CN107700306A - 一种公路路面柔性基层的级配碎石及其配制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种公路路面柔性基层的级配碎石及其配制方法,其中,级配碎石的母岩岩性为区域变质岩,其呈片理、片麻构造发育;所述级配碎石包括通过不同规格筛孔的各级碎石,其中次一级碎石颗粒填充在当前级碎石颗粒间的空隙中,所述次一级碎石颗粒之间的空隙中又填充有再次一级的碎石颗粒,以此类推,直至最小一级的碎石颗粒被填充在其上一级碎石颗粒间的空隙中。通过本发明,能够将区域变质岩作为级配碎石母岩材料并应用于公路路面柔性基层中,对于以母岩岩性为区域变质岩为主的区域,能够因地制宜,就地取材,极大程度地节约了成本,提高了施工效率,并且能有效控制反射裂缝。
Description
技术领域
本发明涉及公路路面工程领域,尤其涉及一种公路路面柔性基层的级配碎石及其配制方法。
背景技术
碎石是级配碎石原材料中最重要的材料,规范规定碎石压碎值不大于 30%,混合料粒中细长、扁平颗粒含量不超过20%,不含粘土块杂物及其它有害物质。级配碎石中所有组成的最大粒经不超过37.5mm,级配碎石塑性指数应小于9,液限应小于28%。
在所有作为级配碎石材料中,石灰岩是最好的一种岩质,石灰岩的细颗粒中碳酸盐含量较高,在拌和中和水发生反应后,能对粗集料起到胶结的作用,且容易轧制成形、达到级配要求;而变质岩作为级配碎石材料的缺点是:针片状颗粒比例较大,摊铺施工中容易离析且难以压实,荷载作用下可能会产生较大的瞬时变形。因此,目前绝大多数级配碎石的母岩材料使用的都是石灰岩,鲜有变质岩作为级配碎石母岩材料在公路路面柔性基层中的工程应用,及其适用性的相关研究。
在《铁路工程学报》2013年4月第4期,唐文君结合津秦客运专线级配碎石填筑试验,详细讨论了级配碎石的技术要求,主要从3个方面对级配碎石试验检测控制质量进行了分析:勘察阶段级配碎石的选取(给出了变质岩作为级配碎石母岩材料的压碎指标建议值);级配碎石设计应考虑的因素(给出了变质岩作为级配碎石母岩材料的岩石强度及渗透系数建议值);施工阶段对级配碎石质量控制(讨论了级配、含水率、含泥量、水泥用量和渗透系数)。该文献只是简单地给出了变质岩作为级配碎石母岩材料的部分指标,并没有针对变质岩进行详细的讨论,其给出的变质岩作为级配碎石母岩材料的压碎指标建议值和岩石强度及渗透系数建议值有待进一步验证。
西南交通大学硕士学位论文《秦沈客运专线基床表层级配碎石施工技术研究》中也出现了一些有关变质岩的描述:该文研究标段级配碎石的碎石材料采自辽宁省凌海市石山镇骚马方村旁的石山山中,母岩岩性为混合花岗岩为主的变质岩,这些母岩岩性为混合花岗岩为主的变质岩的特点是:灰白色-肉红色,变晶粗粒结构,片麻状构造,矿物成份以石英、长石为主,含少量云母。作者针对碎石母岩强度及其液限、塑性指数等物理化学性质指标进行了详细的室内试验测定,有一定参考价值。但是该文章所讨论的对象仅是取自辽宁省凌海市石山镇骚马方村旁的石山山中以混合花岗岩为主的变质岩,其与具备片理、片麻构造发育特点的区域变质岩有一定差异,因此该文章中的结论并不适用于母岩岩性为区域变质岩为主的变质岩。
对于以母岩岩性为区域变质岩为主的区域,如主要出露太古界、中元古界地层的连云港区域,级配碎石材料中所需的石灰岩十分缺乏。对于这些石灰岩材料缺乏的地区,则不能因地制宜,若从其它地区采购,则会增加运输成本和时间,因此会导致加大施工造价,影响施工效率。
发明内容
为克服目前存在的问题和不足,本发明提供一种公路路面柔性基层的级配碎石及其配制方法,其能够将区域变质岩作为级配碎石母岩材料并应用于公路路面柔性基层中,广泛适用于以母岩岩性为区域变质岩为主的区域。
本发明的目的是通过采用如下的技术方案来实现的:
本发明提供一种公路路面柔性基层的级配碎石,其中,所述级配碎石的母岩岩性为区域变质岩,其呈片理、片麻构造发育;所述级配碎石包括通过不同规格筛孔的各级碎石,其中次一级碎石颗粒填充在当前级碎石颗粒间的空隙中,所述次一级碎石颗粒之间的空隙中又填充有再次一级的碎石颗粒,以此类推,直至最小一级的碎石颗粒被填充在其上一级碎石颗粒间的空隙中。
更优选地,按照质量百分比,所述级配碎石包括如下配比的各级碎石:
通过边长为31.5mm方形筛孔的碎石占有100%,通过边长为26.5mm 方形筛孔的碎石占有93%~100%,通过边长为19.00mm方形筛孔的碎石占有75%~87%,通过边长为16.00mm方形筛孔的碎石占有66%~79%,通过边长为13.20mm方形筛孔的碎石占有58%~71%,通过边长为9.50mm方形筛孔的碎石占有48%~61%;通过边长为4.75mm方形筛孔的碎石占有 34%~46%,通过边长为2.36mm方形筛孔的碎石占有58%~71%,通过边长为1.18mm方形筛孔的碎石占有15%~26%,通过边长为0.6mm方形筛孔的碎石占有10%~19%,通过边长为0.3mm方形筛孔的碎石占有6%~13%,通过边长为0.15mm方形筛孔的碎石占有4%~10%,通过边长为0.075mm方形筛孔的碎石占有3%~7%。
更优选地,按照质量百分比,所述级配碎石包括如下配比的各级碎石:
通过边长为31.5mm方形筛孔的碎石占有100%,通过边长为26.5mm 方形筛孔的碎石占有95%,通过边长为19.00mm方形筛孔的碎石占有82%,通过边长为16.00mm方形筛孔的碎石占有74%,通过边长为13.20mm方形筛孔的碎石占有66%,通过边长为9.50mm方形筛孔的碎石占有58%;通过边长为4.75mm方形筛孔的碎石占有42%,通过边长为2.36mm方形筛孔的碎石占有28%,通过边长为1.18mm方形筛孔的碎石占有20%,通过边长为0.6mm方形筛孔的碎石占有16%,通过边长为0.3mm方形筛孔的碎石占有10%,通过边长为0.15mm方形筛孔的碎石占有7%,通过边长为 0.075mm方形筛孔的碎石占有5%。
更优选地,所述级配碎石各物理性质控制技术指标的标准,具体如下:
压碎指标值(按质量损失计):≤20%;含水量W=4~6%,施工中根据工艺试验确定含水量为5.2%;液限:<25%;塑性指数:<4%;砂当量:>47%;洛杉矶磨耗值(LAA):<32%;针片状指数:<20%;四天泡水CBR:>120%;级配碎石渗透系数:<10-5cm/s;含泥量:<2%。;
本发明还提供一种公路路面柔性基层的级配碎石的配制方法,其中,所述公路路面柔性基层的级配碎石的配制方法包括:
步骤S10,选择母岩岩性为区域变质岩作为级配碎石原材料,其呈片理、片麻构造发育;根据需要铺设的公路路面柔性基层的厚度、当前需要铺设的长度,按照质量百分比,依据如下配比准备好级配碎石:
通过边长为31.5mm方形筛孔的碎石占有100%,通过边长为26.5mm 方形筛孔的碎石占有93%~100%,通过边长为19.00mm方形筛孔的碎石占有75%~87%,通过边长为16.00mm方形筛孔的碎石占有66%~79%,通过边长为13.20mm方形筛孔的碎石占有58%~71%,通过边长为9.50mm方形筛孔的碎石占有48%~61%;通过边长为4.75mm方形筛孔的碎石占有 34%~46%,通过边长为2.36mm方形筛孔的碎石占有58%~71%,通过边长为1.18mm方形筛孔的碎石占有15%~26%,通过边长为0.6mm方形筛孔的碎石占有10%~19%,通过边长为0.3mm方形筛孔的碎石占有6%~13%,通过边长为0.15mm方形筛孔的碎石占有4%~10%,通过边长为0.075mm方形筛孔的碎石占有3%~7%;
步骤S20,将所述配比好的级配碎石拌和均匀,使得次一级碎石颗粒填充在当前级碎石颗粒间的空隙中,所述次一级碎石颗粒之间的空隙中又填充有再次一级的碎石颗粒,以此类推顺序填充,直至最小一级的碎石颗粒被填充在其上一级碎石颗粒间的空隙中。
更优选地,按照质量百分比,依据如下配比装备好级配碎石:
通过边长为31.5mm方形筛孔的碎石占有100%,通过边长为26.5mm 方形筛孔的碎石占有95%,通过边长为19.00mm方形筛孔的碎石占有82%,通过边长为16.00mm方形筛孔的碎石占有74%,通过边长为13.20mm方形筛孔的碎石占有66%,通过边长为9.50mm方形筛孔的碎石占有58%;通过边长为4.75mm方形筛孔的碎石占有42%,通过边长为2.36mm方形筛孔的碎石占有28%,通过边长为1.18mm方形筛孔的碎石占有20%,通过边长为0.6mm方形筛孔的碎石占有16%,通过边长为0.3mm方形筛孔的碎石占有10%,通过边长为0.15mm方形筛孔的碎石占有7%,通过边长为 0.075mm方形筛孔的碎石占有5%。
由上述本发明的技术方案可以看出,本发明具有如下有益效果:
通过本发明,能够将区域变质岩作为级配碎石母岩材料并应用于公路路面柔性基层中,对于以母岩岩性为区域变质岩为主的区域,能够因地制宜,就地取材,极大程度地节约了成本,提高了施工效率,并且能有效控制反射裂缝。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
本发明提出一种公路路面柔性基层的级配碎石,其中级配碎石的母岩岩性为区域变质岩,其呈片理、片麻构造发育。
由于区域变质岩作为级配碎石原材料存在针片状颗粒比例较大,摊铺施工中容易离析且难以压实,荷载作用下可能会产生较大的瞬时变形等缺陷。因此对这种以区域变质岩为主体的级配碎石的质量以及级配碎石的配制方法有更高的要求。
影响级配碎石质量的物理技术指标较多,包括原材料压碎指标值、液限、塑性指数、砂当量、含水量、含泥量、洛杉矶磨耗值、CBR等。其中的含水量是保证级配碎石混合料碾压成型后达到足够的密实度重要因素之一。含水量较低会造成碾压时,级配碎石颗粒之间的摩擦力较大,进而影响级配碎石混合料碾压密实效果;含水量过高会造成混合料经碾压一定时间内出现“反弹”的现象。其中的含泥量对级配碎石的特性有较大的影响,含泥量较大,不但会影响到级配碎石的排水功能,同时对级配碎石混合料粗集料之间的嵌挤效果产生负面的影响。综合考虑上述影响级配碎石质量的物理性质技术指标,最终确定本发明中的级配碎石各物理性质控制技术指标的标准,具体如下:
压碎指标值(按质量损失计):≤20%;含水量W=4~6%,施工中根据工艺试验确定含水量为5.2%;液限:<25%;塑性指数:<4%;砂当量:>47%;洛杉矶磨耗值(LAA):<32%;针片状指数:<20%;四天泡水CBR:>120%;级配碎石渗透系数:<10-5cm/s;含泥量:<2%。
级配碎石通过各筛孔的质量百分率如表1所示:
表1 级配碎石通过各筛孔的质量百分率
筛孔(方孔)孔径单位为mm
按照如表1所示的数值配制各级碎石,并将各级的碎石混合起来并拌合均匀。如,通过31.5mm筛孔的碎石占有100%,通过26.5mm筛孔的碎石占有93%~100%,通过19.00mm筛孔的碎石占有75%~87%,通过16.00mm 筛孔的碎石占有66%~79%,通过13.20mm筛孔的碎石占有58%~71%,通过9.50mm筛孔的碎石占有48%~61%;通过4.75mm筛孔的碎石占有 34%~46%,通过2.36mm筛孔的碎石占有58%~71%,通过1.18mm筛孔的碎石占有15%~26%,通过0.6mm筛孔的碎石占有10%~19%,通过0.3mm 筛孔的碎石占有6%~13%,通过0.15mm筛孔的碎石占有4%~10%,通过 0.075mm筛孔的碎石占有3%~7%;然后按照此配比将各级碎石混合并拌合均匀。
经过上述配比配制的级配碎石,满足如下级配原则:
次一级碎石颗粒填充当前级碎石颗粒间的空隙,而该次一级碎石颗粒之间的空隙又由再次一级的碎石颗粒所填充,以此类推顺序填充,直至最小一级的碎石颗粒被填充在其上一级碎石颗粒间的空隙中。用于填充空隙的每一级碎石颗粒的粒径不得大于其上一级碎石颗粒间的空隙。
上述一种公路路面柔性基层的级配碎石的配制方法,该级配碎石的母岩岩性为区域变质岩,其呈片理、片麻构造发育。该级配碎石的配制方法具体包括如下步骤:
步骤S10,级配碎石原材料的准备
1、选择母岩岩性为区域变质岩作为级配碎石原材料,其呈片理、片麻构造发育;该级配碎石原材料的各物理性质技术指标满足如下控制标准:
压碎指标值(按质量损失计):≤20%;现场施工控制含水量W=4~6%,施工中根据工艺试验确定含水率为5.2%;液限:<25%;塑性指数:<4%;砂当量:>47%;洛杉矶磨耗值(LAA):<32%;针片状指数:<20%;四天泡水CBR:>120%;级配碎石渗透系数:<10-5cm/s;含泥量:<2%。
2、准备好通过各种筛孔的级配碎石的量
根据需要铺设的公路路面柔性基层的厚度、当前需要铺设的长度,表1 所示的级配碎石的配比,确定出通过各种筛孔的各级碎石的配量(简称各级配量),并运输至施工现场备用。
步骤S20,级配碎石的拌制
拌制级配碎石的过程中,严格控制级配碎石的含水量、各级碎石的配量(简称各级配量),并且拌和均匀。
之后在施工过程中,采用压实机械对拌合均匀的级配碎石进行压实。
1、压实机械的选择
压实机械选择重型振动型压路机,其工作质量大,振幅和激振频率高,易满足级配碎石的压实标准。可以采用重型振动压路机有YJC16重型振动压路机、YJC18重型振动压路机、XSM220重型振动压路机、W1803D重型振动压路机等。
2、压实工艺:
压实过程中,根据公路路面柔性基层的设计厚度,确定碾压层数(每层压实厚度不超过15~20cm);并依据设定碾压方式进行分层碾压。碾压过程中采用如下碾压方式:
初压:轮胎静压一遍,微振2遍。
复压:主要以振动变频碾压为主,先低频后高频,一般为3遍~4遍。
终压:钢轮微振2遍,轮胎静压一遍。
采用压实机械碾压时,一次碾压的长度控制为50m~80m。压实机械碾压时行驶速度要求前1遍或2遍控制为1.5km/h~1.7km/h,以后各遍控制在 1.8km/h~2.2km/h。
通过本发明,能够针对以母岩岩性为区域变质岩为主的区域,因地制宜,就地取材,因此极大程度地节约了成本,提高了施工效率,并且能有效控制反射裂缝。
虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述,本领域技术人员应该理解,上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释,并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制,在不背离本发明的精神和范围的情况下,任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变,均落在本发明保护范围之内。
Claims (6)
1.一种公路路面柔性基层的级配碎石,其特征在于,
所述级配碎石的母岩岩性为区域变质岩,其呈片理、片麻构造发育;
所述级配碎石包括通过不同规格筛孔的各级碎石,其中次一级碎石颗粒填充在当前级碎石颗粒间的空隙中,所述次一级碎石颗粒之间的空隙中又填充有再次一级的碎石颗粒,以此类推,直至最小一级的碎石颗粒被填充在其上一级碎石颗粒间的空隙中。
2.根据权利要求1所述的一种公路路面柔性基层的级配碎石,其特征在于,按照质量百分比,所述级配碎石包括如下配比的各级碎石:
通过边长为31.5mm方形筛孔的碎石占有100%,通过边长为26.5mm方形筛孔的碎石占有93%~100%,通过边长为19.00mm方形筛孔的碎石占有75%~87%,通过边长为16.00mm方形筛孔的碎石占有66%~79%,通过边长为13.20mm方形筛孔的碎石占有58%~71%,通过边长为9.50mm方形筛孔的碎石占有48%~61%;通过边长为4.75mm方形筛孔的碎石占有34%~46%,通过边长为2.36mm方形筛孔的碎石占有58%~71%,通过边长为1.18mm方形筛孔的碎石占有15%~26%,通过边长为0.6mm方形筛孔的碎石占有10%~19%,通过边长为0.3mm方形筛孔的碎石占有6%~13%,通过边长为0.15mm方形筛孔的碎石占有4%~10%,通过边长为0.075mm方形筛孔的碎石占有3%~7%。
3.根据权利要求2所述的公路路面柔性基层的级配碎石,其特征在于,按照质量百分比,所述级配碎石包括如下配比的各级碎石:
通过边长为31.5mm方形筛孔的碎石占有100%,通过边长为26.5mm 方形筛孔的碎石占有95%,通过边长为19.00mm方形筛孔的碎石占有82%,通过边长为16.00mm方形筛孔的碎石占有74%,通过边长为13.20mm方形筛孔的碎石占有66%,通过边长为9.50mm方形筛孔的碎石占有58%;通过边长为4.75mm方形筛孔的碎石占有42%,通过边长为2.36mm方形筛孔的碎石占有28%,通过边长为1.18mm方形筛孔的碎石占有20%,通过边长为0.6mm方形筛孔的碎石占有16%,通过边长为0.3mm方形筛孔的碎石占有10%,通过边长为0.15mm方形筛孔的碎石占有7%,通过边长为0.075mm方形筛孔的碎石占有5%。
4.根据权利要求1所述的公路路面柔性基层的级配碎石,其特征在于,所述级配碎石各物理性质控制技术指标的标准,具体如下:
压碎指标值(按质量损失计):≤20%;含水量W=4~6%,施工中根据工艺试验确定含水量为5.2%;液限:<25%;塑性指数:<4%;砂当量:>47%;洛杉矶磨耗值(LAA):<32%;针片状指数:<20%;四天泡水CBR:>120%;级配碎石渗透系数:<10-5cm/s;含泥量:<2%。
5.一种公路路面柔性基层的级配碎石的配制方法,其特征在于,所述公路路面柔性基层的级配碎石的配制方法包括:
步骤S10,选择母岩岩性为区域变质岩作为级配碎石原材料,其呈片理、片麻构造发育;根据需要铺设的公路路面柔性基层的厚度、当前需要铺设的长度,按照质量百分比,依据如下配比准备好级配碎石:
通过边长为31.5mm方形筛孔的碎石占有100%,通过边长为26.5mm方形筛孔的碎石占有93%~100%,通过边长为19.00mm方形筛孔的碎石占有75%~87%,通过边长为16.00mm方形筛孔的碎石占有66%~79%,通过边长为13.20mm方形筛孔的碎石占有58%~71%,通过边长为9.50mm方形筛孔的碎石占有48%~61%;通过边长为4.75mm方形筛孔的碎石占有34%~46%,通过边长为2.36mm方形筛孔的碎石占有58%~71%,通过边长为1.18mm方形筛孔的碎石占有15%~26%,通过边长为0.6mm方形筛孔的碎石占有10%~19%,通过边长为0.3mm方形筛孔的碎石占有6%~13%,通过边长为0.15mm方形筛孔的碎石占有4%~10%,通过边长为0.075mm方形筛孔的碎石占有3%~7%;
步骤S20,将所述配比好的级配碎石拌和均匀,使得次一级碎石颗粒填充在当前级碎石颗粒间的空隙中,所述次一级碎石颗粒之间的空隙中又填充有再次一级的碎石颗粒,以此类推顺序填充,直至最小一级的碎石颗粒被填充在其上一级碎石颗粒间的空隙中。
6.根据权利要求5所述的一种公路路面柔性基层的级配碎石的配制方法,其特征在于,按照质量百分比,依据如下配比装备好级配碎石:
通过边长为31.5mm方形筛孔的碎石占有100%,通过边长为26.5mm方形筛孔的碎石占有95%,通过边长为19.00mm方形筛孔的碎石占有82%,通过边长为16.00mm方形筛孔的碎石占有74%,通过边长为13.20mm方形筛孔的碎石占有66%,通过边长为9.50mm方形筛孔的碎石占有58%;通过边长为4.75mm方形筛孔的碎石占有42%,通过边长为2.36mm方形筛孔的碎石占有28%,通过边长为1.18mm方形筛孔的碎石占有20%,通过边长为0.6mm方形筛孔的碎石占有16%,通过边长为0.3mm方形筛孔的碎石占有10%,通过边长为0.15mm方形筛孔的碎石占有7%,通过边长为0.075mm方形筛孔的碎石占有5%。
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