CN111499270A - 一种适用于季冻区的柔性基层矿料级配及其确定方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种适用于季冻区的柔性基层矿料级配及其确定方法，其成分按重量份为：6号石料：28‑31份，5号石料：18‑21份，4号石料：12‑14份，3号石料：7‑10份，2号石料：3‑5份，1号石料：20‑24份，矿粉：2‑5份，消石灰：0.5‑2份，其中，6号石料为粒径在22‑30mm范围的碎石，5号石料为粒径在16‑22mm范围的碎石，4号石料为粒径在11‑16mm范围的碎石，3号石料为粒径在7‑11mm范围的碎石，2号石料为粒径在4‑7mm范围的碎石，1号石料为粒径在0‑4mm范围的碎石。在柔性基层施工前，极大的降低了柔性基层作为大粒径沥青稳定碎石基层容易出现的离析、坑洞的概率，保证了柔性基层的施工质量。

Description

一种适用于季冻区的柔性基层矿料级配及其确定方法
技术领域
本申请涉及桥梁工程施工技术领域，具体而言，涉及一种适用于季冻区的柔性基层矿料级配及其确定方法。
背景技术
柔性基层是目前国内做的半刚性基层下放，设置成柔性过渡层，形成一种倒装结构，同时采用半刚性下卧层、厚沥青面层的结构形式。其结构层具有较高的抗剪强度，筑路材料的抗弯拉强度也相对较好，而路面结构的耐久性也比较出色；沥青稳定碎石路面结构层还能有效减少应力集中产生的各种病害，作为路面结构的应力消散层；还可以有效地防止半刚性基层裂缝引起的路面反射裂缝开裂。由于沥青稳定碎石的材料同面层的结构材料近似，使得层间结合更加的有效和连续，路面结构受力和形变更有层次性和过渡性。
季冻区即季节性冻土区，地壳表层土体冬季冻结而夏季融化，气候特点常表现为冬严寒夏酷暑的极端形式，并且随着我国经济的不断发展，路面运输事业的进步，车流量的增多以及车辆超载现象的频繁出现，致使季冻区沥青路面病害加重、使用寿命缩短，常见的病害形式有高温车辙、低温开裂、水损害等。为了解决季冻区沥青路面出现的问题，需要对沥青路面建筑材料特性进行改善以提高其使用性能，季冻区沥青多采用高标号沥青，以此提高沥青路面的低温抗裂性能，但在夏季高温天气的作用下，其抗高温性能较差，同时季冻区车辆重复荷载增加和温度快速变化往往会缩短沥青路面的使用寿命。因此有必要找到适用于该种季冻区柔性基层施工的矿料级配。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种适用于季冻区的柔性基层矿料级配及其确定方法，通过规范的配合比设计流程进行柔性基层生产配合比设计、验证，最终得出适用于该种季冻区柔性基层施工的矿料级配。
为了实现上述目的，本申请提供了一种适用于季冻区的柔性基层矿料级配及其确定方法。
根据本申请的一种适用于季冻区的柔性基层矿料级配，按重量份为：6号石料：28-31份，5号石料：18-21份，4号石料：12-14份，3号石料：7-10份，2号石料：3-5份，1号石料：20-24份，矿粉：2-5份，消石灰：0.5-2份，其中，6号石料为粒径在22-30mm范围的碎石，5号石料为粒径在16-22mm范围的碎石，4号石料为粒径在11-16mm范围的碎石，3号石料为粒径在7-11mm范围的碎石，2号石料为粒径在4-7mm范围的碎石，1号石料为粒径在0-4mm范围的碎石。
优选地，按重量份为：6号石料：30份，5号石料：19份，4号石料：13份，3号石料：8份，2号石料：4份，1号石料：22份，矿粉：3份，消石灰1份，其中，6号石料为粒径在22-30mm范围的碎石，5号石料为粒径在16-22mm范围的碎石，4号石料为粒径在11-16mm范围的碎石，3号石料为粒径在7-11mm范围的碎石，2号石料为粒径在4-7mm范围的碎石，1号石料为粒径在0-4mm范围的碎石。
优选地，所述消石灰的含水量应不大于1％，外观称粉状，无团粒结块。
优选地，所选用的矿粉的表观密度2.758g/cm3，含水量0.3％，亲水系数0.94，塑性指数3.2。
本申请还提供一种适用于季冻区的柔性基层矿料级配的确定方法，包括以下设计步骤：
S1，在规范级配范围内选择三组不同的矿料配比，分别为级配1，级配2，级配3；
S2，对上述三组矿料配比进行合成，制成目标配合比级配曲线图，对各组级配进行筛分；
S3，根据目标配合比级配曲线图选取合适的筛孔，从而确定各组级配的筛选通过率；
S4，对该三组矿料配比成型马歇尔试件，测定马歇尔试件的性能指标如下：马歇尔试件的毛体积相对密度、目标空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度、稳定度以及流值；
S5，选取筛选通过率高且马歇尔试件性能指标均在符合要求的范围内更好的级配作为最佳级配。
优选地，在步骤S1中，级配1的组成为6号石料：28份，5号石料：18份，4号石料：12份，3号石料：7份，2号石料：3份，1号石料：24份，矿粉：2份，消石灰1份；
级配2的组成为6号石料：30份，5号石料：19份，4号石料：13份，3号石料：8份，2号石料：4份，1号石料：22份，矿粉：3份，消石灰1份；
级配3的组成为6号石料：31份，5号石料：21份，4号石料：14份，3号石料：10份，2号石料：5份，1号石料：24份，矿粉：3份，消石灰1份；
其中，6号石料为粒径在22-30mm范围的碎石，5号石料为粒径在16-22mm范围的碎石，4号石料为粒径在11-16mm范围的碎石，3号石料为粒径在7-11mm范围的碎石，2号石料为粒径在4-7mm范围的碎石，1号石料为粒径在0-4mm范围的碎石。
优选地，在步骤S3中，所选取的筛孔为4.75mm。
优选地，在步骤S4中，对三组矿料配比分别按油石比4.0％成型马歇尔试件。
优选地，在步骤S4中，所采用的马歇尔试件的击实成型温度为145℃，采用φ101.5mm的尺寸试模，双面各击实75次。
优选地，在步骤S3中，采用4.75mm筛孔作为粗细分界线，得出级配1的通过率37.5％，级配2的通过率32.9％，级配3的通过率27.9％。
优选地，所述矿粉由石灰岩经磨细得到的，采用干燥筒对矿粉进行干燥，保证矿粉能从石粉仓中自由流出。
该适用于季冻区的柔性基层矿料级配及其确定方法，具有以下有益效果：该种柔性基层矿料级配应用于季冻区的高速公路基层施工中，提高了柔性基层施工质量及施工进度。通过试验段验证油石比并进行优化，在柔性基层施工前，极大的降低了柔性基层作为大粒径沥青稳定碎石基层容易出现的离析、坑洞的概率，保证了柔性基层的施工质量。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是目标配合比级配曲线图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
根据本申请的一种适用于季冻区的柔性基层矿料级配，其成分按重量份为：6号石料：30份，5号石料：19份，4号石料：13份，3号石料：8份，2号石料：4份，1号石料：22份，矿粉：3份，消石灰1份，其中，6号石料为粒径在22-30mm范围的碎石，5号石料为粒径在16-22mm范围的碎石，4号石料为粒径在11-16mm范围的碎石，3号石料为粒径在7-11mm范围的碎石，2号石料为粒径在4-7mm范围的碎石，1号石料为粒径在0-4mm范围的碎石。
在本实施例中，所述消石灰的含水量应不大于1％，外观称粉状，无团粒结块。所选用的矿粉的表观密度2.758g/cm3，含水量0.3％，亲水系数0.94，塑性指数3.2。
本申请还提供一种适用于季冻区的柔性基层矿料级配的确定方法，包括以下设计步骤：
在规范级配范围内选择三组不同的矿料配比，分别为级配1，级配2，级配3；
粗集料采用采石场加工生产的玄武岩碎石，一次颚式破碎后进行二次反击式或锤式破碎加工成具有良好颗粒形状，表面具有良好微观构造的集料。各成品料出口安装回收粉尘的除尘设备，不造成集料的二次污染，保证集料的粉尘含量满足要求，粗集料的性能如下表1。
表1：粗集料的性能测试结果如下
Figure BDA0002464326590000051
Figure BDA0002464326590000061
由石灰岩经磨细得到的矿粉，矿粉保持干燥，能从石粉仓中自由流出，沥青混凝土拌合站除尘装置回收的粉尘不得作为填料使用。矿粉的性能要求如表2。
表2：矿粉的性能指标
Figure BDA0002464326590000062
生产消石灰粉时，将生石灰充分消解后，剔除未消化残渣后烘干磨细，加工成消石灰粉。石灰粉的含水量应不大于1％，外观无团粒结块，消石灰的性能如表3。
表3：消石灰的性能指标
Figure BDA0002464326590000063
级配1的组成为6号石料：28份，5号石料：18份，4号石料：12份，3号石料：7份，2号石料：3份，1号石料：24份，矿粉：2份，消石灰1份；
级配2的组成为6号石料：30份，5号石料：19份，4号石料：13份，3号石料：8份，2号石料：4份，1号石料：22份，矿粉：3份，消石灰1份；
级配3的组成为6号石料：31份，5号石料：21份，4号石料：14份，3号石料：10份，2号石料：5份，1号石料：24份，矿粉：3份，消石灰1份；
其中，6号石料为粒径在22-30mm范围的碎石，5号石料为粒径在16-22mm范围的碎石，4号石料为粒径在11-16mm范围的碎石，3号石料为粒径在7-11mm范围的碎石，2号石料为粒径在4-7mm范围的碎石，1号石料为粒径在0-4mm范围的碎石。
对上述三组矿料配比进行合成，得到目标配合比级配曲线图如图1所示。采用4.75mm孔径的筛子作为粗细分界线进行筛选，得出级配1的通过率37.5％，级配2的通过率32.9％，级配3的通过率27.9％。
对该三组矿料配比成型马歇尔试件，测定马歇尔试件的性能指标如下：马歇尔试件的毛体积相对密度、目标空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度、稳定度以及流值；对三组矿料配比分别按油石比4.0％成型马歇尔试件。所采用的马歇尔试件的击实成型温度为145℃，采用φ101.5mm的尺寸试模，双面各击实75次，测试的结果如表4。
表4：级配试验结果汇总表
Figure BDA0002464326590000071
Figure BDA0002464326590000081
三个级配均可采用，但是级配1的饱和度略大于规范上限，其热稳定性将受影响；级配3的通过率低，粗骨料含量略多，混合料会产生较大的离析，出现因级配离析导致的严重渗水，综合判断通过率和马歇尔试件指标，通过率越高的越优选，马歇尔试件指标在技术要求范围内越大越好，最终采用级配2。
该种柔性基层矿料级配应用于季冻区的高速公路基层施工中，提高了柔性基层施工质量及施工进度。通过试验段验证油石比并进行优化，在柔性基层施工前，极大的降低了柔性基层作为大粒径沥青稳定碎石基层容易出现的离析、坑洞的概率，保证了柔性基层的施工质量
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于季冻区的柔性基层矿料级配，其特征在于，按重量份为：6号石料：28-31份，5号石料：18-21份，4号石料：12-14份，3号石料：7-10份，2号石料：3-5份，1号石料：20-24份，矿粉：2-5份，消石灰：0.5-2份，其中，6号石料为粒径在22-30mm范围的碎石，5号石料为粒径在16-22mm范围的碎石，4号石料为粒径在11-16mm范围的碎石，3号石料为粒径在7-11mm范围的碎石，2号石料为粒径在4-7mm范围的碎石，1号石料为粒径在0-4mm范围的碎石。
2.如权利要求1所述的一种适用于季冻区的柔性基层矿料级配，其特征在于，按重量份为：6号石料：30份，5号石料：19份，4号石料：13份，3号石料：8份，2号石料：4份，1号石料：22份，矿粉：3份，消石灰1份，其中，6号石料为粒径在22-30mm范围的碎石，5号石料为粒径在16-22mm范围的碎石，4号石料为粒径在11-16mm范围的碎石，3号石料为粒径在7-11mm范围的碎石，2号石料为粒径在4-7mm范围的碎石，1号石料为粒径在0-4mm范围的碎石。
3.如权利要求1所述的一种适用于季冻区的柔性基层矿料级配，其特征在于，所述消石灰的含水量应不大于1％，外观称粉状，无团粒结块。
4.如权利要求1所述的一种适用于季冻区的柔性基层矿料级配，其特征在于，所选用的矿粉的表观密度2.758g/cm3，含水量0.3％，亲水系数0.94，塑性指数3.2。
5.一种适用于季冻区的柔性基层矿料级配的确定方法，其特征在于，包括以下设计步骤：
S1，在规范级配范围内选择三组不同的矿料配比，分别为级配1，级配2，级配3；
S2，对上述三组矿料配比进行合成，制成目标配合比级配曲线图，对各组级配进行筛分；
S3，根据目标配合比级配曲线图选取合适的筛孔作为粗细分界线，从而确定各组级配的筛选通过率；
S4，对该三组矿料配比成型马歇尔试件，测定马歇尔试件的性能指标如下：马歇尔试件的毛体积相对密度、目标空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度、稳定度以及流值；
S5，选取筛选通过率高且马歇尔试件性能指标均在符合要求的范围内更好的级配作为最佳级配。
6.如权利要求5所述的一种适用于季冻区的柔性基层矿料级配的确定方法，其特征在于，在步骤S1中，级配1的组成为6号石料：28份，5号石料：18份，4号石料：12份，3号石料：7份，2号石料：3份，1号石料：24份，矿粉：2份，消石灰1份；
级配2的组成为6号石料：30份，5号石料：19份，4号石料：13份，3号石料：8份，2号石料：4份，1号石料：22份，矿粉：3份，消石灰1份；
级配3的组成为6号石料：31份，5号石料：21份，4号石料：14份，3号石料：10份，2号石料：5份，1号石料：24份，矿粉：3份，消石灰1份；
其中，6号石料为粒径在22-30mm范围的碎石，5号石料为粒径在16-22mm范围的碎石，4号石料为粒径在11-16mm范围的碎石，3号石料为粒径在7-11mm范围的碎石，2号石料为粒径在4-7mm范围的碎石，1号石料为粒径在0-4mm范围的碎石。
7.如权利要求5所述的一种适用于季冻区的柔性基层矿料级配的确定方法，其特征在于，在步骤S3中，所选取的筛孔为4.75mm，得出级配1的通过率37.5％，级配2的通过率32.9％，级配3的通过率27.9％。
8.如权利要求5所述的一种适用于季冻区的柔性基层矿料级配的确定方法，其特征在于，在步骤S4中，对三组矿料配比分别按油石比4.0％成型马歇尔试件。
9.如权利要求8所述的一种适用于季冻区的柔性基层矿料级配的确定方法，其特征在于，在步骤S4中，所采用的马歇尔试件的击实成型温度为145℃，采用φ101.5mm的尺寸试模，双面各击实75次。
10.如权利要求6所述的一种适用于季冻区的柔性基层矿料级配的确定方法，其特征在于，所述矿粉由石灰岩经磨细得到的，采用干燥筒对矿粉进行干燥，保证矿粉能从石粉仓中自由流出。
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