CN110470560A - 水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪和逆推设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于道路工程技术领域，水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪包括机架，机架顶面外端设置有电动机，电动机依次连接有变速器、主动轴、主动皮带轮、皮带、从动皮带轮、从动轴和凸轮；机架上设置有悬挂弹簧，悬挂弹簧连接有筛分腔，筛分腔内设置有筛盘，筛分腔上设置有顶推杆，顶推杆连接有顶推板；筛分腔的外壁上设置有出料口，出料口连接出料管，出料管连接有料盘，料盘设置于电子称上；水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪能够对石料进行标准化筛分和分析，水泥稳定碎石混合料配合比逆推设计方法根据室外试验结果逆推得到水泥剂量，最终的基层强度与设计值接近，解决了水泥稳定碎石基层强度高、裂缝多的难题。
Description
技术领域
本发明属于道路工程技术领域，具体涉及水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪和逆推设计方法。
背景技术
上世纪60年代，石灰稳定土基层渣油路面在我国开始应用，并成为当时公路界三大重要科技成果之一，进入70年代以后，水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定粒料基层成为主流，形成了半刚性基层沥青路面技术的雏形，从80年代至今，半刚性基层沥青路面结构成套技术逐渐形成，成为我国高速公路主要的路面结构形式，现在我国已建成的高速公路95%以上都是半刚性基层沥青路面；水泥稳定碎石基层是半刚性基层最主要的一种结构形式，在进行水泥稳定碎石基层配合比设计时采用国家规范推荐的方法，即通过室内击实试验确定最佳含水量、最大密度和水泥剂量，根据室内试验结果进行室外施工，但是由于室内试验采用内击成型，室外采用振动压路机施工，造成用室内确定的水泥剂量施工基层强度偏大、裂缝很多，因此，有必要开发水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪和新的设计方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种结构合理、使用方便、能够稳定高效和高质量地对石料进行筛分和分析的路面混合料配合比设计自动筛分仪，提供一种能够得到水泥稳定碎石混合料水泥剂量的水泥稳定碎石混合料配合比逆推设计方法。
本发明的目的是这样实现的：水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪，它包括机架，所述机架顶面外端设置有电动机，所述电动机连接有变速器，所述变速器通过主动轴连接有主动皮带轮，所述主动皮带轮通过皮带连接有从动皮带轮，所述从动皮带轮连接有从动轴，所述从动轴通过所述机架上设置的轴承与所述机架转动连接，所述从动轴末端转动连接有凸轮；所述机架底面中部设置有悬挂弹簧，所述悬挂弹簧连接有筛分腔，所述筛分腔顶部设置有进料口，所述筛分腔内部设置有摄像口和高清高速摄像机，所述筛分腔内设置有筛盘，所述筛分腔从上至下呈外径不断减小的台阶形，所述筛分腔可设置为二阶、三阶或者四阶，每阶所述筛分腔内均设置有一个所述筛盘，每阶所述筛分腔内均设置有所述高清高速摄像机和所述摄像口；所述筛分腔上部的外壁上设置有顶推杆，所述顶推杆连接有顶推板，所述顶推板与所述凸轮滑动连接；所述筛分腔为圆柱形腔体，所述筛盘为带孔的圆形盘，不同大小的所述筛盘上设置有不同大小的孔；所述筛盘右端由设置在所述筛分腔内壁上的挡块支撑，所述筛盘左端的底部连接有支板弹簧，所述支板弹簧连接有支板，所述支板固定在所述筛分腔的内壁上；所述筛分腔的外壁上设置有出料口，所述出料口为圆形口，所述出料口的上沿与所述筛盘平齐，所述出料口连接有出料盖，所述出料盖连接有出料管接头，所述出料管接头连接有出料管的一端，所述出料管的另一端连接有料盘，所述料盘设置于电子称上；所述筛分腔的底部设置有第二出料口，所述第二出料口连接有电子称，数个电子称电连接并与电脑电连接；所述水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪包括由控制元件组成的控制系统。
所述出料盖为磁性体，所述出料管为软管，所述出料管接头为磁性体。
所述机架右侧设置有wifi装置。
水泥稳定碎石混合料配合比逆推设计方法，该方法使用了所述的水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪，它包括以下步骤：
步骤一）、石料筛分：分别取0-5mm、5-10mm、10-20mm、20-30mm四档石料样品，使用所述水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪分别对四档石料进行筛分；
步骤二）、确定每档石料的用量：使用所述水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪对每档石料在筛分时的图像信息进行分析，对单个颗粒的外观、形状、表面积、体积等特征进行统计分析，将特征相近的颗粒归类为一种典型颗粒，进而统计出每档石料单位体积内有多少类典型颗粒，每类典型颗粒有多少个单个颗粒，以密度最大为原则，计算出单位体积水泥稳定碎石混合料中每档石料的用量；
步骤三）、确定混合料级配：根据每个料盘石料的重量计算出每个筛孔石料的通过率，根据每档石料的用量和每个筛孔石料的通过率，计算出混合料每个筛孔石料的通过率，根据混合料每个筛孔石料的通过率绘制混合料级配曲线；
步骤四）、混合料级配验证：观察混合料设计级配曲线是否在国家规范《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20—2015）规定的范围内，如在进行下一步工作，如不在重复所述步骤二和所述步骤三的工作，直到混合料设计级配曲线是在国家规范《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20—2015）规定的范围内；
步骤五）、混合料室内试验：按照确定的混合料级配，选择不同的水泥剂量，进行重型击实试验确定混合料的最大干密度、最佳含水量和7天无侧限抗压强度，最终得到5个不同的水泥剂量下的7天无侧限抗压强度达到或接近目标强度：0.9P、0.8P、0.7P、0.6P、0.5P（P为水泥稳定碎石基层设计强度）；
步骤六）、水泥稳定碎石基层室外试验：按照步骤五确定的5个水泥剂量和对应的最大干密度、最佳含水量，进行水泥稳定碎石基层室外试验，每个水泥剂量约50米，连续5段总计约250米；
步骤七）、逆推确定水泥剂量：室外试验段第7天取芯，每个小段取5个芯检测无侧限抗压强度，取5个强度的平均值为该水泥剂量下的无侧限抗压强度；在P-1.2P内且与P最接近的水泥剂量即为确定的水泥剂量，如5段无侧限抗压强度检测结果均不在P-1.2P内，调整目标强度重新选择水泥剂量进行所述步骤五、所述步骤六试验，直至无侧限抗压强度检测结果至少一个在P-1.2P内。
本发明的有益效果：水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪通过电动机提供动力，变速器可调整输出转速，电动机动力经变速器由主动轴带动主动皮带轮转动，主动皮带轮通过皮带带动从动皮带轮、从动轴和凸轮转动，通过凸轮推动顶推板使筛分腔在水平方向摆动，通过悬挂弹簧使筛分腔在水平摆动时上下振动，混合料通过晃动经筛盘进行有效筛分；筛盘的数量和孔径根据石料设计的配合比选择，筛盘的布设原则是最大孔径的筛盘在最上部，向下依次递减，最小孔径的筛盘在最下部；筛盘为易损件，为便于更换，筛盘为活动的；筛分结束出料时，将筛分腔倾斜使出料口倾斜，石料向出口方向移动，石料的重力作用于支板弹簧，使筛盘向下，露出出料口，石料经出料口进入出料管，落入料盘，电子称对石料称重并将信息输送给电脑；筛分腔内的高清高速摄像机可对混合料进行高清拍摄并传送给电脑进行分析；控制系统控制摆动速度、进料、出料、称重、计算等；水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪结构合理，使用方便，杜绝了人为因素，能够稳定高效和高质量地对石料进行标准化筛分和分析，提高了工作效率和质量，降低了工作强度和成本；水泥稳定碎石混合料配合比逆推设计方法根据室外试验结果逆推得到水泥剂量，最终的基层强度与设计值接近，解决了水泥稳定碎石基层强度高、裂缝多的难题，养护费用大大降低。
附图说明
图1为水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪的结构示意图。
图2为水泥稳定碎石混合料配合比逆推设计方法流程图
图中：1、从动皮带轮 2、皮带 3、主动皮带轮 4、主动轴 5、进料口 6、电动机 7、变速器8、wifi装置 9、高清高速摄像机 10、摄像口 11、筛分腔 12、筛盘 13、挡块 14、电脑 15、电子称 16、料盘 17、出料管 18、出料口 19、支板 20、支板弹簧 21、出料管接头 22、出料盖23、顶推板 24、凸轮 25、顶推杆 26、悬挂弹簧 27、机架 28、轴承 29、从动轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
实施例1
如图1-2所示，水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪，它包括机架27，所述机架27顶面外端设置有电动机6，所述电动机6连接有变速器7，所述变速器7通过主动轴4连接有主动皮带轮3，所述主动皮带轮3通过皮带2连接有从动皮带轮1，所述从动皮带轮1连接有从动轴29，所述从动轴29通过所述机架27上设置的轴承28与所述机架27转动连接，所述从动轴29末端转动连接有凸轮24；所述机架27底面中部设置有悬挂弹簧26，所述悬挂弹簧26连接有筛分腔11，所述筛分腔11顶部设置有进料口5，所述筛分腔11内部设置有摄像口10和高清高速摄像机9，所述筛分腔11内设置有筛盘12，所述筛分腔11从上至下呈外径不断减小的台阶形，所述筛分腔11可设置为二阶、三阶或者四阶，每阶所述筛分腔11内均设置有一个所述筛盘12，每阶所述筛分腔11内均设置有所述高清高速摄像机9和所述摄像口10；所述筛分腔11上部的外壁上设置有顶推杆25，所述顶推杆25连接有顶推板23，所述顶推板23与所述凸轮24滑动连接；所述筛分腔11为圆柱形腔体，所述筛盘12为带孔的圆形盘，不同大小的所述筛盘12上设置有不同大小的孔；所述筛盘12右端由设置在所述筛分腔11内壁上的挡块13支撑，所述筛盘12左端的底部连接有支板弹簧20，所述支板弹簧20连接有支板19，所述支板19固定在所述筛分腔11的内壁上；所述筛分腔11的外壁上设置有出料口18，所述出料口18为圆形口，所述出料口18的上沿与所述筛盘12平齐，所述出料口18连接有出料盖22，所述出料盖22连接有出料管接头21，所述出料管接头21连接有出料管17的一端，所述出料管17的另一端连接有料盘16，所述料盘16设置于电子称15上；所述筛分腔11的底部设置有第二出料口，所述第二出料口连接有电子称15，数个电子称15电连接并与电脑14电连接；所述水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪包括由控制元件、控制软件、操作开关等组成的控制系统。
仪器摆振工作原理：石料从进料口5加入筛分腔11，落后最上层的筛盘12上，启动电动机6，动力经变速器7、主动轴4、主动皮带轮3、皮带2传输给从动皮带轮1，从动皮带轮1带动从动轴29转动，从动轴29带动两个凸轮24转动，两个凸轮24在平面的转角相差90度布置，凸轮24转动时推动顶推板23左右运动，顶推板23带动顶推杆25和筛分腔11左右摆动，完成筛分；当左边凸轮24大半径部分转向顶推板23时，右边凸轮24小半径部分转向顶推板23时，左边凸轮24转动推动筛分腔11向右摆动，此时右边凸轮24转动留下空间；当左边凸轮24大半径部分抵达顶推板23时，右边凸轮24小半径部分抵达顶推板23，此时筛分腔11到达最右边，然后，左边凸轮24和右边凸轮24继续转动，左边凸轮24大半径部分离开顶推板23，右边凸轮24大半径部分转向顶推板23时，右边凸轮24转动推动筛分腔11向左摆动，此时左边凸轮24转动留下空间；当右边凸轮24大半径部分抵达顶推板23时，左边凸轮24小半径部分抵达顶推板23，此时筛分腔11到达最左边；在静止时悬挂弹簧26与筛分腔11垂直，当筛分腔11水平运动时，悬挂弹簧26与筛分腔11不再垂直而是斜向，筛分腔11受悬挂弹簧26斜向力作用，斜向力可解为水平力和竖向力，筛分腔11在水平力作用下左右摆动，筛分腔11在竖向力作用下上下振动。
水泥稳定碎石混合料配合比逆推设计方法，该方法使用了所述的水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一）、石料筛分：分别取0-5mm、5-10mm、10-20mm、20-30mm四档石料样品，使用所述水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪分别对四档石料进行筛分；
步骤二）、确定每档石料的用量：使用所述水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪对每档石料在筛分时的图像信息进行分析，对单个颗粒的外观、形状、表面积、体积等特征进行统计分析，将特征相近的颗粒归类为一种典型颗粒，进而统计出每档石料单位体积内有多少类典型颗粒，每类典型颗粒有多少个单个颗粒，以密度最大为原则，计算出单位体积水泥稳定碎石混合料中每档石料的用量；
步骤三）、确定混合料级配：根据每个料盘16石料的重量计算出每个筛孔石料的通过率，根据每档石料的用量和每个筛孔石料的通过率，计算出混合料每个筛孔石料的通过率，根据混合料每个筛孔石料的通过率绘制混合料级配曲线；
步骤四）、混合料级配验证：观察混合料设计级配曲线是否在国家规范《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20—2015）规定的范围内，如在进行下一步工作，如不在重复所述步骤二和所述步骤三的工作，直到混合料设计级配曲线是在国家规范《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20—2015）规定的范围内；
步骤五）、混合料室内试验：按照确定的混合料级配，选择不同的水泥剂量，进行重型击实试验确定混合料的最大干密度、最佳含水量和7天无侧限抗压强度，最终得到5个不同的水泥剂量下的7天无侧限抗压强度达到或接近目标强度：0.9P、0.8P、0.7P、0.6P、0.5P（P为水泥稳定碎石基层设计强度）；
步骤六）、水泥稳定碎石基层室外试验：按照步骤五确定的5个水泥剂量和对应的最大干密度、最佳含水量，进行水泥稳定碎石基层室外试验，每个水泥剂量约50米，连续5段总计约250米；
步骤七）、逆推确定水泥剂量：室外试验段第7天取芯，每个小段取5个芯检测无侧限抗压强度，取5个强度的平均值为该水泥剂量下的无侧限抗压强度；在P-1.2P内且与P最接近的水泥剂量即为确定的水泥剂量，如5段无侧限抗压强度检测结果均不在P-1.2P内，调整目标强度重新选择水泥剂量进行所述步骤五、所述步骤六试验，直至无侧限抗压强度检测结果至少一个在P-1.2P内。
水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪通过电动机6提供动力，变速器7可调整输出转速，电动机6动力经变速器7由主动轴4带动主动皮带轮3转动，主动皮带轮3通过皮带2带动从动皮带轮1、从动轴29和凸轮24转动，通过凸轮24推动顶推板23使筛分腔11在水平方向摆动，通过悬挂弹簧26使筛分腔11在水平摆动时上下振动，混合料通过晃动经筛盘12进行有效筛分；筛盘12的数量和孔径根据石料设计的配合比选择，筛盘12的布设原则是最大孔径的筛盘12在最上部，向下依次递减，最小孔径的筛盘12在最下部；筛盘12为易损件，为便于更换，筛盘12为活动的；筛分结束出料时，将筛分腔11倾斜使出料口18倾斜，石料向出口方向移动，石料的重力作用于支板弹簧20，使筛盘12向下，露出出料口18，石料经出料口18进入出料管17，落入料盘16，电子称15对石料称重并将信息输送给电脑14；筛分腔11内的高清高速摄像机9可对混合料进行高清拍摄并传送给电脑14进行分析；控制系统控制摆动速度、进料、出料、称重、计算等；水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪结构合理，使用方便，杜绝了人为因素，能够稳定高效和高质量地对石料进行标准化筛分和分析，提高了工作效率和质量，降低了工作强度和成本；水泥稳定碎石混合料配合比逆推设计方法根据室外试验结果逆推得到水泥剂量，最终的基层强度与设计值接近，解决了水泥稳定碎石基层强度高、裂缝多的难题，养护费用大大降低。
实施例2
如图1-2所示，水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪，它包括机架27，所述机架27顶面外端设置有电动机6，所述电动机6连接有变速器7，所述变速器7通过主动轴4连接有主动皮带轮3，所述主动皮带轮3通过皮带2连接有从动皮带轮1，所述从动皮带轮1连接有从动轴29，所述从动轴29通过所述机架27上设置的轴承28与所述机架27转动连接，所述从动轴29末端转动连接有凸轮24；所述机架27底面中部设置有悬挂弹簧26，所述悬挂弹簧26连接有筛分腔11，所述筛分腔11顶部设置有进料口5，所述筛分腔11内部设置有摄像口10和高清高速摄像机9，所述筛分腔11内设置有筛盘12，所述筛分腔11从上至下呈外径不断减小的台阶形，所述筛分腔11可设置为二阶、三阶或者四阶，每阶所述筛分腔11内均设置有一个所述筛盘12，每阶所述筛分腔11内均设置有所述高清高速摄像机9和所述摄像口10；所述筛分腔11上部的外壁上设置有顶推杆25，所述顶推杆25连接有顶推板23，所述顶推板23与所述凸轮24滑动连接；所述筛分腔11为圆柱形腔体，所述筛盘12为带孔的圆形盘，不同大小的所述筛盘12上设置有不同大小的孔；所述筛盘12右端由设置在所述筛分腔11内壁上的挡块13支撑，所述筛盘12左端的底部连接有支板弹簧20，所述支板弹簧20连接有支板19，所述支板19固定在所述筛分腔11的内壁上；所述筛分腔11的外壁上设置有出料口18，所述出料口18为圆形口，所述出料口18的上沿与所述筛盘12平齐，所述出料口18连接有出料盖22，所述出料盖22连接有出料管接头21，所述出料管接头21连接有出料管17的一端，所述出料管17的另一端连接有料盘16，所述料盘16设置于电子称15上；所述筛分腔11的底部设置有第二出料口，所述第二出料口连接有电子称15，数个电子称15电连接并与电脑14电连接；所述水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪包括由控制元件、控制软件、操作开关等组成的控制系统。
为了更好的效果，所述出料盖22为磁性体，所述出料管17为软管，所述出料管接头21为磁性体，方便对仪器的安装、拆卸等操作。
为了更好的效果，所述机架27右侧设置有wifi装置，可将高清高速摄像机拍摄数据无线传输给电脑14，电脑14装有分析计算软件，分析计算软件直接计算出石料的筛分结果，并通过石料图像信息和筛分结果自动进行配合比设计。
仪器摆振工作原理：石料从进料口5加入筛分腔11，落后最上层的筛盘12上，启动电动机6，动力经变速器7、主动轴4、主动皮带轮3、皮带2传输给从动皮带轮1，从动皮带轮1带动从动轴29转动，从动轴29带动两个凸轮24转动，两个凸轮24在平面的转角相差90度布置，凸轮24转动时推动顶推板23左右运动，顶推板23带动顶推杆25和筛分腔11左右摆动，完成筛分；当左边凸轮24大半径部分转向顶推板23时，右边凸轮24小半径部分转向顶推板23时，左边凸轮24转动推动筛分腔11向右摆动，此时右边凸轮24转动留下空间；当左边凸轮24大半径部分抵达顶推板23时，右边凸轮24小半径部分抵达顶推板23，此时筛分腔11到达最右边，然后，左边凸轮24和右边凸轮24继续转动，左边凸轮24大半径部分离开顶推板23，右边凸轮24大半径部分转向顶推板23时，右边凸轮24转动推动筛分腔11向左摆动，此时左边凸轮24转动留下空间；当右边凸轮24大半径部分抵达顶推板23时，左边凸轮24小半径部分抵达顶推板23，此时筛分腔11到达最左边；在静止时悬挂弹簧26与筛分腔11垂直，当筛分腔11水平运动时，悬挂弹簧26与筛分腔11不再垂直而是斜向，筛分腔11受悬挂弹簧26斜向力作用，斜向力可解为水平力和竖向力，筛分腔11在水平力作用下左右摆动，筛分腔11在竖向力作用下上下振动。
水泥稳定碎石混合料配合比逆推设计方法，该方法使用了所述的水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一）、石料筛分：在堆料场分别取0-5mm、5-10 mm、10-20 mm、20-30 mm四档有代表性的石料样品，每档取5公斤，用出料盖22封闭出料口18，打开水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪启动按键，打开高清高速摄像机9启动按钮，分别对0-5mm、5-10 mm、10-20mm、20-30 mm四档石料进行筛分。每档石料均筛分2分钟，2分钟后停止筛分和摄像，石料的图像信息通过wifi（无线网络）装置8传输给电脑，移去出料盖22，将出料管接头21与出料口18对接，出料管17另一端接电子称15的料盘16，倾斜筛分腔11，等筛分腔11中的石料全部进入料盘16后打开称重按钮，电子称15读出的称重信息自动输送给电脑14。
步骤二）、确定每档石料的用量：电脑14中的分析计算软件，对0-5mm、5-10 mm、10-20 mm、20-30 mm每档石料在筛分时的图像信息进行分析，根据分析结果初步设计每档石料用量。
分析计算软件根据图像信息进行每档石料用量设计的原理：
（1）水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪在对每档石料进行筛分时，石料颗粒会下落运动、上下振动、水平运动及复合运动，在上述运动中高清高速摄像机记录石料颗粒图像信息。
（2）这些石料颗粒图像信息通过分析计算软件分析计算，对单个颗粒（每颗石子）的外观、形状、表面积、体积等特征进行统计分析，将特征相近的颗粒进行归类为一种典型颗粒，进而统计出每档石料单位体积内有多少类典型颗粒，每类典型颗粒有多少个单个颗粒。
（3）单位体积水泥稳定碎石混合料的总颗粒数为：
式中：
N：单位体积水泥稳定碎石混合料的总颗粒数（个）；
i：石料的档数，i为1-4分别表示0-5mm、5-10 mm、10-20 mm、20-30 mm四档石料；
xi: 每档石料的用量，x1、x2、x3、x4分别表示0-5mm、5-10 mm、10-20 mm、20-30 mm 石料的用量；
j：典型颗粒种类；
mi: 典型颗粒种类数量；
Nj: 每种典型颗粒的石子个数。
（4）分析计算软件以密度最大为原则，计算出单位体积水泥稳定碎石混合料中每档石料的用量，x1、x2、x3、x4和N。
步骤三）、确定混合料级配：根据每个料盘16石料的重量计算出每个筛孔石料的通过率，根据每档石料的用量和每个筛孔石料的通过率，计算出混合料每个筛孔石料的通过率，根据混合料每个筛孔石料的通过率绘制混合料级配曲线；
步骤四）、混合料级配验证：观察混合料设计级配曲线是否在国家规范《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20—2015）规定的范围内，如在进行下一步工作，如不在重复所述步骤二和所述步骤三的工作，直到混合料设计级配曲线是在国家规范《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20—2015）规定的范围内；
步骤五）、混合料室内试验：按照确定的混合料级配，选择不同的水泥剂量，进行重型击实试验确定混合料的最大干密度、最佳含水量和7天无侧限抗压强度，最终得到5个不同的水泥剂量下的7天无侧限抗压强度达到或接近目标强度：0.9P、0.8P、0.7P、0.6P、0.5P（P为水泥稳定碎石基层设计强度）；
步骤六）、水泥稳定碎石基层室外试验：按照步骤五确定的5个水泥剂量和对应的最大干密度、最佳含水量，进行水泥稳定碎石基层室外试验，每个水泥剂量约50米，连续5段总计约250米；
步骤七）、逆推确定水泥剂量：室外试验段第7天取芯，每个小段取5个芯检测无侧限抗压强度，取5个强度的平均值为该水泥剂量下的无侧限抗压强度；在P-1.2P内且与P最接近的水泥剂量即为确定的水泥剂量，如5段无侧限抗压强度检测结果均不在P-1.2P内，调整目标强度重新选择水泥剂量进行所述步骤五、所述步骤六试验，直至无侧限抗压强度检测结果至少一个在P-1.2P内。
水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪通过电动机6提供动力，变速器7可调整输出转速，电动机6动力经变速器7由主动轴4带动主动皮带轮3转动，主动皮带轮3通过皮带2带动从动皮带轮1、从动轴29和凸轮24转动，通过凸轮24推动顶推板23使筛分腔11在水平方向摆动，通过悬挂弹簧26使筛分腔11在水平摆动时上下振动，混合料通过晃动经筛盘12进行有效筛分；筛盘12的数量和孔径根据石料设计的配合比选择，筛盘12的布设原则是最大孔径的筛盘12在最上部，向下依次递减，最小孔径的筛盘12在最下部；筛盘12为易损件，为便于更换，筛盘12为活动的；筛分结束出料时，将筛分腔11倾斜使出料口18倾斜，石料向出口方向移动，石料的重力作用于支板弹簧20，使筛盘12向下，露出出料口18，石料经出料口18进入出料管17，落入料盘16，电子称15对石料称重并将信息输送给电脑14；筛分腔11内的高清高速摄像机9可对混合料进行高清拍摄并传送给电脑14进行分析；控制系统控制摆动速度、进料、出料、称重、计算等；水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪结构合理，使用方便，杜绝了人为因素，能够稳定高效和高质量地对石料进行标准化筛分和分析，提高了工作效率和质量，降低了工作强度和成本；水泥稳定碎石混合料配合比逆推设计方法根据室外试验结果逆推得到水泥剂量，最终的基层强度与设计值接近，解决了水泥稳定碎石基层强度高、裂缝多的难题，养护费用大大降低。
Claims (4)
1.水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪，它包括机架（27），其特征在于：所述机架（27）顶面外端设置有电动机（6），所述电动机（6）连接有变速器（7），所述变速器（7）通过主动轴（4）连接有主动皮带轮（3），所述主动皮带轮（3）通过皮带（2）连接有从动皮带轮（1），所述从动皮带轮（1）连接有从动轴（29），所述从动轴（29）通过所述机架（27）上设置的轴承（28）与所述机架（27）转动连接，所述从动轴（29）末端转动连接有凸轮（24）；所述机架（27）底面中部设置有悬挂弹簧（26），所述悬挂弹簧（26）连接有筛分腔（11），所述筛分腔（11）顶部设置有进料口（5），所述筛分腔（11）内部设置有摄像口（10）和高清高速摄像机（9），所述筛分腔（11）内设置有筛盘（12），所述筛分腔（11）从上至下呈外径不断减小的台阶形，所述筛分腔（11）可设置为二阶、三阶或者四阶，每阶所述筛分腔（11）内均设置有一个所述筛盘（12），每阶所述筛分腔（11）内均设置有所述高清高速摄像机（9）和所述摄像口（10）；所述筛分腔（11）上部的外壁上设置有顶推杆（25），所述顶推杆（25）连接有顶推板（23），所述顶推板（23）与所述凸轮（24）滑动连接；所述筛分腔（11）为圆柱形腔体，所述筛盘（12）为带孔的圆形盘，不同大小的所述筛盘（12）上设置有不同大小的孔；所述筛盘（12）右端由设置在所述筛分腔（11）内壁上的挡块（13）支撑，所述筛盘（12）左端的底部连接有支板弹簧（20），所述支板弹簧（20）连接有支板（19），所述支板（19）固定在所述筛分腔（11）的内壁上；所述筛分腔（11）的外壁上设置有出料口（18），所述出料口（18）为圆形口，所述出料口（18）的上沿与所述筛盘（12）平齐，所述出料口（18）连接有出料盖（22），所述出料盖（22）连接有出料管接头（21），所述出料管接头（21）连接有出料管（17）的一端，所述出料管（17）的另一端连接有料盘（16），所述料盘（16）设置于电子称（15）上；所述筛分腔（11）的底部设置有第二出料口，所述第二出料口连接有电子称（15），数个电子称（15）电连接并与电脑（14）电连接；所述水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪包括由控制元件组成的控制系统。
2.如权利要求1所述的水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪，其特征在于：所述出料盖（22）为磁性体，所述出料管（17）为软管，所述出料管接头（21）为磁性体。
3.如权利要求1所述的水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪，其特征在于：所述机架（27）右侧设置有wifi装置（8）。
4.水泥稳定碎石混合料配合比逆推设计方法，该方法使用了如权利要求1所述的水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一）、石料筛分：分别取0-5mm、5-10mm、10-20mm、20-30mm四档石料样品，使用所述水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪分别对四档石料进行筛分；
步骤二）、确定每档石料的用量：使用所述水泥稳定碎石混合料配合比设计自动筛分仪对每档石料在筛分时的图像信息进行分析，对单个颗粒的外观、形状、表面积、体积等特征进行统计分析，将特征相近的颗粒归类为一种典型颗粒，进而统计出每档石料单位体积内有多少类典型颗粒，每类典型颗粒有多少个单个颗粒，以密度最大为原则，计算出单位体积水泥稳定碎石混合料中每档石料的用量；
步骤三）、确定混合料级配：根据每个料盘（16）石料的重量计算出每个筛孔石料的通过率，根据每档石料的用量和每个筛孔石料的通过率，计算出混合料每个筛孔石料的通过率，根据混合料每个筛孔石料的通过率绘制混合料级配曲线；
步骤四）、混合料级配验证：观察混合料设计级配曲线是否在国家规范《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20—2015）规定的范围内，如在进行下一步工作，如不在重复所述步骤二和所述步骤三的工作，直到混合料设计级配曲线是在国家规范《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20—2015）规定的范围内；
步骤五）、混合料室内试验：按照确定的混合料级配，选择不同的水泥剂量，进行重型击实试验确定混合料的最大干密度、最佳含水量和7天无侧限抗压强度，最终得到5个不同的水泥剂量下的7天无侧限抗压强度达到或接近目标强度：0.9P、0.8P、0.7P、0.6P、0.5P（P为水泥稳定碎石基层设计强度）；
步骤六）、水泥稳定碎石基层室外试验：按照步骤五确定的5个水泥剂量和对应的最大干密度、最佳含水量，进行水泥稳定碎石基层室外试验，每个水泥剂量约50米，连续5段总计约250米；
步骤七）、逆推确定水泥剂量：室外试验段第7天取芯，每个小段取5个芯检测无侧限抗压强度，取5个强度的平均值为该水泥剂量下的无侧限抗压强度；在P-1.2P内且与P最接近的水泥剂量即为确定的水泥剂量，如5段无侧限抗压强度检测结果均不在P-1.2P内，调整目标强度重新选择水泥剂量进行所述步骤五、所述步骤六试验，直至无侧限抗压强度检测结果至少一个在P-1.2P内。
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