水泥稳定碎石配合比设计

水泥稳定碎石配合比设计

[摘要]按照相关施工技术规范及试验规程方法进行水泥稳定碎石配合比组成设计，最终得到符合规范、且满足设计强度要求的水泥稳定碎石混合料。同时，经试验验证，采用较少的水泥剂量可以较好地获得施工质量及节约成本。 [关键词] 配合比设计、水泥稳定碎石、强度。 1.概述 近年来，我国的公路建设飞速发展，特别是高速公路建设，从无到有，极大地推动了国民经济的发展。同时为了适应现在大交通量和重轴载的特点，筑路材料也不断地更新；经过不断的研究和实践，以水泥稳定材料（简称半刚性材料）修筑路面结构的基层和底基层，已得到普遍的认同和应用。据统计我国百分之九十以上的高速公路沥青路面的基层和底基层采用了半刚性材料。 在半刚性材料中，水泥稳定混合料是一种经济实用的筑路材料，具有优良的性能，可用于各种类别道路的基层和底基层。由于是以水泥为胶结材料，因此具有良好的力学性能和板体性。与其它半刚性材料相比，水泥稳定混合料具有早期强度高、强度增长快、抗冲刷性能好、原材料来源广泛等优点，非常适合现代重型交通要求。 2. 配合比设计依据： 2.1《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000； 2.2《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTJ057-94； 2.3《水泥胶砂强度检验方法》GB/T17671-1999 2.4《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB/T1346-2001 2.5《公路工程集料试验规程》JTJ058-2000 2.6《公路土工试验规程》JTJ051-93； 2.7《高速公路路面工程施工设计图》要求； 3. 设计资料： 3.1 该高速公路路面二合同段地处北亚热带，属亚热带季风性气候。基层水泥稳定碎石厚为18cm，7天无侧限（浸水）抗压强度要求值为4.0Mpa。 3.2 水泥要求强度等级为32.5Mpa（初凝时间要求3h以上，终凝时间要求6h以上）普通硅酸盐水泥为宜；碎石集料压碎值小于30%；碎石集料中小于0.5mm颗粒材料的液限小于28%，塑性指数小于9；碎石集料级配应符合《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000要求；如表1 结构层 31.5 基 层 100 26.5 19 9.5 47-67 4.75 29-49 2.36 17-35 0.6 8-22 0.075 0-7 （%） <28 <9 适宜用水泥稳定颗粒组成范围 表1 通过下列方孔筛（mm）的质量百分率 液限 塑性指数 90-100 72-89 注：集料中0.5mm以下细粒土有塑性指数时，小于0.075mm颗粒含量不应超过5%；细粒土无塑性指数时，小于0.075mm的颗粒含量不应超过7%。 3.3 施工时混合料采用厂拌，铺筑现场采用摊铺机摊铺，一层碾压成型，基层 压实度指标按98%控制。 4.设计步骤 4.1原材料选定及检验 4.1.1水泥 ：采用铜陵水泥厂生产的陵沪牌普通硅酸盐水泥，强度等级为32.5Mpa，经检验各项技术指标均满足有关规范和图纸设计的要求，可以采用。其主要技术指标试验结果列入表2中。 水泥材料试验结果汇总表 表2 检验项目 细度（%） 安定性（沸煮，雷氏夹法） 初凝时间 终凝时间 抗压强度(Mpa) 抗折强度（Mpa） 3d 28d 3d 28d 规定值 <10.0 合格 >45min <10h 11.0 32.5 2.5 5.5 检验结果 4.2 合格 3h25min 6h11min 18.0 42.0 4.2 6.8 4.1.2 粗、细集料 ：采用兴瑞石料场生产的碎石，规格为：９.5～31.5(mm)、4.75～9.5(mm)和0～4.75(mm)石屑；碎石集料压碎值为21.3%，石屑中小于0.5(mm)粒料中液限为14.5%，塑性指数为2.0;含泥量：9.5～31.5(mm)为0.7%；4.75～9.5(mm)为2.2%;。对三种碎石材料进行筛分试验，根据筛分结果经计算级配满足设计要求，试算调整结果如表3 。 石料筛分和集料级配计算结果表 表3 集料组成 规格（mm） 9.5-31.5 拟用百分率 （%） 筛孔 （mm） 31.5 26.5 0 6.5 0 0 0 0 0 1.9 0 1.9 100 98.1 100 90-100 （%） 30% 38% 32% (%) （%） （%） 4.75-9.5 0-4.75 各级集料分计筛余百分率（%） (一) （二） （三） 分计筛余 累计筛余 通过率 组成后级配 规定级配范围 通过率 19 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075 46.8 45.8 0.7 0 0 0 0 25.0 64.4 9.5 0 0 0 0 1.7 28.1 31.7 36.2 14.1 23.2 25.2 12.7 10.6 11.6 16.0 39.2 64.4 77.1 87.7 99.3 84.0 60.8 35.6 22.9 12.3 0.7 72-89 47-67 29-49 17-35 8-22 0-7 4.2 确定水泥剂量的掺配范围 水泥稳定碎石路面基层，设计要求7天无侧限饱水抗压强度不小于4.0Mpa，根据经验水泥剂量按4.5%、5.0%、5.5%三种比例配制混合料，即水泥：碎石为； 4.5:100；5.0：100；5.5：100； 4.3 确定最佳含水量和最大干密度 对三种不同水泥剂量的混合料做标准击实试验，确定出不同水泥剂量混合料的最大干密度和最佳含水量；结果见表4 混合料标准击实试验结果表 表 4 水泥剂量（%） 最佳含水量（%） 最大干密度（g/cm3） 4.5 4.9 2.36 5.0 5.1 2.37 5.5 5.2 2.37 4.4 测定7d无侧限抗压强度 4.4.1制作试件：水泥稳定碎石路面基层混合料强度试件的制备，按现行技术规范规定采用一个水泥剂量的水泥稳定碎石混合料按9个试件配制，工地压实度按98%控制，现将制备试件所需的基本参数叙述如下： 配制一种水泥剂量一个试件所需要各种原材料数量 成型一个试件按6500g混合料配制，取碎石和水泥的含水量为0%，先计算水泥剂量为5.0%的各种材料用量： 水泥：6500*[5/（100+5）]=310g 集料：6500*[100/（100+5）]=6190g 需要加水：6500*5.1%=332g 4.4.2制备一个试件需要混合料的数量： m=vρdk(1+w0) =2651×2.37×98% (1+5.1%)=6471g 4.4.3用同样方法对水泥剂量为4.5%、5.5%的混合料制备参数进行计算，计算结果列入表5中； 混合料试件制作计算汇总表 表5 水泥剂量（%） 试件干密度(g/cm3) 一个试件所需材料碎 质量 石 (g) 0～4.75mm(32%) 需加水数量 一个试件混合料数量（g） 附注 (1) 试件制作要求 1 试件规格Ф150mm 高１50mm； 2 最少试件数量：CV小于（10%—15%）时9个试件； 1878 300 6432 1876 314 6471 1868 320 6477 4.75～9.5mm(38%) 2230 2229 2217 水泥 9.5～31.5mm(30%) 4.5 2.36 264 1760 5.0 2.37 293 1759 5.5 2.37 321 1751