CN106431145B - 水泥稳定碎石混合料设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水泥稳定碎石混合料设计方法，属于道路工程领域。该方法的特点是：混合料拌合过程采用分步拌合法，结合旋转压实成型方法得到试件。与现有设计方法相比，本发明解决了传统设计过程无法反映路面基层施工现场实际压实状态，混合料性能不均一的技术难题，可在达到性能要求的前提下减少水泥与水的用量，达到了混合料设计性能稳定、经济、环保的目标，具有很好的推广应用价值。

Description

水泥稳定碎石混合料设计方法

技术领域

本发明涉及道路工程领域，具体提供一种水泥稳定碎石混合料设计方法。

背景技术

半刚性基层路面是我国高速公路的主要结构形式，基层是路面的主要承重层，而基层的构成材料主要是水泥稳定混合料。由于细集料的比表面积大，传统的设计方法中水泥胶结料被细集料大量吸附，导致搅拌不均匀，经常出现粗骨料表面干燥露白现象，细集料很少粘接，水泥水化不充分及局部混合料水泥含量小，抗弯拉能力及水泥稳定性降低，达到设计标准需要的水泥用量大，在装卸运输碾压过程中容易离析，容易出现局部裂缝，影响使用寿命。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供一种水泥稳定碎石混合料设计方法。

本发明的水泥稳定碎石混合料设计方法的特点是：混合料拌合过程采用分步拌合法，结合旋转压实成型方法得到试件，

以各粒径矿料的通过百分率计，水泥稳定碎石混合料中集料的级配范围为：

上述方法将基于分步拌合的拌合方法与旋转压实成型方法相结合，采用合适的级配范围，能够节约水泥稳定碎石混合料中水泥与水的用量，且使水泥稳定碎石混合料性能更稳定。

优选的级配范围为：

作为优选，所述分步拌合方法包括：

a、将粒径不小于5mm的粗集料拌合均匀，并加入适量水分将粗集料浸润，水量要求粗集料表面有可流动自由水；

b、搅拌的同时将全部水泥胶结料匀速加入粗集料中，充分拌合；

c、加入经浸润细集料，充分搅拌。

为了保证粗集料充分吸水，吸附于粗集料表面的水泥胶结料可充分水化，避免粗集料表面干燥露白，粗集料的浸润时间不小于3h，细集料浸润时间不小于2h。

浸润粗集料的用水量可根据粗集料的吸水率确定，保证粗集料表面充分润湿，并有自由水即可，优选为设计含水量的50-70％，余量的水用于浸润细集料。

另外，为了防止水分散失，集料浸润过程中拌合锅优选密封设置。

水泥胶结料的加入速率应与拌合速率相适应，加入速率优选为不大于40g/s

作为优选，总拌合时间不小于240s，即步骤a启动粗集料拌合到步骤c粗细集料、水泥胶结料充分搅拌均匀的总时间不小于240s，其中，步骤a中粗集料拌合时间优选为60～120s；步骤b中搅拌时间优选为90～180s；步骤c搅拌时间优选为90～180s。

为了更好的模拟现场实际碾压效果，旋转压实成型时优选采用旋转压实仪，以垂直压力制作试件：

旋转角不小于1.5°；

垂直压力不小于700kPa；

旋转速率优选为25-35rpm；

压实次数不小于120次。

为了保证成型效果，优选在混合料拌合完成1小时内完成旋转压实成型，成型完成2-4小时后脱模。

水泥胶结料可选用具有较长的初凝和终凝时间的普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥，但是当水泥胶结料的初凝时大于4.5小时，终凝时间不小于6.5小时，能够达到最佳技术效果。

本发明的水泥稳定碎石混合料设计方法与现有技术相比具有以下突出的有益效果：

(一)以本发明方法得到的水泥稳定碎石混合料，胶结料在粗集料表面完全裹覆，粘结力强，该设计方法较传统设计方法可减少水泥用量。

(二)以本发明方法得到的水泥稳定碎石混合料，试件的强度更高。

(三)以本发明方法进行水泥稳定碎石的设计，可减少用水量。

(四)以本发明方法得到的水泥稳定碎石混合料，水泥分布更均匀，密度高、空隙少、无需震荡即可达到设计要求。

(五)以本发明方法得到的水泥稳定碎石混合料，表面不泛水，温缩系数小，可减少裂缝的出现。

(六)以本发明方法得到的水泥稳定碎石混合料，混合料流动性好，易于摊铺和压实。

附图说明

附图1是本发明水泥稳定碎石混合料级配曲线与规范推荐级配曲线对比图。

具体实施方式

参照说明书附图以具体实施例对本发明的水泥稳定碎石混合料设计方法作以下详细地说明。

实施例：

如无特别说明，下述所用百分比含量均为重量百分比含量

原材料：

1.水泥:普通硅酸盐水泥(P·O)

2.粗集料:石灰岩20-30mm、10-20mm、5-10mm

3.细集料:石灰岩0-5mm

配合比设计：

首先以水筛法对原材料进行筛分，并对原材料各项密度指标进行测试。通过对原材料基本性能的分析，按照嵌挤骨架密实的原则进行级配优化设计，综合考虑了混合料的强度、抗裂、抗冲刷等性能以及施工过程中的和易、摊铺、压实、离析等因素进行级配选择。目标配合比设计的结果如下：

表1集料配比设计结果

原材料(mm)	石灰岩20-30	石灰岩10-20	石灰岩5-10	石灰岩0-5
					百分比(％)	17	32	24	27

表2合成级配表

筛孔	31.5	26.5	19	9.5	4.75	2.36	0.6	0.075
									通过率	100.0	97.9	82.6	51.0	32.4	21.0	10.3	3.4

在级配设计的基础上，用设计的级配及其相应的配比，按照规范要求进行击实试验确定不同水泥剂量的最大干密度和最佳含水量。

一、采用传统拌合方法拌制混合料，然后通过重型击实实验进行最大干密度及最佳含水量的确定。分别采用3％、4％、5％水泥剂量，每组水泥剂量采用3％、4％、5％、6％、7％五个含水量进行击实试验。用静压法成型试件，经过七天标准养生后进行无侧限抗压强度试验。

表3设计水泥剂量及强度表

二、采用上述级配，同样采用3％、4％、5％水泥剂量，每组水泥剂量采用3％、4％、5％、6％、7％五个含水量进行击实试验。应用以下本发明的设计方法，设计混合料。

1.先将确定质量的粗集料(石灰岩20-30mm，10-20mm，5-10mm)在拌合锅内拌合60s，拌合均匀，转至容器中(称取干燥容器的质量)，加入预计含水量(3％、4％、5％、6％、7％)的60％的水密闭浸润3h。同时称取确定质量的细集料(石灰岩0-5mm)至容器中，加入预计含水量(3％、4％、5％、6％、7％)的40％的水密闭浸润2h。

2.将经浸润拌匀的粗集料转移至拌合锅中(称取湿润容器质量，补足容器壁粘取的水量)，匀速加入水泥胶结料，设定水泥加入速率为20g/s,设定拌合锅拌合时间150s，拌合均匀。

3.边搅拌边向拌合锅中缓慢加入经浸润的细集料，补足容器壁粘取的水量设定拌合锅拌合时间150s，充分拌合。

4.进行重型击实试验，确定最大干密度及最佳含水量。采用旋转压实仪成型试件设定旋转角1.5°,垂直压力700kPa，旋转速率30rpm，压实150次，经过七天标准养生后进行无侧限抗压强度试验。

表4设计水泥剂量及强度表

Claims (8)

1.水泥稳定碎石混合料设计方法，其特征在于：混合料拌合过程采用分步拌合法，结合旋转压实成型方法得到试件，

以各粒径矿料的通过百分率计，水泥稳定碎石混合料中集料的级配范围为：

所述分步拌合方法包括：

a、将粒径不小于5mm的粗集料拌合均匀，并加入适量水分将粗集料浸润，水量要求粗集料表面有可流动自由水；

b、搅拌的同时将全部水泥胶结料匀速加入粗集料中，充分拌合；

c、加入经浸润细集料，充分搅拌。

2.根据权利要求1所述的水泥稳定碎石混合料设计方法，其特征在于：以各粒径矿料的通过百分率计，水泥稳定碎石混合料中集料的级配范围为：

3.根据权利要求1或2所述的水泥稳定碎石混合料设计方法，其特征在于：粗集料浸润时间不小于3h，细集料浸润时间不小于2h，浸润粗集料的用水量为设计含水量的50-70％，余量的水用于浸润细集料。

4.根据权利要求3所述的水泥稳定碎石混合料设计方法，其特征在于：水泥胶结料的加入速率不大于40g/s。

5.根据权利要求3所述的水泥稳定碎石混合料设计方法，其特征在于：总拌合时间：不小于240s。

6.根据权利要求1或2所述的水泥稳定碎石混合料设计方法，其特征在于：旋转压实成型时以垂直压力制作试件，

旋转角不小于1.5°；

垂直压力不小于700kPa；

旋转速率为25～35rpm；

压实次数不小于120次。

7.根据权利要求6所述的水泥稳定碎石混合料设计方法，其特征在于：混合料拌合完成1h内完成旋转压实成型，成型完成2-4h后脱模。

8.根据权利要求1或2所述的水泥稳定碎石混合料设计方法，其特征在于：水泥胶结料的初凝时间大于4.5小时，终凝时间不小于6.5小时。