骨架密实结构水泥稳定碎石路面配合比设计

骨架密实结构水泥稳定碎石路面配合比设计
中交二航局：陈立兵
摘要：在总结多条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，用该配合比能很好的指导现场施工。

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广泛的应用，以往水泥稳定碎石大多釆用悬浮密实结构，它的级配范围相对要宽，施工比较容易，但众多高速公路建设者的实践表明，它却存在着严重的裂缝。

因此新河高速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，同时乂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它结构。

其具体设计步骤如下：
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下表
2、级配选择
本工程选用四种集料,具体为1# （19-31. 5mm碎石）、2# （9. 5-19 mm碎石）、3# （4. 75-9.5 mm碎石）、4# （0-3mm石屑），通过对这四种集料分别进行单粒筛分，然后进行合成级配讣算。

考虑到骨架密实结构大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，在设计级配时，4. 73筛孔通过白分率适当增加，即级配曲线从中值的上方通过，但不能超过级配范圉，其它筛孔尽量靠近中值。

同时，在设计级配时应借鉴SMA中，压实状态下混合料中粗集料骨架空隙率VCAmix必须等于或小于没有其它集料、结合料存在时的粗集料结合体的捣实状态下的间隙率VCAo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#料:2#料:3#料:4#料二27： 28： 24： 21,其中大料在集料中所占的比例为79%。

级配曲线图见下
3、最大干密度最佳含水量的确定
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是完全不同。

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，形成最佳含水量一最大干密度的曲线也不同。

因此在试验室用击实试验模拟现场的振动压实，测量确定的最大干密度和最佳含水量不一定就是材料在现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10 t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圧路机为20t振动圧路机配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匸。

为了使试验能指导实践，应对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%三个水泥剂量和4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6. 0%五个含水量闷料。

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/cm3,最佳含水量为4. 8%o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. 28 g/cm3,最大时干密度为2. 30 g/cm3,通过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. 25 g/cm3。

但如果采用通过室内重型击实得到的最大干密度2. 26g/cm3来计算现场压实度时，压实度均超口。

在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. 30 g/cm3,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，压实度超白的现象也很少再出现，且现场取芯后所测得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
根据公路沥青路面设计规范JTG D50-2006中基层，底基层混合料在成型时宜采用振动成型法，但H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，采用对每一个试件进行单独配料，用小塑料袋装好闷料，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. 36mm筛，再进行集料和水泥及水的拌和，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,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10血混合料按最佳含水量和1%、2%. 3%. 4%、5%五个不同的水泥剂量进行拌和，然后过2. 36 mm 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EDTA耗量，绘出水泥剂量-EDTA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和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：
[11公路工程无机结合料稳定材料试验规程.(JTJ057-94).
[2]公路沥青路面设计规范.(JTG D50-2006)
[3]公路沥青路面施工技术规范.(JTG F40-2004)。