骨架密实型水泥稳定碎石基层配合比设计

浅谈骨架密实型水泥稳定碎石基层配合比设计[摘要] 根据嵌挤级配理论对水泥稳定碎石基层配合比设计

进行试验验证，得到最优骨架密实结构级配，并分析粗细等料含量对抗压强度的影响。通过对混合料组成级配比例进行配合比验证得出最大干密度与最佳含水量关系。

[关键词] 道路工程水泥稳定碎石基层配合比设计骨

架密实结构级配优化振实密度空隙率

前言

半刚性基层具有较高的抗压强度和抗压回弹模量，它整体性强，水稳性和抗冻性好，抗行车疲劳性能好，在中高级沥青混凝土路面基层得到大量应用，但半刚性基层也存在较大的缺陷，因为5mm以上骨料含量小于70%，路面基层随着水分地蒸发及温度地变化，极易产生较大的收缩变形，基层形成收缩裂缝，在荷载及温度反复作用下，基层收缩裂缝会反射到沥青面层，影响沥青面层使用寿命。据有关文献记载，骨架密实结构水泥稳定碎石基层因为5mm以上颗粒含量大于70%，骨料线性膨胀系数小于细集料，在温度收缩及干燥收缩方面比级配碎石具有良好地抗裂性能。宁夏地区从2009年至今高速公路普遍采用骨架密实结构水泥稳定碎石基层。本文主要讨论施工阶段如何配置和选择水泥稳定碎石骨架密实结构配合比。

由于骨架密实型混合料结构中粗集料的含量增加，粗集料颗粒之间能形成有效的嵌挤作用以提高混合料的强度。压实后的细集料填充后又能使混合料的孔隙率降低，密实度的提高也可改善半刚性

材料的抗裂性能。但是，随着粗集料增加骨架密结构的半刚性基层在施工过程中离析的现象也随之增大，因此在施工过程中对施工配合比进行验证，对拌和、运输、摊铺及碾压工艺要求也相应有所提高。

本文通过对石银高速公路lm2合同段对半刚性基层混合料配合比设计提出新的结构类型，旨在提高水泥稳定级配碎石的路用性能，降低半刚性基层沥青路面的开裂现象。

1.原材料试验，对基本材料要求

①粗集料为银川套门沟石料场生产的石灰岩碎石，规格为

31.5~19mm碎石，19~9.5mm碎石，9.5~4.75mm碎石

②细集料为银川套门沟石料场生产的4.75~0mm石灰岩石屑。

③结合料为石嘴山赛马水泥厂生产的p.c32.5水泥和瀛海水泥厂生产的p.c32.5。

水泥稳定级配碎石为石灰岩，水泥等级为p.c32.5，集料物理力学性质见表-1。

2.确定混合料骨架密实结构级配和掺配比例

①初步确定配合比设计思路，在选择集料结构时，首先参考集料单粒级筛分后的合成级配情况。

然后再逐步填充，计算集料振实密度和空隙率，直到找出振实密度最大的粗集料级配比例。再根据振实后粗集料形成空隙体积与混合料中细集料部分（包括结合料，细集料和水）的体积关系。利用体积法计算确定细集料和结合料的压实体积和重量，从而确定细

集料和结合料的比例。

首先将31.5~19mm碎石料和19~9.5mm碎石料以总量100%分不同比例几组进行掺配，进行振实试验，以求得31.9~19mm料和19~9.5mm 料的振实密度和空隙率，找出振实密度中最大的集料组成比例见表-2。

根据逐级填充振实试验结果选取振实密度最小（即振实状态下空隙率最小）的粗集料组成比例为（31.5~19mm）料：（19~9.5mm）料=40:60为试验比例。

②再按上述试验步骤，根据已确定的粗集料比例即（31.5~19mm）+（19~9.5mm）为组合。按5%进行递增调配（9.5~4.75mm）碎石料以求得（31.5~19mm）+（19mm~9.5mm）：（9.5~4.75mm）料的振实密度和最小空隙率，找出振实密度最大的集料组成比例，见表-3。

根据逐级填充振实试验结果选取振实密度最大（振实状态下空隙率最小）的粗集料组成比例即[(31.5~19mm）+（19~9.5mm) ]：（9.5~4.75mm）=100:30为最佳组合。

③再对细集料进行击实试验（包括水泥、细集料和水）确定细集料部分的最大干密度和最佳含水量，试验结果见表-4。

根据jtgd50—2006《公路沥青路面设计规范》条文说明中的规定用体积法计算确定细集料和结合料的压实体积和重量，经过计算，从而初步确定集料的组成比例，再经过试验混合料筛分级配检验，进一步进行调整后最终确定混合料的组成比例，试验结果见表-5：

根据确定的混合料组成级配比例进行配合比验证试验。

依据设计配合比（碎石：水泥=100:5）进行混合料各项指标检验符合jtgd50—2006《公路沥青路面设计规范》要求，试验结果见表-6。

3.结论

对于骨架密实型水泥稳定碎石基层配合比设计，为使基层形成较大的强度，即要有足够的水泥砂浆粘结集料，又要有一定的级配合理的粗集料形成坚实的骨架。本文通过改变水泥稳定碎石的结构类型，即由传统的悬浮密实结构转变成骨架密实结构，从而改善半刚性基层材料的力学性能，收缩特性，水稳定性及疲劳性。提出本文通过骨架密实型水泥稳定碎石基层配合比设计原理及说明。

参考文献：

[1]公路沥青路面设计规范（jtg d50-2006）人民交通出版社.2006.

[2]路面基层施工技术规范（jtj 034-2000）人民交通出版社.2000.

[3]胡立群，沙爱民著结构类型对水泥稳定碎石性能的影响中外公路，2010,3.

[4]王玉福、张光荣著骨架密实型水泥稳定碎石基层振动成型工法，中国市政工程，2008.3.

[5]蒋应学，陈忠达著密实骨架结构水泥稳定路面配合比设计方法及抗裂性能，长安大学学报，2002.4.