骨架密实结构水泥稳定碎石路面配合比设计

1、文章编号:0451-0712(2008 02-0201-03中图分类号:U 414. 18文献标识码:B骨架密实结构水泥稳定碎石路面配合比设计陈立兵(中交第二航务工程局武汉市430014摘要:在总结多个骨架密实水泥稳定碎石配合比设计的基础上, 提出采用综合确定法确定最大干密度, 与此同时, 介绍了对成型无侧限抗压试件和建立标准曲线应注意的问题。通过后期大面积的施工证明, 用该配合比能很好地指导现场施工。关键词:级配; 最大干密度; 综合确定法; 试件成型; 标准曲线随着高速公路的不断发展, 水泥稳定碎石基层在工程中得到了广泛地应用, 以往水泥稳定碎石大多采用悬浮密实结构, 它的级配范围相对要宽

2、, 施工比较容易, 但存在严重的裂缝。因此新河高速公路采用了与以往不同的结构, 紧密嵌接的骨架密实结构。此结构具有较多的粗骨料形成空间骨架, 同时又有足够的细集料填满骨架的空隙, 兼顾了嵌挤和密实原则, 使整个路用性能得到了明显的提高, 特别是在抗裂性能方面明显优于其他结构。其具体设计步骤做如下介绍。1原材料选择本工程所用的原材料有水泥、碎石及石屑, 其主要性质及要求见表1和表2。2级配选择本工程选用4种集料, 具体为1号(1931. 5mm表1水泥的主要性质指标初凝时间min 终凝时间min强度/MPa3d28d抗折抗压抗折抗压P . C 32. 51943823. 514. 26. 435

3、. 1表2对集料的选择粗集料细集料压碎值/%针片状/%>9. 5mm4. 759. 5mm0. 075筛孔通过率%2520228碎石 、2号(9. 519mm 碎石 、3号(4. 759. 5m m 碎石 、4号(03mm 石屑 , 通过对这4种集料分别进行单粒筛分, 然后进行合成级配计算。考虑到骨架密实结构粗骨料在集料中占有很大的比例, 易造成混合料在运输和摊铺过程中出现离析问题, 在设计收稿日期:2007-11-19小于桥规表F . 1. 2的系数0. 310。(4 本次试验研究所得到的结果, 由于采用了较为合理的测试手段, 所得到的数据与结论可供本工程及类似工程参考。(5 到目前为

4、止, 所采集的数据还局限于280d, 还应对随后的数据进行采集, 以便更准确地对模型梁的收缩、徐变进行研究。素紧密相关, 所以对一些特殊环境或与规范相差较大的环境应多进行相关的试验, 为桥梁的施工提供有效数据。(7 一般认为连续刚构桥梁的下挠与混凝土的收缩、徐变有关, 由于桥梁在设计上可能存在缺陷, 在施工过程中也会存在一定的工程质量问题, 诸多因素均可能造成桥梁下挠过大。应加强相关问题的公路2008年2月第2期HIGHW AY F eb . 2008N o . 2级配时, 适当增加4. 75mm 筛孔通过百分率, 即级配曲线从中值的上方通过, 但不能超过级配范围, 其他筛孔尽量靠近中值。同时

5、, 在设计级配时应借鉴SMA , 压实状态下混合料中粗集料骨架空隙率VCA mix 必须等于或小于没有其他集料、结合料存在时的粗集料结合体的捣实状态下的间隙率VCA , 来检验所设计混合料结构是否为骨架密实结构。借助微机计算, 最终确定各集料掺配比例为1号料2号料3号料4号料=27282421, 其中粗骨料在集料中所占的比例为79%。骨架密实型水泥稳定碎石集料级配见表3和图1。表3骨架密实型水泥稳定碎石集料级配 级配类型通过下列方孔筛(mm 的质量百分率/%31. 519. 09. 54. 752. 360. 60. 075级配范围100688638582232162881503中值10077

6、48272211. 51. 5实际级配10076. 646. 729. 523. 612. 12. 7图1级配曲线3最大干密度和最佳含水量的确定现在结合料的最大干密度是用传统的击实法取得, 击实试验是在室内通过施加冲击荷载对被压材料进行压实, 与现场静力压路机的作用过程虽不尽相同, 但都是通过对材料产生剪应力使之压实的。振动压实是通过高频振动作用, 振动使被压材料易于移动, 使材料之间结构重排列, 出现了颗粒间的相互填充现象, 使材料更易密实, 导致的密实过程与静力压实完全不同。即便在相同的压实功下, 由于动力压实和静力压实的机理不同, 形成的结构不同, 形成最佳含水量最大干密度的曲线也不同。

7、因此在试验室用击实试验模拟现场的振动压实, 测量确有压实器械下所能达到的最大干密度和所需的最佳含水量。同时由于对路面的要求越来越高, 压路机相应也向大重型方向发展。用于压实路面基层的压实机械一般都采用10t 以上的大中型振动压路机, 在工程施工中, 为了提高工程的质量, 更大吨位的压路机也已得到应用。在本工程中所采用的压路机为20t 振动压路机配30t 胶轮压路机。而我国开始确定在高等级公路中使用重型压实标准时, 压实机械还都是静力压路机和小吨位的振动压路机。采用以往重型击实的功已经小于现场的压实功, 通过室内击实所得到的最大干密度和最佳含水量已不能指导现场的施工。为了使试验能指导实践, 应对

8、室内用重型击实得到最大干密度结合试验路段综合确定。在本工程确定底基层最大干密度时, 根据集料掺配比例配料, 选择3. 0%、3. 3%、3. 6%等3个水泥剂量和4. 0%、4. 5%、5. 0%、5. 5%、6. 0%等5个含水量闷料。通过对3. 0%水泥剂量进行重型击实后, 所得到的最大干密度为2. 26g /cm 3, 最佳含水量为4. 8%。但在铺筑试验路段时, 在采用10t 双钢轮静压1遍, 20t 振动压路机轻振1遍, 20t 振动压路机重振4遍, 30t 胶轮搓揉至无轮迹时, 用灌砂法在现场测得的平均干密度为2. 28g /cm 3, 最大干密度为2. 30g /cm 3, 通过

9、现场多次观察和实测得到含水量在4. 5%时比较适合。且此时压路机在增加碾压遍数时, 压实度已无明显提高。试验室从现场取样, 通过重型击实所得到干密度为2. 25g/cm 3。但如果采用通过室内重型击实得到的最大干密度2. 26g /cm 3来计算现场压实度时, 压实度均超100%。综合考虑室内重型击实和现场压实效果后最终确定最大干密度为2. 30g /cm 3, 最佳含水量为4. 6%。后来通过大量的试验检测, 现场的压实度均在97%以上, 压实度超100%的现象也很少再出现, 且现场取芯后所测得的密度也证实了通过综合确定的最大干密度是准确的。4成型无侧限抗压强度(及延迟强度 试件根据公路沥青

10、路面设计规范(JTG D 50-2006 中基层、底基层混合料在成型时宜采用振动成型法, 但目前施工单位大多没有振动成型机, 室内成型普遍采用体积控制的静力压实。在现有条件的基础上, 成型无侧限试件时控制试件的变异系数就非常重要。本工程在做配合比成型无侧限试件时, 采用202公路2008年第2期这样就避免了很多试验室采用一次拌料所带来的装料时级配的改变和混合料的离析及试件变异系数的增加。本工程在做配合比设计时, 无侧限试件的变异系数均在10%以下, 且大多数都控制在6%左右。5建立标准曲线公路工程无机结合料稳定材料试验规程中在备样时采用先过2. 36m m 筛, 再进行集料和水泥及水的拌和,

11、这样与实际施工中现场EDTA 滴定不相统一。现场滴定时取已拌和好的混合料过2. 36mm 筛, 集料尺寸不一样, 比表面积不一样, 裹覆在集料表面的水泥多少也就不一样。本工程在准备标准曲线时, 根据集料掺配比例进行配料, 取10kg 混合料按最佳含水量和1%、2%、3%、4%、5%等5个不同的水泥剂量进行拌和, 然后过2. 36mm 筛, 对筛下试样进行四分, 取2份300g 混合料进行滴定。通过不同的水泥掺量对应不同的EDT A 耗量, 绘出水泥剂量-EDT A 耗量曲线图, 并建立回归曲线, 在施工时通过EDTA 耗量查图或应用回归曲线计算所对应的水泥剂量。6结语(1 骨架密实型水泥稳定碎

12、石配合比设计是一个科学细致的过程, 采用室内重型击实和现场实际干密度综合法确定的最大干密度和最佳含水量, 更能指导现场施工。(2 采用对每一个无侧限试件进行单独配料, 加大标准曲线配料取样质量, 建立和现场滴定方法及程序相统一的标准曲线, 作为施工质量控制标准更为合理。参考文献:1JT J 057-94, 公路工程无机结合料稳定材料试验规程S.2JT G D 50-2006, 公路沥青路面设计规范S.3JT G F 40-2004, 公路沥青路面施工技术规范S .投稿须知公路月刊于1956年创刊, 由中华人民共和国交通部主管, 是中国公路行业出版最早的中央级技术类科学技术期刊, 是公路运输类中

13、文核心期刊, 是交通部和全国优秀科技期刊。1. 本刊刊登的内容以实用科学、实用技术为主, 兼顾理论研究、科学实验与标准规范, 还包括方针、政策、管理等内容, 对技术水平领先、有创造性、适用推广价值较高的文章优先刊登。2. 投寄本刊的稿件, 可以是原稿, 也可以是打印稿或E -m ail 文稿(作者必须与原稿核对无误 , 具体格式请参照本刊近期出版的公路杂志。稿件请作、译者自留备份, 本刊概不退稿。若文章被采用, 本刊即行寄样刊, 不再另发“用稿通知”。3. 文稿应有“摘要”和“关键词”。“摘要”为全文的浓缩, 以提供文章内容梗概为目的, 不加评论和补充解释, 简明、确切地记述文章重要内容。“关键词”为“摘要”的浓缩, 可选38个。4. 文章中科技术语和名词, 请用规定的通用词语。文章内容应符合国家标准和各种行业标准要求, 应使用法定计量单位。公式、图表应清晰准确, 符合国家标准要求。各级标题应明确、清晰。5. 文章中摘编、引用他人作品, 请遵守著作权法规定在参考文献中写出。6. 文章著作权, 除著作权法另有规定外, 属于作者。署名作者的人数和顺序由作者自定。7. 文章题目、摘要及关键词、作者的姓名和工作单位名称, 要求作者翻译成英文。8. 来稿请注明作者的真实姓名、作者本人的详细信息、工作单位和详细地址、