[发明专利]一种基于临界砂率的胶结砂砾石配合比设计方法

权利要求书

1.一种基于临界砂率的胶结砂砾石配合比设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1）根据设计强度要求，固定一个粉煤灰掺量，初选4～5个水胶比和灰浆裕度，进行不同水胶比和灰浆裕度组合下的砂浆强度试验；

2）得出不同水胶比下灰浆裕度与砂浆强度的关系；

3）将砂浆强度换算成胶结砂砾石强度，根据步骤2），可得出满足设计强度要求的不同水胶比对应的灰浆裕度，然后计算出不同水胶比的每方砂浆胶凝材料用量；

4）找出上述满足设计强度要求的最小胶凝材料用量的配合比，其对应的水胶比和灰浆裕度为基准水胶比和基准灰浆裕度；

5）按照砂砾石平均级配粗骨料的空隙率计算出胶结砂砾石刚好全填充的临界砂率，该砂率为基准砂率；

6）通过5）得出基准配合比参数；

7）如实际砂率大于基准砂率时，采用基准配合比下的水胶比和灰浆裕度，同时计算出胶凝材料和水，得出该砂率下的配合比；

8）如实际砂率小于基准砂率，采用上述基准配合比下的水胶比和砂浆裕度，得出该砂率下的配合比；

9）对胶结砂砾石基准配合比进行适当修正；

10）采用基准水胶比和灰浆裕度，进行3个以上不同砂率与胶结砂砾石7天强度关系试验；

11）通过上述10）回归，得出满足设计强度要求的砂率，为修正后的基准砂率，得出修正后基准配合比参数；

12）采用原基准水胶比、灰浆裕度和修正后的基准砂率，计算出修正后的砂浆裕度；

13）实际配合比根据修正后的基准配合比，按照上述7）、8）步骤进行计算调整，从而得出最终配合比，

其中，灰浆裕度：灰浆占砂空隙的体积比；刚好全填即砂浆裕度为1的状态：由灰浆和砂组成的砂浆体积刚好填满石子的所有空隙，石子颗粒之间刚好呈粘接状态，此时胶结砂砾石的砂率为临界砂率；

α=（1-m_砂/γs-m_石/γg）/（m_砂/γg_振-m_砂/γs）；

β=（1-m_石/γg）/（m_石/γg_振-m_石/γg）；

式中：α：灰浆裕度；

β：砂浆裕度；

m_石：每方材料中石的质量，kg/m³；

m_砂：每方材料中砂的质量，kg/m³；

γg:石料的表观密度，kg/m³；

γs：砂料的表观密度，kg/m³；

γg_振:石料的振实密度，kg/m³；

γs_振：砂料的振观密度，kg/m³。

2.根据权利要求1所述基于临界砂率的胶结砂砾石配合比设计方法，其特征在于：所述方法中，基准配合比参数包括水胶比、灰浆裕度、砂率。

3.根据权利要求1所述基于临界砂率的胶结砂砾石配合比设计方法，其特征在于：

所述步骤3）将砂浆强度按照经验0.3-0.7的折算系数换算成胶结砂砾石强度。

4.根据权利要求1所述基于临界砂率的胶结砂砾石配合比设计方法，其特征在于：所述步骤1）中水胶比和灰浆裕度选择的范围需能保证砂浆满足胶结成型要求。

5.根据权利要求1所述基于临界砂率的胶结砂砾石配合比设计方法，其特征在于：所述步骤10） 3个以上不同砂率选择基准砂率上下浮动20%范围内数值。

6.根据权利要求1所述基于临界砂率的胶结砂砾石配合比设计方法，其特征在于：所述步骤10）中，试验过程中，室内拌合时，砂砾石采用混合法将级配缩尺到40 mm以下，成型采用振动压实法。

7.根据权利要求6所述基于临界砂率的胶结砂砾石配合比设计方法，其特征在于：

混合法先用适当的比例缩尺，尽可能保证缩尺前后砂率变化在5%左右，且保证大于40mm以上颗粒含量小于40%，然后将超径颗粒按照原级配40mm以下颗粒比例等质量替换；

振动压实法采用试件尺寸φ150mm×150mm，根据全级配胶凝砂砾石的理论容重，计算湿筛后小于40mm以下胶凝砂砾石材料的密度，按照体积标准，计算出胶凝砂砾石材料成型质量；试验选用面压力约为0.1MPa,激振力约6800N，振动频率为28Hz～30Hz对试件进行振实成型。