CN109020338B - 一种水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计方法 - Google Patents

一种水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计方法 Download PDF

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Abstract

一种水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计方法，本发明涉及基层材料设计方法。本发明为了解决传统的水泥稳定类基层材料设计方法无法满足水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计的问题。本发明包括：一：确定设计参数的使用范围；二：测出星点设计试验表中各组试验的7天无侧限抗压强度；三：得出三元二次拟合方程；四：得到铁尾矿砂细度模数、铁尾矿砂用量和水泥结合料用量的最优范围；五：通过单档级配调整选择三个石料级配；六：选择7天无侧限抗压强度最大的石料级配为最优级配；七：测得不同水泥用量下标准击实试件的最佳含水率与最大干密度；八：确定最佳水泥用量；九：制备试件，对试件进行抗冻性验证。本发明用于道路工程材料技术领域。

Description

一种水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计方法
技术领域
本发明涉及道路工程材料技术领域，具体涉及水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计方法。
背景技术
铁尾矿砂是铁矿石经选矿提纯、磨细、选铁矿后产生的一种细度模数稳定，且符合细砂或者特细砂要求的尾矿废渣，其成分大部分为坚固的石粉颗粒，且具有很好的热稳定性。但不断增多的废弃尾矿造成一系列的社会环境问题。由于尾矿砂颗粒间的吸附力减小，在堆积的过程中容易发生流动和滑塌破坏现象，如2000年广西南丹宏图选厂尾矿库垮塌造成几十余人伤亡，产生了极其不良的社会影响。在选矿过程中使用的各种化学药剂残留在铁尾矿砂中，雨水长期作用使得重金属离子析出，污染周边土质和地下水。因此，合理利用废弃的铁尾矿砂，实现资源再利用十分重要。现阶段传统的道路工程建设，需要消耗大量的机制砂、石屑等天然自然资源，但自然资源日益匮乏，急需传统道路建筑材料的替代品。从铁尾矿物理及化学成分组成、理论和试验结果推断看，可将铁尾矿砂作为二次资源应用于道路基层，这样可以大量消耗铁尾矿砂，为现有尾矿库腾出库容，减少土地占用面积和对周围环境的污染，同时可以降低公路工程造价。
但是，由于铁尾矿砂颗粒较细，小于0.075mm的粒径含量较多，使得其在用于水泥稳定类基层时，水泥水化后产生的氢氧化钙较多的与这部分小粒径颗粒发生了离子交换作用，由此造成碱性介质不能够有效的大范围成型，又由于水化产物在碱性介质中才可以保持硬化，所以，铁尾矿砂过细通常会造成基层材料强度和耐久性不足。因此，传统的水泥稳定类基层材料设计方法已不再适用，需要根据水泥稳定类铁尾矿砂基层的材料特点，进行新的探索，重新找出一种方法来完成水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计。近年来由国外学者提出的星点设计和效应面优化法组合使用，被广泛地应用于药学研究的剂型处方的筛选。星点设计和效应面优化法组合使用是采用多个目标函数进行评价，把自变量和因变量的关系扩展到曲面，该方法使用方便，优选条件预测性好，因此可将该方法应用到水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计之中。
发明内容
本发明的目的是为了解决由于铁尾矿砂相比于天然石屑过细，传统的水泥稳定类基层材料设计方法无法满足水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计的问题，而提出一种水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计方法。
一种水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计方法包括以下步骤：
步骤一：确定设计参数的使用范围，所述设计参数为铁尾矿砂细度模数X1、铁尾矿砂用量X2和水泥结合料用量X3；
步骤二：根据步骤一确定的设计参数的使用范围，采用星点设计法设计试验，测出星点设计试验表中各组试验的7天无侧限抗压强度R；
步骤三：根据步骤二测出的星点设计试验表中各组试验的7天无侧限抗压强度R，进行多元非线性回归分析，得出三元二次拟合方程；
步骤四：将步骤三得到的三元二次拟合方程作为预测模型，得到效应面图，对效应面图进行优化，得到铁尾矿砂细度模数X1、铁尾矿砂用量X2和水泥结合料用量X3的最优范围；
步骤五：在步骤四中得到的铁尾矿砂细度模数X1和铁尾矿砂用量X2的最优范围的条件下，通过单档级配调整选择三个石料级配；所述石料为粗集料和铁尾矿砂；
步骤六：设置水泥用量，将水泥分别与三个级配的石料混合，制备出7天无侧限强度试件，并测得三个级配下的基层材料的7天无侧限抗压强度，选择7天无侧限抗压强度最大的石料级配为最优级配；
步骤七：以步骤四得到的水泥结合料用量X3的最优范围中值为中值，以0.3％～0.5％为间隔，选择3～5个不同的水泥用量，将不同用量的水泥与最优级配下的粗集料和铁尾矿砂拌合，测得不同水泥用量下标准击实试件的最佳含水率与最大干密度；
步骤八：根据步骤七测得的不同水泥用量下标准击实试件的最佳含水率与最大干密度，制备最佳含水率与最大干密度下的7天无侧限抗压强度试件，并测得不同水泥用量下的7天无侧限抗压强度，最大抗压强度所对应的水泥用量即为最佳水泥用量；
步骤九：将步骤六得到的最优级配的石料与步骤八得到的最佳用量的水泥进行混合，制备成试件，对试件进行抗冻性验证；
若压强度的损失率小于25％为合格，否则重新执行步骤一至步骤八。
本发明的有益效果为：
按本发明提出水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计方法设计出的基层材料的室内试验7天无侧限抗压强度可达到4.2～5.7MPa，重交通高速公路7天现场芯样的无侧限抗压强度可达到4.1～4.9MPa，均符合《公路工程路面基层施工技术细则》(JTGT F20-2015)中的标准值4.0～6.0MPa，因此本发明可以解决由于铁尾矿砂相比于天然石屑过细，水泥稳定类铁尾矿砂基层材料强度过低的问题。
本发明以星点设计-效应面优化法为基础，提出的一种水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计方法，可解决由于铁尾矿砂相比于天然石屑过细，传统的水泥稳定类基层材料设计方法无法满足水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计的问题，可以推动废弃铁尾矿砂有效的工程利用，对当前资源紧缺的状态有一定的缓解作用，具有巨大的经济效益，也可有效改善大量的铁尾矿砂的堆积现状，利于河流、环境的保护，具有重大的社会意义。
附图说明
图1为实施例中固定铁尾矿砂用量X1为1.29，然后以7天无侧限抗压强度R为因变量，以铁尾矿砂细度模数X1和水泥结合料用量X3为自变量描绘的效应面图；
图2为实施例中固定铁尾矿砂用量X2为23％，然后以7天无侧限抗压强度R为因变量，以铁尾矿砂细度模数X1和水泥结合料用量X3为自变量描绘的效应面图；
图3为实施例中固定水泥结合料用量X3为4.3％，然后以7天无侧限抗压强度R为因变量，以铁尾矿砂细度模数X1和铁尾矿砂用量X2为自变量描绘的效应面图；
图4为实施例中水泥稳定类铁尾矿砂基层材料级配曲线图；
图5为本发明流程图。
具体实施方式
具体实施方式一：一种水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计方法包括以下步骤：
步骤一：确定设计参数的使用范围，所述设计参数为铁尾矿砂细度模数X1、铁尾矿砂用量X2和水泥结合料用量X3；
步骤二：根据步骤一确定的设计参数的使用范围，采用星点设计法设计试验，测出星点设计试验表中各组试验的7天无侧限抗压强度R，；
步骤三：根据步骤二测出的星点设计试验表中各组试验的7天无侧限抗压强度R，进行多元非线性回归分析，得出三元二次拟合方程；
步骤四：将步骤三得到的三元二次拟合方程作为预测模型，得到效应面图，对效应面图进行优化，得到铁尾矿砂细度模数X1、铁尾矿砂用量X2和水泥结合料用量X3的最优范围；
步骤五：在《公路路面基层施工技术细则》(JTGT F20-2015)要求的级配范围内，在步骤四中得到的铁尾矿砂细度模数X1和铁尾矿砂用量X2的最优范围的条件下，通过单档级配调整选择三个石料级配；所述石料为粗集料和铁尾矿砂；
步骤六：设置水泥用量，将水泥分别与三个级配的石料混合，制备出7天无侧限强度试件，并测得三个级配下的基层材料的7天无侧限抗压强度，选择7天无侧限抗压强度最大的石料级配为最优级配；
选择《公路工程路面基层施工技术细则》(JTGT F20-2015)中推荐的水泥用量，结合三种级配的各档集料用量，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)的要求，制备出无侧限强度试件，并测得不同级配下的基层材料的7天无侧限抗压强度，选择7天无侧限抗压强度最大的级配为最优级配；
步骤七：以步骤四得到的水泥结合料用量X3的最优范围中值为中值，以0.3％～0.5％为间隔，选择3～5个不同的水泥用量，将不同用量的水泥与最优级配下的粗集料和铁尾矿砂拌合，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)的要求制备标准击实试件，测得不同水泥用量下标准击实试件的最佳含水率与最大干密度；
步骤八：根据步骤七测得的不同水泥用量下标准击实试件的最佳含水率与最大干密度，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)的要求，制备最佳含水率与最大干密度下的7天无侧限抗压强度试件，并测得不同水泥用量下的7天无侧限抗压强度，最大抗压强度所对应的水泥用量即为最佳水泥用量；
步骤九：将步骤六得到的最优级配的石料与步骤八得到的最佳用量的水泥进行混合，制备成试件，对试件进行抗冻性验证；
若压强度的损失率小于25％为合格，否则重新执行步骤一至步骤八。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述步骤一中确定设计参数的使用范围具体为：
选取铁尾矿砂细度模数、铁尾矿砂用量和水泥结合料用量作为基层设计的三个关键考察因素，并且根据预实验以及材料自身的特性，给上述三种因素确定合理的取值范围，将铁尾矿砂细度模数定为0.7～1.9，设定铁尾矿砂细度模数为X1、铁尾矿砂用于基层的用量范围定为5％～30％，设定铁尾矿砂用量为X2、水泥结合料用量定为2％～8％，设定水泥结合料用量为X3。
其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述步骤二中根据步骤一确定的设计参数的使用范围，采用星点设计法设计试验，测出星点设计试验表中各组试验的7天无侧限抗压强度R的具体过程为：
对于铁尾矿砂细度模数X1、铁尾矿砂用量X2、水泥结合料用量X33个影响因素进行星点设计代码因素取值的转化，影响因素取值根据代码的差值等比例转化，此处为三因素星点设计，为使各试验点与中心点等距，选用极值点α为1.732(31/2)，具体结果如表1；
表1因素代码水平及取值
Figure BDA0001797360130000051
根据三个因素的取值，设计三因素星点设计试验表如表2；
表2三因素星点设计试验表
Figure BDA0001797360130000052
以7天无侧限抗压强度作为星点设计时控制的指标，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)的要求，测出星点设计试验表中各组试验的7天无侧限抗压强度。
其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述步骤三中根据步骤二测出的星点设计试验表中各组试验的7天无侧限抗压强度R，进行多元非线性回归分析，得出三元二次拟合方程的具体过程为：
对效应值即7天无侧限抗压强度R试验结果使用Design Expert软件对各影响因素进行选择有较大复相关系数r2值和较优置信度P值的多元非线性回归分析，得出三元二次拟合方程为：
R＝a+bX1+cX2+dX3+eX1X2+fX1X3+gX2X3+hX1 2+iX2 2+jX3 2+kX1X2X3
其中a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k分别为方程各项的常量系数，可利用Design Expert软件计算出具体数值。
其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述步骤四中将步骤三得到的三元二次拟合方程作为预测模型，得到效应面图，对效应面图进行优化，得到铁尾矿砂细度模数X1、铁尾矿砂用量X2和水泥结合料用量X3的最优范围的具体过程为：
将三元二次拟合方程方程作为预测模型，固定铁尾矿砂用量X1为1.30，以7天无侧限抗压强度R为因变量，以铁尾矿砂细度模数X1和水泥结合料用量X3为自变量描绘效应面图；固定铁尾矿砂用量X2为18％，以7天无侧限抗压强度R为因变量，以铁尾矿砂细度模数X1和水泥结合料用量X3为自变量描绘效应面图；固定水泥结合料用量X3为5.0％，以7天无侧限抗压强度R为因变量，以铁尾矿砂细度模数X1和铁尾矿砂用量X2为自变量描绘效应面图；
对效应面图中的变化趋势进行分析，从效应面上选择较佳的效应区，回推出对应的自变量最佳取值范围即铁尾矿砂细度模数X1、铁尾矿砂用量X2、水泥结合料用量X3的最佳范围。
其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述步骤五中粗集料为铁尾矿碎石。
其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述步骤六中水泥为普通硅酸盐水泥。
其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：所述步骤八中制备最佳含水率与最大干密度下的7天无侧限抗压强度试件的质量具体为：
m0＝V×ρmax×(1+ωopt)×γ
式中V为无侧限试件的模具的体积(cm3)，ρmax为最大干密度(g/cm3)，ωopt为最佳含水率(％)，γ为压实度标准(％)。
其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：所述步骤九中对试件进行抗冻性验证的具体过程为：
按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)的要求进行冻融试验，测得试件28天冻融损失强度，对于试件(水泥稳定类铁尾矿砂基层材料)的抗冻性，通过5次冻融循环后，抗压强度的损失率小于25％为合格；
所述试件为直径150mm、高150mm的圆柱形标准试件。
其它步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。
实施例一：
一、确定考察因素的水平范围
选取铁尾矿砂细度模数、铁尾矿砂用量和水泥结合料用量作为基层设计的三个关键考察因素，并且根据预实验以及材料自身的特性，给上述三种因素确定合理的取值范围，对于铁尾矿砂细度，根据单档级配调整，可使得铁尾矿砂细度模数在0.92～1.65的范围内变化，故铁尾矿砂的细度模数这一因素的范围确定为0.92～1.65；对于无机结合料的量，根据《公路路面基层施工技术细则》(JTGT F20-2015)知，最小结合料剂量为3～4％，且通常水稳碎石的剂量一般不超过5％，故而无机结合料的用量这一因素确定为3.5％～5％；对于铁尾矿砂的用量，由于铁尾矿砂的级配特点与0～2.36mm的工程级配档相似，故而采用将铁尾矿砂作为级配集料完全取代0～2.36mm这一工程档，此外在使用5％水泥剂量，用于底基层标准时(97％压实度)，铁尾矿砂的用量与7d抗压强度关系如下表3所示，可以得知，铁尾矿砂用于底基层的用量达到30％时，强度代表值已为2.5MPa，以此作为参考，设定铁尾矿砂用于基层的用量范围为15％～30％。
表3铁尾矿砂掺量与7天无侧限抗压强度(底基层标准)
Figure BDA0001797360130000071
Figure BDA0001797360130000081
综上，将铁尾矿砂细度模数定为0.92～1.65，设定铁尾矿砂细度模数为X1、铁尾矿砂用于基层的用量范围定为15％～30％，设定铁尾矿砂用量为X2、水泥结合料用量定为3.5％～5％，设定水泥结合料用量为X3；
二、采用星点设计法设计试验
1.对于铁尾矿砂细度模数X1、铁尾矿砂用量X2、水泥结合料用量X33个影响因素进行星点设计代码因素取值的转化，其取值根据代码的差值等比例转化，此处为三因素星点设计，为使各试验点与中心点等距，选用极值点α为1.732(31/2)，具体结果如表4，
表4因素代码水平及取值
Figure BDA0001797360130000082
然后根据三个因素的取值，设计三因素星点设计试验表如表5；
表5三因素星点设计试验表
Figure BDA0001797360130000083
2.以7天无侧限抗压强度作为星点设计时控制的指标，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)的要求，测出星点设计试验表中各组试验的7天无侧限抗压强度，试验结果如表6；
表6星点设计试验7天无侧限抗压强度试验结果
Figure BDA0001797360130000091
三、采用效应面优化法完成水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计
1.对效应值即7天无侧限抗压强度R试验结果使用Design Expert软件对各因素进行，选择有较大复相关系数r2值和较优置信度P值的多元非线性回归分析，得出三元二次拟合方程为：
R1＝62.35-41.39X1-3.12X2-12.43X3+1.82X1X2+10.51X1X3+0.61X2X3-0.07X1 2+0.01X2 2-0.10X3 2-0.45X1X2X3
其中，拟合结果r1 2＝0.90，P1＝0.002；
2.将该方程作为预测模型，对其进行分析，得到所需结果，固定铁尾矿砂用量X1为1.29，然后以7天无侧限抗压强度R为因变量，以铁尾矿砂细度模数X1和水泥结合料用量X3为自变量描绘的效应面图；固定铁尾矿砂用量X2为23％，然后以7天无侧限抗压强度R为因变量，以铁尾矿砂细度模数X1和水泥结合料用量X3为自变量描绘的效应面图；固定水泥结合料用量X3为4.3％，然后以7天无侧限抗压强度R为因变量，以铁尾矿砂细度模数X1和铁尾矿砂用量X2为自变量描绘的效应面图；
3.对效应面图中的变化趋势进行分析，当铁尾矿砂的细度模数固定时，基层材料的强度与铁尾矿砂的用量成反比，与水泥结合料的用量成正比，且在水泥结合料的用量较低的条件下，基层材料的强度随着铁尾矿砂的用量的增加，下降幅度较大，在用量较高的条件下，强度下降幅度相对较慢；铁尾矿砂用量固定时，基层材料强度随着铁尾矿砂的细度模数和水泥结合料的用量的增加而增加，且在水泥结合料的用量较高的条件下，基层材料的强度随着铁尾矿砂的细度模数增加的而增加的幅度较大；水泥结合料的用量固定时，基层材料的强度随着铁尾矿砂用量的增多，强度持续下降，随着细度模数的增加强度也有所下降；选择三幅效应面图中效应值7天无侧限抗压强度最大的区域，即可得出三个自变量对应的变化范围，铁尾矿砂细度模数1.26～1.65，铁尾矿砂用于基层的用量范围为15％～22％，水泥结合料用量为4％～5％；
四、确定最佳水泥用量
1.在《公路路面基层施工技术细则》(JTGT F20-2015)要求的级配范围内，选择三个铁尾矿砂细度模数和铁尾矿砂用量均在最佳范围内的级配，此处基层用于二级公路的基层，选用铁尾矿砂的细度模数为1.5，铁尾矿砂用量为20％，级配曲线见附图；
2.水泥用量为最佳水泥用量范围中值4.5％，结合三种级配的各档集料用量，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)的要求，制备出无侧限强度试件，并测得不同级配下的基层材料的7天无侧限抗压强度，结果如表7，选择7天无侧限抗压强度最大的级配3为最优级配；
表7不同级配的基层材料7天无侧限抗压强度
Figure BDA0001797360130000101
3.以最佳水泥用量范围中值4.5％为中值，以0.5％为间隔，选择4％、4.5％、5％三个不同的水泥用量，将不同用量的水泥与最优级配下的粗集料和铁尾矿砂拌合，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)的要求制备标准击实试件，测得不同水泥用量下标准击实试件的最佳含水率与最大干密度，试验结果如表8所示；
表8不同水泥用量基层材料最佳含水率和最大干密度
Figure BDA0001797360130000102
4.根据已测得的不同水泥用量下基层材料的最佳含水率与最大干密度，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)的要求制备7天无侧限抗压强度试件，并测得不同水泥用量下的7天无侧限抗压强度，试验结果如表9所示，最大抗压强度所对应的水泥用量4.5％即为最佳水泥用量；
表9不同水泥用量基层材料最佳含水率和最大干密度
Figure BDA0001797360130000111
四、抗冻性验证
按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)的要求制得标准试件后标准养生28d，进行冻融试验，测试5次冻融循环后的抗压强度损失为12％，满足抗压强度的损失率小于25％的要求。
本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤一：确定设计参数的使用范围，所述设计参数为铁尾矿砂细度模数X1、铁尾矿砂用量X2和水泥结合料用量X3；
步骤二：根据步骤一确定的设计参数的使用范围，采用星点设计法设计试验，测出星点设计试验表中各组试验的7天无侧限抗压强度R，；
步骤三：根据步骤二测出的星点设计试验表中各组试验的7天无侧限抗压强度R，进行多元非线性回归分析，得出三元二次拟合方程；
步骤四：将步骤三得到的三元二次拟合方程作为预测模型，得到效应面图，对效应面图进行优化，得到铁尾矿砂细度模数X1、铁尾矿砂用量X2和水泥结合料用量X3的最优范围；具体过程为：
将三元二次拟合方程方程作为预测模型，固定铁尾矿砂用量X1为1.30，以7天无侧限抗压强度R为因变量，以铁尾矿砂细度模数X1和水泥结合料用量X3为自变量描绘效应面图；固定铁尾矿砂用量X2为18％，以7天无侧限抗压强度R为因变量，以铁尾矿砂细度模数X1和水泥结合料用量X3为自变量描绘效应面图；固定水泥结合料用量X3为5.0％，以7天无侧限抗压强度R为因变量，以铁尾矿砂细度模数X1和铁尾矿砂用量X2为自变量描绘效应面图；
从效应面上选择较佳的效应区，回推出对应的自变量最佳取值范围即铁尾矿砂细度模数X1、铁尾矿砂用量X2、水泥结合料用量X3的最佳范围；
步骤五：在步骤四中得到的铁尾矿砂细度模数X1和铁尾矿砂用量X2的最优范围的条件下，通过单档级配调整选择三个石料级配；所述石料为粗集料和铁尾矿砂；
步骤六：设置水泥用量，将水泥分别与三个级配的石料混合，制备出无侧限强度试件，并测得三个级配下的基层材料的7天无侧限抗压强度，选择7天无侧限抗压强度最大的石料级配为最优级配；
步骤七：以步骤四得到的水泥结合料用量X3的最优范围中值为中值，以0.3％～0.5％为间隔，选择3～5个不同的水泥用量，将不同用量的水泥与最优级配下的粗集料和铁尾矿砂拌合，测得不同水泥用量下标准击实试件的最佳含水率与最大干密度；
步骤八：根据步骤七测得的不同水泥用量下标准击实试件的最佳含水率与最大干密度，制备最佳含水率与最大干密度下的7天无侧限抗压强度试件，并测得不同水泥用量下的7天无侧限抗压强度，最大抗压强度所对应的水泥用量即为最佳水泥用量；
步骤九：将步骤六得到的最优级配的石料与步骤八得到的最佳用量的水泥进行混合，制备成试件，对试件进行抗冻性验证；
若压强度的损失率小于25％为合格，否则重新执行步骤一至步骤八。
2.根据权利要求1所述一种水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计方法，其特征在于：所述步骤一中确定设计参数的使用范围具体为：
将铁尾矿砂细度模数定为0.7～1.9，铁尾矿砂用于基层的用量范围定为5％～30％，设水泥结合料用量定为2％～8％。
3.根据权利要求1或2所述一种水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计方法，其特征在于：所述步骤二中根据步骤一确定的设计参数的使用范围，采用星点设计法设计试验，测出星点设计试验表中各组试验的7天无侧限抗压强度R的具体过程为：
对于铁尾矿砂细度模数X1、铁尾矿砂用量X2、水泥结合料用量X33个影响因素进行星点设计代码因素取值的转化，影响因素取值根据代码的差值等比例转化，选用极值点α为1.732(31/2)；
因素代码水平及取值具体为：
代码为：-1.732、-1、0、1、1.732；
X1为：0.70、0.95、1.30、1.65、1.90；
X2为：5％、10％、18％、25％、30％；
X3为：2％、3.3％、5.0％、6.7％、8.0％；
根据三个因素的取值，设计三因素星点设计试验表；
以7天无侧限抗压强度作为星点设计时控制的指标，测出星点设计试验表中各组试验的7天无侧限抗压强度。
4.根据权利要求3所述一种水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计方法，其特征在于：所述步骤三中根据步骤二测出的星点设计试验表中各组试验的7天无侧限抗压强度R，进行多元非线性回归分析，得出三元二次拟合方程的具体过程为：
对7天无侧限抗压强度R试验结果使用Design Expert软件对各影响因素进行多元非线性回归分析，得出三元二次拟合方程为：
R＝a+bX1+cX2+dX3+eX1X2+fX1X3+gX2X3+hX1 2+iX2 2+jX3 2+kX1X2X3
其中a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k分别均为方程各项的常量系数。
5.根据权利要求4所述一种水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计方法，其特征在于：所述步骤五中粗集料为铁尾矿碎石。
6.根据权利要求5所述一种水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计方法，其特征在于：所述步骤六中水泥为硅酸盐水泥。
7.根据权利要求6所述一种水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计方法，其特征在于：所述步骤八中制备最佳含水率与最大干密度下的7天无侧限抗压强度试件的质量具体为：
m0＝V×ρmax×(1+ωopt)×γ
式中V为无侧限试件的模具的体积，ρmax为最大干密度，ωopt为最佳含水率，γ为压实度标准。
8.根据权利要求7所述一种水泥稳定类铁尾矿砂基层材料设计方法，其特征在于：所述步骤九中对试件进行抗冻性验证的具体过程为：
测得试件28天冻融损失强度，对于试件的抗冻性，通过5次冻融循环后，抗压强度的损失率小于25％为合格；
所述试件为直径150mm、高150mm的圆柱形标准试件。
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