水泥穩(wěn)定碎石混合料配合比設(shè)計(jì)步驟

水泥穩(wěn)定碎石混合料配合比設(shè)計(jì)步驟1

原材料試驗(yàn)1.1

水泥用于水泥穩(wěn)定碎石的水泥應(yīng)進(jìn)行常規(guī)的物理力學(xué)性能試驗(yàn)，包括：細(xì)度、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性及膠砂強(qiáng)度，其中初終凝時(shí)間應(yīng)作為水泥穩(wěn)定碎石層用水泥的主要控制指標(biāo)，由于其受環(huán)境條件的影響較為明顯，因此水泥試驗(yàn)室及水泥標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱的溫濕度一定要嚴(yán)格控制。1.2

集料用于水泥穩(wěn)定碎石層的集料應(yīng)進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目有：顆粒分析（級(jí)配）、碎石的壓碎值、集料中0.5mm以下顆粒的液限及塑性指數(shù)等。碎石中細(xì)長(zhǎng)扁平顆粒的含量試驗(yàn)，規(guī)范中沒(méi)有要求，可根據(jù)具體工程項(xiàng)目的補(bǔ)充規(guī)定進(jìn)行。另外，規(guī)范中對(duì)單粒級(jí)集料含泥量（<0.075mm顆粒含量）雖未做要求，但通過(guò)該項(xiàng)試驗(yàn)可以確定按一定比例合成后的混合料礦料中<0.075mm顆粒的含量是否超標(biāo)。2

水泥穩(wěn)定碎石混合料試驗(yàn)2.1

級(jí)配組成設(shè)計(jì)根據(jù)各種規(guī)格集料的顆粒分析結(jié)果，通過(guò)調(diào)整不同規(guī)格集料的摻配比例組合出符合規(guī)范要求的級(jí)配，在滿足規(guī)范要求的前提下，各種材料的比例應(yīng)盡可能與碎石場(chǎng)生產(chǎn)的不同規(guī)格材料的比例協(xié)調(diào)，避免造成施工中某一規(guī)格的集料數(shù)量不足，而另一規(guī)格的集料又有大量的剩余。當(dāng)混合料礦料中0.5mm以下顆粒的液限及塑性指數(shù)超標(biāo)時(shí)，細(xì)集料（<4.75mm）部分可考慮采用石屑與潔凈的天然砂摻合使用，以降低礦料中0.5mm以下顆粒的塑性指數(shù)，減少水泥穩(wěn)定碎石層收縮裂縫的產(chǎn)生。表1所列為京福福州段FB2標(biāo)下湖路段采用不同的配合比鋪筑的水泥穩(wěn)定層試驗(yàn)段的比較情況,對(duì)應(yīng)的水泥劑量為3.0%，比較得出，細(xì)集料30%石屑獲得的7天平均無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高；但細(xì)集料采用10%石屑+20%閩江砂，養(yǎng)生7天和14天后結(jié)構(gòu)層表面情況最佳。表1

采用不同配合比鋪筑水泥穩(wěn)定層試驗(yàn)段比較情況的含水率（以擊實(shí)時(shí)混合料不出水為宜）進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)試驗(yàn)。圖1

水泥穩(wěn)定碎石混合料擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果圖1為京福高速公路福州段FB2標(biāo)段下湖拌和場(chǎng)水泥穩(wěn)定碎石混合料的擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果。圖中前面4點(diǎn)已經(jīng)形成一個(gè)峰值，從表面上看第5點(diǎn)的干密度比前面的峰值還要大，但在擊實(shí)時(shí)該含水率下的混合料已經(jīng)出現(xiàn)析水現(xiàn)象，顯然取第5點(diǎn)對(duì)應(yīng)的值為最佳含水率和最大干密度是不合適的，應(yīng)作為異常點(diǎn)舍棄；補(bǔ)點(diǎn)擊實(shí)后的結(jié)果最佳含水率為4.8%、最大干密度為2.24g/cm3。2.3

無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)在成型無(wú)側(cè)限試件前，應(yīng)先按體積計(jì)算一組試件（考慮損耗）所需各種材料的用量進(jìn)行備料。采用下式計(jì)算成型一個(gè)試件所需的混合料質(zhì)量：m=V(1+ω)ρd×Z

（1）式中：V—試模體積，cm3；ω—混合料最佳含水率，%；ρd—混合料最大干密度，g/cm3；Z—現(xiàn)場(chǎng)要求的壓實(shí)度，%。將所備的各種材料進(jìn)行拌和并成型試件，試驗(yàn)中應(yīng)注意：（1）成型時(shí)將所稱的混合料分三次灌入試模，每次灌入后用夯棒稍加插搗，并應(yīng)保證試模的上下壓柱都外露約2cm，利用壓力機(jī)將外露的上下壓柱壓入試模并保持荷載一分鐘后卸荷。（2）成型后的試件一般要靜置數(shù)個(gè)小時(shí)后才能脫模，防止脫模時(shí)試件被破壞。（3）脫模前上下壓柱應(yīng)保留在試模內(nèi)，脫模后應(yīng)立即以塑料膜包裹試件，并將試件轉(zhuǎn)入養(yǎng)護(hù)室，確保試件在養(yǎng)生期不受外部水分的浸濕、試件內(nèi)的水分不蒸發(fā)損失，試件能夠利用自身的水分進(jìn)行養(yǎng)生。（4）泡水前必須稱試件質(zhì)量，這是為了檢驗(yàn)養(yǎng)生期水分的損失是否超過(guò)規(guī)定值，質(zhì)量損失不包括各種原因從試件上掉失的混合料顆粒。（5）泡水一天后，進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓時(shí)試件應(yīng)是飽水面干狀態(tài)。2.4

確定水泥劑量—EDTA消耗量標(biāo)準(zhǔn)曲線《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE51-2009）中對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)曲線的標(biāo)定及混合料水泥劑量的滴定也做了詳盡的介紹，這里著重強(qiáng)調(diào)進(jìn)行水泥劑量—EDTA消耗量滴定試驗(yàn)制取試樣時(shí)應(yīng)保證樣品的代表性。當(dāng)所取樣品中細(xì)顆粒偏多時(shí)，礦料的總比表面積大，表面所包裹的水泥顆粒多，試驗(yàn)結(jié)果偏大，相反則試驗(yàn)結(jié)果偏小。2.5

確定混合料的延遲時(shí)間水泥穩(wěn)定碎石混合料從加水拌和到現(xiàn)場(chǎng)碾壓成型，整個(gè)過(guò)程需要較長(zhǎng)的時(shí)間，施工中也可能出現(xiàn)運(yùn)輸車輛短時(shí)間故障或交通不暢等各種因素造成的時(shí)間延誤，延遲時(shí)間達(dá)到一定程度時(shí)，混合料的壓實(shí)度及無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度將會(huì)受到嚴(yán)重影響。混合料允許的延遲時(shí)間隨水泥劑量、水泥凝結(jié)時(shí)間、氣候等因素的影響，需要通過(guò)試驗(yàn)確定：（1）以選定的水泥劑量和礦料級(jí)配，按擊實(shí)試驗(yàn)的方法對(duì)礦料預(yù)加水進(jìn)行浸潤(rùn)，從水泥加入浸潤(rùn)的礦料算起，分別延遲不同的時(shí)間進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，得到各延遲時(shí)間的最大干密度和最佳含水率；（2）以同樣的水泥劑量以及礦料級(jí)配，從開始加水拌和算起，分別延遲與擊實(shí)試驗(yàn)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間，并以對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間得到的干密度計(jì)算試件的質(zhì)量成型試件；（3）試件經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生后得到各個(gè)延遲時(shí)間段的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度值；（4）分別繪制干密度及無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與延遲時(shí)間關(guān)系圖，并從關(guān)系圖中找出允許的延遲時(shí)間段。

圖2

延遲時(shí)間--干密度關(guān)系圖2為泉三高速公路泉州段QB3合同段湯城互通拌和場(chǎng)水泥穩(wěn)定碎石底基層的混合料延遲時(shí)間與干密度關(guān)系圖。從圖中可看出當(dāng)延遲時(shí)間在3.5h以內(nèi)，其對(duì)應(yīng)的干密度值≥2.19g/cm3（施工現(xiàn)場(chǎng)要求的壓實(shí)度值為97%，2.26×97%=2.19g/cm3）

圖3

延遲時(shí)間-無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度關(guān)系圖3為泉三高速公路泉州段QB3合同段湯城互通拌和場(chǎng)水泥穩(wěn)定碎石底基層的混合料延遲時(shí)間與無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度關(guān)系圖。從圖中可看出當(dāng)延遲時(shí)間在4h以內(nèi)，其對(duì)應(yīng)的無(wú)側(cè)限強(qiáng)度值≥2.0MPa（設(shè)計(jì)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度值）。比較兩者的結(jié)果，選定該混合料的允許延遲時(shí)間為3.5h。3

試驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容

水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，其結(jié)果需經(jīng)監(jiān)理工程師審批，方可用于施工，報(bào)告一般應(yīng)包括如下內(nèi)容：（1）配合比設(shè)計(jì)說(shuō)明a、

工程概況b、

配合比設(shè)計(jì)的依據(jù)c、

原材料的主要指標(biāo)d、

配合比設(shè)計(jì)步驟（簡(jiǎn)述）e、

選用的技術(shù)指標(biāo)f、

須要說(shuō)明的其它事項(xiàng)（2）配合比報(bào)告單（3）配合比報(bào)告附件資料a、

礦料級(jí)配組成曲線b、

最大干密度—最佳含水率選定圖c、

水泥劑量—EDTA消耗量標(biāo)準(zhǔn)曲線圖d、

無(wú)側(cè)限抗