件；(5)將所得的水泥穩定碎石圓柱形試件進行無側限抗壓強度試驗，根據抗壓強度試驗結果確定水泥劑量。本發明設計的水泥穩定碎石混合料具有強度高、抗裂能力強、施工簡便、造價低的特點，從材料設計指導思想上對半剛性材料設計進行創新。
文檔編號B28C7/04GK102019645SQ201010287219
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月20日 優先權日2010年9月20日
發明者周衛峰, 周浩, 張周平, 鄭同才, 魏如喜 申請人:天津市市政工程研究院