專利名稱：一種基于振動成型的水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于道路工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于振動成型的水泥穩(wěn)定碎石配合 比設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
我國絕大部分高速公路采用半剛性基層浙青路面結(jié)構(gòu)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(xiàn)象比較嚴(yán)重，另一方面，在對這些破壞現(xiàn)象的產(chǎn)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 千公里的建設(shè)里程增長。從應(yīng)用效果來看，基于傳統(tǒng)材料設(shè)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(xiàn)象并不明顯(比較一致的觀點認為半剛性基層裂縫在所 難免)，致使國內(nèi)許多公路工作者對半剛性路面結(jié)構(gòu)是否適合于中國國情產(chǎn)生了懷疑。以水泥穩(wěn)定粒料為代表的半剛性基層，目前，傳統(tǒng)的設(shè)計方法在材料設(shè)計方面 存在的主要問題是①室內(nèi)成型方式與現(xiàn)場碾壓方式不匹配室內(nèi)試驗要準(zhǔn)確、有效地控制現(xiàn)場施工質(zhì)量，首先要求試件成型方式能夠模擬 基層施工條件，使室內(nèi)成果與實際應(yīng)用效果有可比性；其次要求各種性能評價指標(biāo)切實 反映基層在其服務(wù)環(huán)境下的服務(wù)質(zhì)量。如今施工現(xiàn)場大量使用振動壓路機及輪胎壓路 機，而室內(nèi)卻采用重型擊實法確定最佳含水量及最大干密度，用靜壓法試件強度作為設(shè) 計標(biāo)準(zhǔn)控制水泥劑量。由此導(dǎo)致室內(nèi)試驗結(jié)果難以指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)，甚至嚴(yán)重影響了工程 質(zhì)量。②質(zhì)量控制指標(biāo)單一規(guī)范對半剛性材料路用性能要求簡單。除原材料性質(zhì)外，要求無側(cè)限抗壓強度 達到要求及現(xiàn)場鉆芯完整即可，而對混合料抗裂能力既無標(biāo)準(zhǔn)試驗方法，也沒有評價標(biāo) 準(zhǔn)，這就使得設(shè)計或施工時只注重提高強度，甚至有可能導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)偏低壓實度達到較高標(biāo)準(zhǔn)對水泥穩(wěn)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(biāo)準(zhǔn)的適當(dāng)提高目前有堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)，與以前的壓實施工 機械相比，如今的施工壓實設(shè)備在性能及壓實功能上有質(zhì)的飛躍。因此有理由認為用性 能大幅度提高的壓實設(shè)備應(yīng)該鋪筑出壓實度更高的、質(zhì)量更好的基層。但如室內(nèi)成型條 件不加改變，還沿用重型擊實法，只能導(dǎo)致現(xiàn)今的筑路機械修筑出與以前相差無幾的半 剛性基層，更嚴(yán)重的是，室內(nèi)試驗標(biāo)準(zhǔn)已嚴(yán)重阻礙了科技進步及生產(chǎn)的發(fā)展，使得承包 商對使用新工藝、新設(shè)備沒有積極性。④規(guī)范規(guī)定的級配范圍太寬，難以保證工程質(zhì)量規(guī)范規(guī)定的混合料級配范圍太寬。此范圍內(nèi)，不同級配的混合料其力學(xué)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(xué)指標(biāo)即使全部滿足規(guī)范要求，也很難說符合規(guī)范級配要求的混合料具有良好的抗裂能力。如上所述，水泥穩(wěn)定碎石混合料出現(xiàn)早期破壞與室內(nèi)成型方式的不合理及標(biāo)準(zhǔn) 單一導(dǎo)致水泥劑量過高、壓實度標(biāo)準(zhǔn)偏低、級配不良等有密切關(guān)系。因此，選擇和現(xiàn)場 壓實方式相近的室內(nèi)振動成型方式，基于此進行水泥穩(wěn)定碎石的配合比設(shè)計，從而大幅 度減少因基層開裂導(dǎo)致的路面早期破壞，延長路面使用壽命，降低養(yǎng)護費用。對于提高 我國半剛性基層浙青路面質(zhì)量將有積極作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于振動成型的水泥穩(wěn)定碎 石配合比設(shè)計方法，該設(shè)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(yōu)化的水泥穩(wěn)定碎石配合比，采用本設(shè)計方法得到的水泥穩(wěn)定碎石具有 強度高、抗裂能力強、施工簡便、造價低的優(yōu)點。一種基于振動成型的水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計方法，其特征在于該設(shè)計方法 的步驟為(1)、配制優(yōu)化的骨架密實型級配集料，該優(yōu)化的骨架密實性級配集料的級配 為集料粒徑小于31.5_的集料占級配集料總質(zhì)量的100% ；集料粒徑小于19mm的 集料占級配集料總質(zhì)量的75 85% ；集料粒徑小于9.5mm的集料占級配集料總質(zhì)量的 42 54%;集料粒徑小于4.75mm的集料占級配集料總質(zhì)量的25 35%;集料粒徑小于 2.36mm的集料占級配集料總質(zhì)量的16 26% ；集料粒徑小于0.6mm的集料占級配集料 總質(zhì)量的8 15% ；集料粒徑小于0.075mm的集料占級配集料總質(zhì)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(zhì)量的3 4%,制得水泥穩(wěn)定碎石混合料；(3)、將步驟(2)所得水泥穩(wěn)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(wěn)定碎石混合料的最佳含水量和最大干密度。(4)、在步驟(3)確定的最大干密度和最佳含水量下，按壓實度98%，采用 振動成型試驗法制備水泥穩(wěn)定碎石圓柱形試件，該水泥穩(wěn)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(wěn)定碎石圓柱形試件在20°C條件下濕養(yǎng)6天，浸水 1天，進行無側(cè)限抗壓強度試驗，根據(jù)抗壓強度試驗結(jié)果確定水泥劑量。而且，所述步驟(2)中水泥采用不低于32.5級的普通硅酸鹽水泥和礦渣水泥， 初凝時間不小于3小時，終凝時間不小于6小時。而且，所述步驟(4)中振動成型試驗法制備水泥穩(wěn)定碎石圓柱形試件參數(shù)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(fā)明解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果為1.采用本發(fā)明設(shè)計方法所制得的水泥穩(wěn)定碎石混合料可應(yīng)用于現(xiàn)場施工，且有 良好的路用性能，根據(jù)試驗工程檢測結(jié)果，本發(fā)明提出優(yōu)化的水泥穩(wěn)定碎石混合料更容 易在振動作用下被壓實。
2.本發(fā)明的用本方法設(shè)計的水泥穩(wěn)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(shè)計指導(dǎo)思想上對半剛性材料設(shè)計進行創(chuàng)新。其應(yīng)用于 高速公路半剛性基層，能大幅度減少因基層開裂導(dǎo)致的路面早期破壞，延長路面使用壽 命，降低養(yǎng)護費用。對于提高我國半剛性基層浙青路面質(zhì)量將有積極作用。3.本發(fā)明采用振動法修筑水泥穩(wěn)定碎石基層、底基層與傳統(tǒng)法相比，每公里增 加費用為26754元，但是采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(wù)的水平，提高公路使用者的滿意度，并可在一定程度上提 高交通行業(yè)在人民群眾中的威信。具有顯著的經(jīng)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(fā)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(fā)明的保護范圍。一種基于振動成型的水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計方法，其具體步驟為(1)、配制優(yōu)化的骨架密實型級配集料，該優(yōu)化的骨架密實性級配集料的級配 為集料粒徑小于31.5_的集料占級配集料總質(zhì)量的100% ；集料粒徑小于19mm的 集料占級配集料總質(zhì)量的75 85% ；集料粒徑小于9.5mm的集料占級配集料總質(zhì)量的 42 54%;集料粒徑小于4.75mm的集料占級配集料總質(zhì)量的25 35%;集料粒徑小于 2.36mm的集料占級配集料總質(zhì)量的16 26% ；集料粒徑小于0.6mm的集料占級配集料 總質(zhì)量的8 15%;集料粒徑小于0.075mm的集料占級配集料總質(zhì)量的0 5%。礦料 篩分結(jié)果及集料的級配配合比計算結(jié)果如表1中所示。表1礦料篩分結(jié)果及級配配合比計算結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種基于振動成型的水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計方法，其特征在于該設(shè)計方法的 步驟為(1)、配制優(yōu)化的骨架密實型級配集料，該優(yōu)化的骨架密實性級配集料的級配為集 料粒徑小于31.5_的集料占級配集料總質(zhì)量的100% ；集料粒徑小于19_的集料占級 配集料總質(zhì)量的75 85% ；集料粒徑小于9.5mm的集料占級配集料總質(zhì)量的42 54% ； 集料粒徑小于4.75mm的集料占級配集料總質(zhì)量的25 35% ；集料粒徑小于2.36mm的 集料占級配集料總質(zhì)量的16 26% ；集料粒徑小于0.6mm的集料占級配集料總質(zhì)量的 8 15% ；集料粒徑小于0.075mm的集料占級配集料總質(zhì)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(zhì)量的3 4%，制 得水泥穩(wěn)定碎石混合料；(3)、將步驟(2)所得水泥穩(wěn)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(wěn)定碎石混合料的最佳含水量和最大干密度；(4)、在步驟(3)確定的最大干密度和最佳含水量下，按壓實度98%，采用振 動成型試驗法制備水泥穩(wěn)定碎石圓柱形試件，該水泥穩(wěn)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(wěn)定碎石圓柱形試件在20°C條件下濕養(yǎng)6天，浸水1 天，進行無側(cè)限抗壓強度試驗，根據(jù)抗壓強度試驗結(jié)果確定水泥劑量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GTM的浙青混合料配合比設(shè)計方法，其特征在于所 述步驟(2)中水泥采用不低于32.5級的普通硅酸鹽水泥和礦渣水泥，初凝時間不小于3小 時，終凝時間不小于6小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GTM的浙青混合料配合比設(shè)計方法，其特征在于 所述步驟(4)中振動成型試驗法制備水泥穩(wěn)定碎石圓柱形試件參數(shù)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(fā)明涉及一種基于振動成型的水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計方法，步驟為(1)配制優(yōu)化的骨架密實型級配集料；(2)在級配集料中加入水泥，制得水泥穩(wěn)定碎石混合料；(3)將所得水泥穩(wěn)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(wěn)定碎石混合料的最佳含水量和最大干密度；(4)在確定的最大干密度和最佳含水量下，按壓實度98％，采用振動成型試驗法制備水泥穩(wěn)定碎石圓柱形試件；(5)將所得的水泥穩(wěn)定碎石圓柱形試件進行無側(cè)限抗壓強度試驗，根據(jù)抗壓強度試驗結(jié)果確定水泥劑量。本發(fā)明設(shè)計的水泥穩(wěn)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(shè)計指導(dǎo)思想上對半剛性材料設(shè)計進行創(chuàng)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(yōu)先權(quán)日2010年9月20日
發(fā)明者周衛(wèi)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