[发明专利]一种骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法

说明书

本发明公开了一种骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法，属于级配设计技术领域，按该方法设计的水泥稳定碎石既能形成骨架嵌挤结构，又使水泥剂量使用较少，采用分粗、细段设计的级配设计方法,包括以下步骤：在进行各档粗集料及细集料的筛分试验后，在给定的级配范围内，以中值曲线为目标拟定一条级配曲线，根据级配曲线划分细集料和粗集料，得到粗集料的总占比；通过试验获得粗集料骨架松装间隙率；根据粗集料骨架松装间隙率，获得实际粗细分界筛孔通过率；根据该实际粗细分界筛孔通过率及粗集料与细集料分界筛孔的通过率，重新获得粗、细集料各自的用量，进而得到实际的骨架密实级配。

技术领域

本发明属于级配设计技术领域，具体涉及一种骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法。

背景技术

水泥稳定碎石是由水泥及级配碎石组成的具有一定强度的半刚性材料，是路面结构经常采用的一种典型基层或底基层结构，在路面结构中起主要的承重层，承受行车荷载及向下的应力传递，因此，对其有较高的强度要求，譬如《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2017)规定高速公路、一级公路的基层当交通荷载属于极重、特重交通时7d无侧限抗压强度标准为5-7MPa。为了满足这种较高强度性能要求，就需要从矿料级配与水泥剂量两个要素上予以考虑，力求有一个科学合理的级配与水泥用量。为此，《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20- 2015)(以下简称细则)一方面提供了适用于不同公路等级的矿料级配范围，供设计人员进行级配设计选用，另一方面也提供了水泥用量的推荐范围值。基于细则的组成设计方法，工程上要么通过不断调整级配和变化水泥剂量，借助大量试探性试验获得强度符合要求的配比；要么拟定一条级配曲线后通过不断加大水泥用量来获得满足强度要求的配比。两种做法均不具备优化设计思想，前者的试验工作量太大，设计效率低，后者则往往设计的水泥用量较大，造成水稳碎石基层发生较多的裂缝。

长期以来，研究工作者对水泥稳定碎石的配比设计进行了研究，提供了多种技术思路，但总体而言试验工作量较大，设计、试验的周期长，效率低，工程中难以获得推广应用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法，按该方法设计的水泥稳定碎石既能形成骨架嵌挤结构，又使水泥剂量使用较少，最终形成一种低剂量骨架密实型的水泥稳定碎石结构；既可保证强度要求，又可保障结构层较少的横向裂缝。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的技术方案提供了一种骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法，采用分粗、细段设计的级配设计方法，包括以下步骤：

在进行各档粗集料及细集料的筛分试验后，在给定的级配范围内，以中值曲线为目标拟定一条级配曲线；

根据级配曲线划分细集料和粗集料，得到粗集料的总占比，并通过试验获得粗集料骨架松装间隙率；

根据粗集料骨架松装间隙率，使用调整系数和干涉系数获得实际粗细分界筛孔通过率；

根据该实际粗细分界筛孔通过率及粗集料与细集料分界筛孔的通过率，获得粗、细集料各自的用量，进而得到实际的骨架密实级配。

进一步的，获得实际粗细分界筛孔通过率之前，还获得额定粗细分界筛孔通过率，选择调整系数，并以粗集料骨架松装间隙率和调整系数之积作为分子，以粗集料骨架松装间隙率和调整系数之积与实数1之和作为分母。

进一步的，所述调整系数与所述粗集料骨架松装间隙率符合阶跃函数。

进一步的，获得实际粗细分界筛孔通过率时，选取干涉系数和调整系数，以干涉系数和调整系数的积作为干涉调整系数，并以粗集料骨架松装间隙率和干涉调整系数之积作为分子，以粗集料骨架松装间隙率和干涉调整系数之积与实数1 之和作为分母。

进一步的，进行所述筛分试验时，分界筛的筛孔具有多种，根据分界筛的筛孔的孔径选择不同的粗集料与细集料分界筛孔的通过率计算方式。