[发明专利]基于结构与材料一体化的水泥稳定铁尾矿基层抗裂配合比设计方法

权利要求书

1.一种基于结构与材料一体化的水泥稳定铁尾矿基层抗裂配合比设计方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：按照《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2017)的设计方法，确定路面结构的各结构层材料类型与厚度，所述路面结构的结构层为路面基层，以路面基层为设计层，所述路面基层的材料为水泥稳定铁尾矿基层材料。

步骤2：根据确定的各结构层材料类型与厚度，建立所述路面的施工期力学响应计算模型和运营期力学响应计算模型，分别确定计算模型中的水泥稳定铁尾矿基层的7d劈裂强度设计标准[R_s7]和7d无侧限抗压强度设计标准[R_c7]。

步骤3：设计水泥稳定铁尾矿基层的混合料级配，向所述混合料级配中加入水泥配制水泥铁尾矿稳定基层混合料，在水泥剂量3％～5％范围内选择4个水泥剂量进行制备，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)进行重型击实试验，确定最大干密度ρ_max和最佳含水量w_o；

步骤4：设定预期压实度，在最大干密度ρ_max、最佳含水量w_o下，试验按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)中T 0843-2009方法成型圆柱体试件，试件的尺寸为并对所述试件依次进行标准养生6d而后浸水1d，测试水泥稳定铁尾矿的7d无侧限抗压强度R_c7与7d劈裂强度R_s7；

步骤5：确定同时满足7d无侧限抗压强度Rc7大于等于7d抗压强度设计标准[Rc7]、7d劈裂强度Rs7大于等于7d劈裂强度设计标准[Rs7]的水泥加入量为最终的水泥加入量,完成设计；

2.根据权利要求1所属的一种基于结构与材料一体化的水泥稳定铁尾矿基层抗裂配合比设计方法，其特征在于，步骤2还包含以子步骤：

2a)，逐次建立计算模型，其序号记为i，并设水泥稳定铁尾矿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。

2b)，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、抗压回弹模量、泊松比和龄期t。

其中，抗压回弹模量的计算公式为：

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949.2MPa；E_c，0为初始龄期的无侧限抗压回弹模量，单位为MPa,取180.6MPa；a_c＝0.1068；t为龄期，单位为d。

2c)，确定各计算模型的荷载作用次数n_i

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铁尾矿基层的荷载作用次数n_i。

2d)，计算各计算模型中水泥稳定铁尾矿基层的层底拉应力σ_i

采用路面计算软件确定各计算模型中水泥稳定铁尾矿基层的层底拉应力σ_i。确定各计算模型中水泥稳定铁尾矿基层的层底拉应力σ_i时，施工期荷载与运营期荷载均为标准轴载，即：双圆垂直均布荷载的接地压力为0.7MPa、直径为0.213m且双圆圆心距离为1.5倍直径；标准轴载作用下的计算模型中水泥稳定铁尾矿基层的层底拉应力为所述双圆垂直均布荷载的双圆轮隙中心下方层底的最大拉应力。

2e)，确定水泥稳定铁尾矿基层的弯拉强度标准[R_w1]

2f)，利用公式D＝∑D_i，计算水泥稳定铁尾矿基层的累积损伤D。

2g)，判断累积损伤D是否介于0.95-1.0之间。

2h)，确定水泥稳定铁尾矿基层的7d无侧限抗压强度设计标准[R_c7d]与7d劈裂强度设计标准[R_s7d]。