[发明专利]一种水泥稳定再生集料基层或底基层的设计方法

权利要求书

1.一种水泥稳定再生集料基层或底基层的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，确定路面结构的各结构层材料与厚度，所述路面结构的结构层中至少包含有基层或底基层，以基层或底基层为设计层，所述基层或底基层的材料为水泥稳定再生集料；

步骤二，根据各结构层材料与厚度，建立计算模型，根据计算模型确定水泥稳定再生集料基层或底基层的7d劈裂强度设计标准和7d无侧限抗压强度设计标准；

步骤三，进行基层或底基层的水泥稳定再生集料的级配组成设计，计算确定满足7d劈裂强度设计标准和7d无侧限抗压强度设计标准的水泥稳定再生集料的设计水泥剂量C_opt；如果C_opt≤6％，则设计通过；如果C_opt＞6％，则调整水泥稳定再生集料的级配组成设计，使得C_opt≤6％；

其中，所述步骤二包括以下子步骤：

2a)逐次建立计算模型，其序号记为i，并设水泥稳定再生集料基层或底基层铺筑且养生至规定龄期后的路面结构为第一次建立的计算模型1，即i＝1，此后每加铺一层且养生至规定龄期后的路面结构重新建立计算模型i+1；根据路面结构和各结构层的厚度，依次确定各计算模型的参数，参数包括各结构层对应的厚度、无侧限抗压回弹模量、泊松比和龄期t；

其中，所述无侧限抗压回弹模量的计算公式为：

Ec,tEc,∞=ae(ln t)be]]>

式中，E_c,t为t龄期的无侧限抗压回弹模量，单位为MPa；E_c,∞为∞龄期的抗压回弹模量，单位为MPa，取1400MPa；a_e＝0.514；b_e＝0.444；t为龄期，单位为d；

2b)根据各结构层厚度、施工期所用运料车载重量和运营期的路面轴载，计算确定各计算模型中水泥稳定再生集料基层或底基层的荷载作用次数n_i，i为计算模型的序号；采用路面计算软件确定各计算模型中水泥稳定再生集料基层或底基层的层底拉应力σ_i，i为计算模型的序号；

2c)确定计算模型1的水泥稳定再生集料基层或底基层的弯拉强度标准[R_w1]，包括以下子步骤：

2c-1)设定计算模型1的水泥稳定再生集料基层或底基层的弯拉强度假定标准为[R_w1⁰]；

2c-2)计算计算模型1以外其它计算模型中水泥稳定再生集料基层或底基层的弯拉强度标准[R_w,t],t为龄期；

其中，所述弯拉强度标准[R_w,t]的计算公式为：

Rw,tRw,∞=aw(ln t)bw]]>

式中，R_w,t为t龄期的弯拉强度，单位为MPa；R_w,∞为∞龄期的弯拉强度，单位为MPa，取0.895MPa；a_w＝0.384；b_w＝0.633；t为龄期，单位为d；

2c-3)利用公式S_i＝σ_i/[R_w,t]，计算计算模型i中的水泥稳定再生集料基层或底基层的应力水平S_i；其中，σ_i为计算模型i中水泥稳定再生集料基层或底基层的层底拉应力，单位MPa；

2c-4)通过应力水平S_i计算计算模型i中的水泥稳定再生集料基层或底基层的疲劳寿命N_i；所述疲劳寿命N_i的计算公式为：

lg N_i＝m-nS_i

式中，N_i为疲劳寿命；S_i为应力水平；m＝11.644；n＝10.206；

2c-5)利用公式D_i＝n_i/N_i，计算模型i中的水泥稳定再生集料基层或底基层的疲劳损伤率D_i，n_i为计算模型i中水泥稳定再生集料基层或底基层的的荷载作用次数；

2c-6)利用公式D＝∑D_i，计算水泥稳定再生集料基层或底基层的累积损伤D；

2c-7)判断累积损伤D是否介于0.95-1.0之间，如果介于0.95-1.0之间，则接受弯拉强度假定标准[R_w1⁰]作为计算模型1的水泥稳定再生集料基层或底基层的弯拉强度标准[R_w1]，否则，重新调整弯拉强度假定标准[R_w1⁰]，使得累积损伤D介于0.95-1.0之间；

其中，所述调整弯拉强度假定标准[R_w1⁰]的具体子步骤为：

当累积损伤D＜0.95时，采用公式[R_w1r]＝[R_w1⁰]-△R_W调整[R_w1⁰]，并重新计算累积损伤D，使得D介于0.95-1.0之间；△R_W为弯拉强度标准调整幅值，[R_w1r]为弯拉强度标准的调整值；

当累积损伤D＞0.95时，采用公式[R_w1r]＝[R_w1⁰]+△R_W调整[R_w1⁰]，并重新计算累积损伤D，使得D介于0.95-1.0之间；△R_W为弯拉强度标准调整幅值，[R_w1r]为弯拉强度标准的调整值；

2d)确定水泥稳定再生集料基层或底基层的7d劈裂强度设计标准[R_s7d]和7d无侧限抗压强度设计标准[R_c7d]，其具体子步骤依次为：

根据计算模型1的水泥稳定再生集料基层或底基层的弯拉强度标准[R_w1]，计算水泥稳定再生集料基层或底基层的7d弯拉强度标准[R_w7d]；所述7d弯拉强度标准的计算公式为：

Rw,tRw,∞=aw(ln t)bw]]>

式中，R_w,t为t龄期的弯拉强度，单位为MPa；R_w,∞为∞龄期的弯拉强度，单位为MPa，取0.895MPa；a_w＝0.384；b_w＝0.633；t为龄期，单位为d，取7；

根据水泥稳定再生集料基层或底基层的7d弯拉强度标准[R_w7d]，计算确定水泥稳定再生集料基层或底基层的7d劈裂强度设计标准[R_s7d]；

所述劈裂强度设计标准的计算公式为：

R_w,t＝a_sR_s,t

式中，R_s,t为t龄期的劈裂强度，单位为MPa；a_s＝1.402；t为龄期，单位为d，取7；

根据水泥稳定再生集料基层或底基层的7d劈裂强度设计标准[R_s7d]，计算确定水泥稳定再生集料基层或底基层的7d无侧限抗压强度设计标准[R_c7d]；

其中，所述7d无侧限抗压强度设计标准的计算公式为：

R_c,t＝a_cR_s,t

式中，R_c,t为t龄期的无侧限抗压强度，MPa；a_c＝9.284；t为龄期，单位为d，取7；

步骤三中所述设计水泥剂量C_opt，采用以下子步骤确定：

3a)在水泥剂量2％-8％范围内选择4-6个水泥剂量制备试验集料，进行重型击实试验，再确定水泥稳定再生集料的最大干密度和最佳含水量；

3b)根据最大干密度、最佳含水量和压实度，成型不同水泥剂量的试件，标准养生后分别测试水泥稳定再生集料基层或底基层的7d劈裂强度与7d无侧限抗压强度；

3c)绘制水泥剂量-7d劈裂强度代表值的关系曲线和水泥剂量-7d无侧限抗压强度代表值的关系曲线，计算确定满足7d劈裂强度设计标准的最小水泥剂量C_S和满足7d无侧限抗压强度设计标准的最小水泥剂量C_c；

3d)取满足7d劈裂强度设计标准的最小水泥剂量C_S与满足7d无侧限抗压强度设计标准的C_c中数值大者作为水泥稳定再生集料基层或底基层的设计水泥剂量C_opt。