[发明专利]一种针对级配碎石基层的骨架密实结构级配设计方法

说明书

技术领域

本发明属于路面级配碎石基层技术领域，涉及一种针对级配碎石基层的骨架密实结构级配设计方法，具体涉及一种针对级配碎石基层的骨架密实结构级配设计方法。

背景技术

由于级配碎石中不含有任何胶结料，其强度来源只是碎石颗粒之间的嵌挤和碎石本身的强度。为了提高级配碎石的强度，只能从碎石本身的强度和碎石之间的嵌挤强度入手。对于碎石本身的强度，主要与原材料质量有关。因此，在原材料满足规范要求的基础上，应从第二个方面入手，即提高级配碎石的嵌挤强度，来实现级配碎石强度的提高。

众所周知，级配碎石的嵌挤强度主要是通过石料粗细颗粒之间的分布来实现的，通过调整各档集料之间的比例，确保集料之间充分的嵌挤。即，级配碎石的级配对其强度有主要的影响。根据对级配理论的分析可知，骨架密实型级配具有较大的优势，其混合料中有足够的粗集料以形成骨架，还含有足够的细集料来填充粗集料所形成的骨架间隙，形成密实的结构。

骨架密实结构中，粗集料形成的骨架具有较大的内摩擦角，稳定性好；足够的细集料提高了混合料的密实度，会明显的提高混合料的耐久性。粗集料与细集料共同作用，在形成稳定骨架的同时又保证了密实性，两者形成的稳定结构共同抵御外界荷载的作用。

鉴于骨架密实型级配的优越性，工程应用中级配碎石常采用骨架密实结构，但《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）推荐的级配碎石范围仍然是连续密级配，即形成的结构是悬浮密实结构，且推荐范围较为宽泛。为了保证级配碎石的力学强度和使用性能，需要对骨架密实型级配碎石的级配设计方法进行研究，研究成果不仅为级配碎石的应用提供技术支持，而且对相关规范的完善提供参考。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对级配碎石基层的骨架密实结构级配设计方法，该方法可以保证级配碎石具有较好的力学性能，并且满足工程要求，具有可操作性。

为解决上述目的，本发明采用的技术方案：

一种针对级配碎石基层的骨架密实结构级配设计方法，包括如下步骤：

1）采用贝雷法提出的动态控制粗细集料划分标准，对粗细集料进行粒径分界，定义粗细集料的分界点为0.22倍的公称最大粒径，粗集料作为骨架，细集料作为填料；

2）粗集料的设计采取分级嵌挤的方法，以加州承载比和骨架间隙率为设计指标，将粗集料的第一档料和第二档料分别按照多种比例进行配制，并分别进行加州承载比试验和捣实试验，测骨架间隙率，最后选取加州承载比值最大的和骨架间隙率小的比例作为第一档料和第二档料的比例；

3）将第一档料和第二档料按比例配成一档料，将第三档料与配置好的一档料按照步骤2）的方法进行配制，最终确定出粗集料比例；

4）粗集料骨架部分设计完成以后，按照粗集料比例下的粗集料骨架空隙计算细集料用量，计算方法参考贝雷法中细集料的计算方法，其中，为了确保充分的填充，细集料的密度选取紧装密度为设计密度。

所述步骤1）中第一控制筛孔尺寸为0.22倍的混合料的公称最大粒径，由下式计算：

PCS=NMPS×0.22

式中：PCS为第一控制筛孔尺寸；NMPS为公称最大粒径。

所述步骤2）中当第一档料和第二档料配置的混合料CBR值最大时，第一档料和第二档料配置的混合料的骨架间隙率是最小的，则以CBR为设计指标和骨架间隙率为设计指标；如果当第一档料和第二档料配置的混合料CBR值最大时，第一档料和第二档料配置的混合料的骨架间隙率不是最小的，则以CBR为设计指标，确定第一档料和第二档料的比例，然后对第一档料和第二档料的比例考虑骨架间隙率的因素，对第一档料和第二档料的比例进行微调。

所述公称最大粒径为26.5mm。

本发明具有以下有益效果：

1）本发明在进行骨架结构设计时，采用力学指标—加州承载比（CBR）作为设计指标，对细集料进行填充设计时，采用贝雷计算方法进行设计。这种力学经验法与计算相结合的方法，在骨架结构设计过程中，可以直观的评价出骨架的受力性能。

2）本发明采用加州承载比（CBR）和粗集料的骨架间隙率（VCA）作为级配碎石粗集料的评价指标，两个指标相关性很强，可以起到相互验证的作用。与传统方法相比，该方法更符合实际，更能准确地放映粗集料的力学强度的指标。