專利名稱：高密實路面基層配制方法及其配合比、一種篩孔比例≥2.4143篩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一類路用建筑材料一高密實剛性、半剛性路面基層的配制方法及其配合比以及一種篩孔孔徑比例術(shù)2.4143倍比例關(guān)系的篩。
背景技術(shù)：
:
本發(fā)明之前配制剛性路面基層及配制半剛性路面基層的方法為試配法。
現(xiàn)有各級標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔大一級篩孔直徑與小一級篩孔直徑是2倍比例關(guān)系。發(fā)明人發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔間直徑比例是> 2.4143倍比例關(guān)系。發(fā)明內(nèi)容:
發(fā)明目的和作用:本發(fā)明通過建立一個新的數(shù)學(xué)模型，一次性解決了干貧混凝土與水泥穩(wěn)定粒料的最大密度問題，進而提出了一種全新的高密實貧混凝土與水泥穩(wěn)定粒料配制方法，使剛性、半剛性路面基層配合比設(shè)計向數(shù)字化跨出重要一步。本發(fā)明通過對高密實貧混凝土與水泥穩(wěn)定粒料組成材料配合比例的優(yōu)化一包括材料重量比例和材料顆粒直徑比例的優(yōu)化，運用發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的混凝土內(nèi)在規(guī)律——現(xiàn)代混凝土學(xué)口袋理論配制的、使用三級集料配制的水泥穩(wěn)定粒料，干密度實驗室已經(jīng)可以很容易地超過2400kg/m3，即使使用交通部JTG D50——2006《公路浙青路面設(shè)計規(guī)范》6.3.2推薦的3%最低劑量，在實驗室配制的半剛性基層一 水泥穩(wěn)定粒料，強度也可以很容易達到lOMPa。使用交通部JTGD50—2006《公路浙青路面設(shè)計規(guī)范》6.3.2推薦的最低劑量水泥配制的貧混凝土，，7天，28天齡期抗壓強度、抗彎拉強度已經(jīng)全部大大超過規(guī)范規(guī)定的強度要求。本發(fā)明簡單實用，準(zhǔn)確可靠，易于設(shè)計及施工，離差小，穩(wěn)定性高，質(zhì)量均衡易于壓實，無原始缺陷及原始裂紋。
通過發(fā)明一種新的孔徑比例(彡2.4143倍比例)的標(biāo)準(zhǔn)篩，使通過小一級篩孔集料可以填充到大一級篩孔集料空隙中，方便地解決了集料間的顆粒填充問題。
名詞解釋:高密實路面基層的配制方法是用現(xiàn)代理念配制的合理材料比例的一包括合理重量比例和合理顆粒直徑比例的、以水泥為膠結(jié)物適用振動擠壓成型的高技術(shù)環(huán)保配制方法。
發(fā)明人認(rèn)為，高密實剛性貧混凝土與高密實半剛性水泥穩(wěn)定粒料只是水泥劑量高低不同，沒有本質(zhì)不同。貧混凝土與高密實水泥穩(wěn)定粒料使用材料相同，配制目標(biāo)都是追求密度最大化，均為集料包裹水泥凈漿；成型方法也相同。因此，發(fā)明人將使用材料相同、配制方法相同、成型方法一樣的干貧混凝土路面基層、水泥穩(wěn)定粒料的配制方法定義為高密實路面基層的配制方法。高密實路面基層配制方法包括高密實貧混凝土的配制方法與高密實水泥穩(wěn)定粒料的配制方法，配制的混合料包括干貧混凝土混合料及水泥穩(wěn)定碎石混合料。
本說明書中，貧混凝土基層、碾壓貧混凝土基層、剛性基層即指干貧混凝土基層。貧混凝土包括水泥貧混凝土與粉煤灰水泥貧混凝土及礦粉水泥貧混凝土。濕貧混凝土的配制方法請登陸國家知識產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站參閱第一發(fā)明人王昱海先生的發(fā)明專利現(xiàn)代混凝土配制方法及現(xiàn)代混凝土配合比(發(fā)明號ZL200710111796.8)。
半剛性基層在本發(fā)明中指水泥穩(wěn)定粒料基層。水泥穩(wěn)定粒料又稱作水泥穩(wěn)定碎石，水泥穩(wěn)定碎石混合料。本發(fā)明所說的水泥穩(wěn)定粒料不包括水泥穩(wěn)定細粒土。細粒土是指顆粒的最大粒徑小于9.5mm,且其中小于2.36mm的顆粒不少于90%的土(砂)。
《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》不適合于剛性、半剛性路面基層的配合比設(shè)計。
高密實路面基層使用集料應(yīng)該全部是合格的路用材料。
標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔的尺寸最合理的分布應(yīng)該為:大一級篩孔尺寸是小一級篩孔尺寸的2.4143倍及以上時，才符合小一級集料填充到大一級集料空隙中這樣的自然規(guī)律。
發(fā)明原理:第一發(fā)明人創(chuàng)建的現(xiàn)代混凝土學(xué)口袋理論:口袋本身沒有抗壓強度，干燥的糧食也沒有抗壓強度，但我們把糧食裝入口袋并使糧食密實，裝糧口袋表現(xiàn)出良好的抗壓能力，而且糧食愈密實裝糧口袋的抗壓強度愈高；當(dāng)我們把不同顆粒直徑的糧食——黃豆、小米、面粉按照一定重量比例均勻混合裝入口袋時，裝糧口袋的抗壓能力最高。口袋理論的主要內(nèi)容包括:
1.同排列等空隙定則:只要材料堆積秩序相同，無論材料的粒徑如何變換，堆積材料的空隙率即相同而且是一定值。
1.1我們以卵石為例，而且假定卵石是球狀的。先證明同粒徑集料行列式排列情況下，集料空隙率不隨粒徑變化而變化，且是一個定值48%。
證明:設(shè)正六面體容器邊長為L，Φ為卵石直徑(假定卵石為球狀)，且假定卵石是不可分割的球形的，由于單個卵石的體積V= π Φ3/6，則:
當(dāng)卵石直徑Φ = L時，容器可行列式排列卵石一個，卵石與容器六個面相切，卵石體積:
VL= Ji φ3/6 = n L3/6
當(dāng)卵石直徑Φ = L/2時，容器可行列式排列卵石23個，此時卵石總體積:
Σ VL/2 = 23Χ π Φ3/6 = 23Χ π (L/2)3/6 = π L3/6
當(dāng)卵石直徑Φ = L/3時，容器可行列式排列卵石33個，此時卵石總體積:
Σ VL/3 = 33Χ π φ3/6 = 33Χ π (L/3)3/6 = π L3/6
當(dāng)卵石直徑Φ = L/4時，容器可行列式排列卵石43個，此時卵石總體積:
Σ VL/4 = 43 X π φ 3/6 = 43 X π (L/4) 3/6 = n L3/6
當(dāng)卵石直徑Φ = L/5時，容器可行列式排列卵石53個，此時卵石總體積:
Σ VL/5 = 53Χ π Φ3/6 = 3X π (L/5)3/6 = π L3/6
同理，當(dāng)卵石直徑Φ分別等于L/6, L/7, L/8,......，L/n (η — + °° );容器中可容行列式排列的卵石個數(shù)為63，73，83，……，η3 ;卵石總體積均為:
Σ VL/n = η3 X η Φ 3/6 = η3 X η (L/η) 3/6 = η L3/6
由于，卵石直徑分別為L、L/2、L/3、L/4、L/5、L/6、L/7、L/8、L/9、......L/n (η — + ^ )時，無論容器中卵石個數(shù)多還是少，容器中行列式排列卵石的總體積均為:Σ V5= π13/6
容器中空隙體積均為:Ve= L3- π L3/6 = (1- π /6) L3
故，不論卵石直徑如何變化，只要卵石在容器中呈行列式排列，容器中卵石的空隙率均為:
e = Ve/VX100%= (1-π/6) L3/L3X 100% = 47.64% ^ 48%
如果考慮到一種極端情況，空隙處被填充，卵石處為空隙，最大空隙率可以達到52.36%。
1.2 在集料金字塔狀排列，且假定卵石是可分割的球形的情況下(相鄰球體間兩兩相切)，集料的最小空隙率為26%。
證明:設(shè)正六面體容器邊長為L，Φ為卵石直徑，且假定卵石是可分割的球形的，由于單個卵石的體積V= π Φ3/6，則:
在集料金字塔狀排列情況下(相鄰球體間兩兩相切)，我們假定卵石直徑足夠小，L □ 10000 Φ，則被切割的小于1/2的球體幾乎可以忽略不計:
1.2.1在Φ = L/10000時，邊 長L的正六面體內(nèi)，每一層可以緊密排列的球體列數(shù):
l+9999/sin60° = 11546.85
每一層可以放置的卵石數(shù):10000；9999 ； 10000 ；9999 ；......共 11546 列。
每一層卵石數(shù)量為:19999*11546/2 = 115454227 (偶數(shù)層反方向排列)
可以放置的緊密排列的卵石層數(shù)是:1+9999/ d/3 ) =12247.22
總卵石數(shù):115454227*12247= 1.413967918*1012
卵石總體積:ΣV5= 1.413967918*1012*3iL3/(6*100003) = 0.74035L3
即在卵石直徑Φ = L/10000時，相鄰卵石間兩兩相切，集料金字塔狀排列，卵石空隙率為26%。
1.2.2 在Φ = L/100000時，邊長L的正六面體內(nèi)，每一層可以緊密排列的球體列數(shù):
l+99999/sin60° =115469.8991
每一層可以放置的卵石數(shù):100000；99999 ； 100000 ；99999 ；......共 115469 列。
每一層卵石數(shù)量為:199999*115469/2 = 1.154684227*101CI(偶數(shù)層反方向排列)可以放置的緊密排列的卵石層數(shù)是:1+99999/ ( V6/3 ) =122474.26
總卵石數(shù):1.154684227*101CI*122474 = 1.41418796*1015
卵石總體積:ΣV5= 1.41418796*1015* π L3/(6*100003) = 0.74047L3
在卵石直徑Φ = L/100000時，相鄰卵石間兩兩相切，集料金字塔狀排列，卵石空隙率為26%。
......
同理，我們可以證明，在Φ = L/1000000 ； Φ = L/10000000 ； Φ =L/100000000 ；……；Φ=!7+υ ;相鄰卵石間兩兩相切，集料金字塔狀排列，卵石空隙率為26%。
2.集料單一粒徑定則:只要同種集料最大粒徑Φ_與最小粒徑Φπ η之比小于2.41，即Φ _/ Φ min < 2.41，最小粒徑Φ min集料就不能完全填充到最大粒徑Φ max材料形成的空隙中，我們就認(rèn)為這種材料為單一粒徑材料。
2.1.集料在最小空隙率(26% )情況下，相鄰球體間兩兩相切。設(shè)直徑為Φ1 =2R圓球體A、B、C、兩兩相切，球心為A、B、C，內(nèi)切球體f直徑為Φ2 = 2r，則容易推出，球心平面內(nèi):
V3XR/2 = 3r + 3R-3V3R/2
r = (2V3/3-1) Rr = 0.1547R
R = 6.46rBP: Φ j = 6.46 Φ2
考慮到集料的不均勻性，在大比例高密實浙青混凝土中，大一級集料顆粒直徑至少是小一級集料顆粒直徑6.46倍以上,小一級集料才能填充到大一級集料密實堆積形成的平面空隙中。
事實上，由于填充發(fā)生在致密的立體空間，大一級集料顆粒直徑Φ !至少是小一級集料Φ 2的:Φ ,=6.46 Φ2/ ( λ/6/3 ) =7.91 Φ2倍，小一級集料才能夠完全填充到大一級集料形成的空隙中。
(聲明:第一發(fā)明人王昱海在發(fā)明專利200710111796.8《現(xiàn)代混凝土配制方法及現(xiàn)代混凝土配合比》及發(fā)明專利200810177270.4《現(xiàn)代高密實浙青混凝土配制方法及其配合比》中描述:在致密的立體空間中，大一級集料顆粒直徑Φ1應(yīng)該是小一級集料Φ2的6.46/sin60° = 7.46倍有誤，特此聲明。)
由此我們知道:在致密的立體空間中，只要組成材料的最大顆粒直徑與最小顆粒直徑之比不大于7.91，我們就可以認(rèn)為它們是同一顆粒直徑范圍材料。
2.2集料在最大空隙率情況下(48% )，材料間行列式排列，設(shè)顆粒直徑大的一級集料直徑為cS51，顆粒直徑小的一級集料直徑為Φ2，各易推出:
Φ2 = 0.414213562Φ!BP: Φ ! = 2.4142Φ2
也就是說:顆粒直徑大一級集料顆粒直徑至少是小一級集料顆粒直徑2.41倍以上，小一級集料才能完全填充到大一級集料形成的空隙中。
在集料顆粒行列式排列時，8個同直徑集料間能夠容納的球體的最大直徑為:
Φ2 = 0.732050807 Φ!BP: Φ ! = 1.366 Φ2
這就是細一級礦粉比表面積僅僅是粗一級礦粉比表面積1.366倍時，混凝土中能夠容納少量細一級礦粉的原因。
由2.1、2.2數(shù)學(xué)證明我們得出:只要同種材料最大粒徑<imax與最小粒徑Φη η之比小于2.41,即Φηκχ/Φη η < 2.41,我們就認(rèn)為這種材料為單一粒徑材料。我們把以上定則稱作集料單一粒徑定則。事實上，大量的實驗結(jié)果也證明:無擾動松堆砂、松堆碎石料的空隙率均在46-48%這一范圍內(nèi)，數(shù)學(xué)計算與實驗結(jié)果是相符的。
3.相同顆粒直徑 材料堆積時的最小空隙率為26%，最大空隙率為48% (材料顆粒行列式排列時的空隙率)。
集料比表面積和集料的粒徑成反比。
3.1最小孔隙率最大孔隙率證明見發(fā)明原理1.
3.2半徑R球體表面積A = 4 π R2，我們設(shè)每kg集料甲中含半徑R球集料g粒，每kg集料乙含半徑!■球k粒，甲乙集料為同一種材料，P為集料表觀密度，則:
EA￥=g4JiR2Σ Ai= k4 π r2
Σν 甲=g4JiR3=EA 甲 RΣ V k4 π r3 = Σ A^r
由于集料重量G = PV則有:P Σ V甲=P Σ Vi
ΣΑ&/ΣΑ 甲=R/r
即:材料相同時，集料比表面積和集料的粒徑成反比。
4.現(xiàn)代混凝土填充定則:
為保證顆粒直徑小一級材料的完全填充，我們規(guī)定:
混凝土主要材料填充定則:混凝土主要組成材料中，同顆粒直徑材料堆積空隙率取值范圍為30% -53%,并且只有大一級材料顆粒直徑是小一級材料顆粒直徑的2.42倍以上時,小一級材料才能夠完全填充到大一級材料形成的空隙中。
大一級材料顆粒直徑是小一級材料顆粒直徑的2.42倍以上是指相鄰兩級材料顆粒直徑之比大于2.42 ;即ΦηνΦη ^ 2.42, η為任意正整數(shù)。
混凝土集料填充定則1:在非塑性混凝土中，同顆粒直徑集料空隙率取值范圍30% -37% ;并且只有大一級集料顆粒直徑是小一級集料顆粒直徑6.4倍以上19(2.41X7.91)倍以下時，小一級集料才能夠填充到大一級集料形成的空隙中并且空隙最小。
混凝土集料填充定則2:在塑性混凝土中，同顆粒直徑集料空隙率取值范圍38% -45% ;并且只有大一級集料顆粒直徑是小一級集料顆粒直徑3.3(1.37X2.41)倍以上8.8(1.37X6.4)倍以下時，小一級集料才能填充到大一級集料的空隙中并且空隙最小。
混凝土集料填充定則3:在自密實(流態(tài))混凝土中，同顆粒直徑集料空隙率取值范圍46% -53% ;并且只有大一級集料顆粒直徑是小一級集料顆粒直徑的2.41倍以上5.8(2.41X2.41)倍以下時，小一級集料才能填充到大一級集料的空隙中并且空隙最小。
混凝土集料顆粒直徑比例共用區(qū)間及高效減水劑的使用，使根據(jù)混凝土拌和物稠度劃分的混凝土是相對的:干硬(稠)混凝土在加入適量外加劑后，可以變成塑性或者自密實混凝土 ；自密實 混凝土去掉外加劑后或者減掉部分用水量后，就可能成為塑性或者干硬(稠)混凝土、碾壓混凝土。
高效減水劑和水泥、拌和物溫度有一個相互適應(yīng)性問題。
(聲明:與第一發(fā)明人王昱海在發(fā)明專利200710111796.8《現(xiàn)代混凝土配制方法及現(xiàn)代混凝土配合比》及發(fā)明專利200810177270.4《現(xiàn)代高密實浙青混凝土配制方法及其配合比》中描述的現(xiàn)代混凝土集料填充定則微有不同。)
5.混凝土中，水灰比大于0.36的水為游離水。
6.膠灰比分配定則:混凝土中，產(chǎn)生抗壓強度的水泥膠凝物和產(chǎn)生抗彎拉強度的水泥灰集料，有大致1:1的分配比例，這個比例在一定范圍內(nèi)向偏大于水泥灰集料的比例波動。用公式表達為:
C 膠SC 灰.........................................................1
右下角漢字表示該水泥重量是膠凝物或者灰集料。
膠灰比分配定則由《混凝土》2003年第八期第13-16頁楊文科先生的《試論抗壓與抗折的辨證關(guān)系及綜合值的概念》而推導(dǎo)，發(fā)明人在此表示感謝。這里，由于證明過程會涉及楊文科先生的知識產(chǎn)權(quán),這里從略。
7.最大堆集密度原理:在合理重量比例和合理顆粒直徑比例情況下，混凝土顆粒直徑細一級材料完全填充到顆粒直徑粗一級組成材料形成的空隙中，使混凝土具有最小空隙率，最大堆集密度。用公式表達為:
D1 = PD1(l-eD1)..............................2
D2 = eD1PD2 (l-eD2)..............................3
D3 — eD1eD2PD3 (l_eD3)..............................4
Dn — eD1eD2eD3......eDnlPDn(l_eDn)..................5
以上公式中，當(dāng)我們運用四級集料配制高密實路面基層時，考慮到1.5%水泥對空隙的填充，不考慮水成空隙，壓實后的空隙率已經(jīng)可以低于4%。假定集料表觀密度均為2700kg/m3，水泥表觀密度為3000kg/m3，壓實的路面基層最大干密度理論上可以達到2660kg/m3,與一些風(fēng)化巖石表觀密度相當(dāng)。
8.混凝土拌和物體積及混凝土空隙率:
混凝土拌和物體積為混凝土全部組成材料表觀體積及含氣體積之和:
V = VD1+VD2+VD3+VD4+...+VDn+Vc+Vs+Vff+VQ...........................6
良好施工情況下，混凝土的空隙為水成空隙、氣成空隙之和。
混凝土氣成空隙Vq與試驗條件、操作水平(施工人員的施工水平)、混凝土材料性質(zhì)、使用工具有關(guān)。試驗條件、操作水平(施工人員的施工水平)、混凝土材料性質(zhì)、使用工具良好時，混凝土氣成空隙體積Vq為混凝土表觀體積的1-2% 般或者較差時，混凝土氣成空隙體積Vq為混凝土表觀體積的2-5%。
9.混凝土強度方程混凝土強度增長規(guī)律
9.1混凝土強度方程
混凝土抗壓強度是混凝土空隙率及水泥強度的函數(shù)?；炷翉姸确匠逃霉奖磉_為:
R28= b σ (I — ).......................................7
m =1gfIOOe 砼...................................................8
如果混凝土的實際水泥用量C實小于C = Cjr+C灰，只要混凝土中水泥用量大于水泥表觀密度0.03倍kg/m3，則強度方程變?yōu)?
R28 = bo , (1- /^ ) X (1-C,>/C)..................9
式中:C少=C膠+C灰-C實的水泥用量，單位kg/m3。
混凝土強度方程適合任何混凝土一包括砂漿(無粗集料混凝土)、水泥石(微晶混凝土、無骨料混凝土)、D.A.Abrams混凝土的強度計算。
9.2.混凝土強度增長規(guī)律:標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下，現(xiàn)代混凝土強度增長基本遵循“倍齡136”規(guī)律；即混凝土齡期增加一倍，強度在原來基礎(chǔ)上增加0.136倍。用函數(shù)式表達為:
R2n =1.136 ...................................................10
10.單位體積的配合比、最大濕密度與最大干密度。
與混凝土的配制不同，高密實水泥穩(wěn)定碎石的檢測項目中，有最大干密度的檢測。
對高密實水泥穩(wěn)定碎石，單位體積的配合比:
近單位體積高密實水泥穩(wěn)定碎石單個組成材料重量與高密實水泥穩(wěn)定碎石所有組成材料表觀體積(包括空氣體積)之和的商，即為該材料試驗室配合比用量Y。即:
Y = DnZV......................................................11
式中，D111表示近單位體積高密實水泥穩(wěn)定碎石單個組成材料重量。
高密實水泥穩(wěn)定碎石單位體積的全部組成材料配合比重量之和即為最大濕密度。即
Ps=E Y.........................................................12
高密實水泥穩(wěn)定碎石單位體積的全部集料與水泥重量的1.36倍之和，即為最大干密度。即:
Pt=
+1.36C/V+S/V.................................13
式1-式13中=D1, D2, D3,......，Dn表示顆粒直徑由粗到細的混凝土主要材料，并且任意顆粒直徑DlriZiDn ^ 2.41 ；n為任意正整數(shù)；C、S、W、Q分別表示近單位體積混凝土中水泥、磨細礦粉、水、氣體及其重量，e、P表示空隙率和表觀密度，V表示體積，η為任意正整數(shù)。R28:標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下配制混凝土 28天抗壓強度；b:與水泥強度試驗試件形狀尺寸及材料比例有關(guān)的水泥常數(shù):對IS0679-1989試驗(GB/T17671-1999), b = 4.15 ； σ::水泥28天IS0679-1989法實測抗壓強度；eft:配制混凝土的空隙率；m，根指數(shù)；f:與混凝土試件形狀有關(guān)的混凝土常數(shù):對150 X 150 X 150mm立方體試件，f = 1.9 ;對直徑150mm高徑比為2圓柱體試件，f = 1.65 ;對棱長150mm高棱比為2的棱柱體試件，f = 1.6。
11 R.jons曲線:混凝土中，隨著集(料)灰(水泥)比的提高，混凝土強度有逐漸提高的趨勢。
12關(guān)于級配及標(biāo)準(zhǔn)篩:
12.1關(guān)于級配:
關(guān)于級配，現(xiàn)有規(guī)范規(guī)程是這樣定義的:集料中各級顆粒通過各級標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔(單位:mm):75,63,53,37.5,31.5,26.5,19,16,13.2,9.5,4.75,2.36,1.18,0.6,0.3,0.15，0.075的分布情況即為級配。關(guān)于連續(xù)級配，幾乎沒有一個標(biāo)準(zhǔn)的、權(quán)威的定義。按照字面意思，我們基本上可以把連續(xù)級配理解為:最大公稱粒徑之后的各級標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔上均有篩余時，該集料即為連續(xù)級配。
從填充角度說，發(fā)明人不贊成或者說不同意現(xiàn)在所有規(guī)范有關(guān)砂石料所謂“級配” “連續(xù)級配”的定義。國際標(biāo)準(zhǔn)組織對各級篩孔尺寸的規(guī)定，不符合也不可能天然符合大自然的客觀規(guī)律。由2.2的數(shù)學(xué)計算我們知道:2倍直徑比例的26.5mm集料與63mm集料我們完全可以認(rèn)為是一種顆粒直徑的集料，無論從顆粒填充還是從連續(xù)的字面意思去理解，“連續(xù)級配”一即“無間斷級配”，這樣的定義和結(jié)論都是不科學(xué)、不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊挥欣頂?shù)數(shù)軸上兩個數(shù)之間距離 再短再小，它們之間仍然是可以再無數(shù)次分割的，數(shù)軸上距離再近的點間都是間斷的。因此，規(guī)范對所謂“連續(xù)級配”一些規(guī)定，在沒有前提條件限制的條件下，是不科學(xué)的。如果非要定義所謂連續(xù)級配，其定義至少要符合2個條件:一，單一粒徑時，大粒徑Φmax與小粒徑Φη η之比大于2.41 ;二,小一級顆粒質(zhì)量是大一級顆粒質(zhì)量的26%及以上。沒有顆粒直徑以及質(zhì)量比例的限制，關(guān)于砂石料的“連續(xù)級配”的描述，可以說神馬都是浮云。
12.2關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)篩:
關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)篩，中國國內(nèi)使用的各級標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸為(單位:mm):75.0，63.0，53.0,37.5,31.5，16.0,13.2,9.50,4.75,2.36，1.18,0.60,0.30,0.15,0.075。其中，篩孔直徑 75,37.5，19.0,9.50,4.75,2.36，1.18,0.60,0.30,0.15,0.075 之間，63，31.5，16.0 之間，53，26.5，13.2之間，大一級篩孔與小一級篩孔直徑之間是2倍比例關(guān)系。歐盟各國各級標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸為(單位:mm):80.0,63.0,40.0,32.0,20.0,16.0,10.0,8.0,4.0,2.0,1.0,0.500，0.250，0.125 ;其篩孔 80.0,40.0,20.0,10.0 間，63.0,32.0,16.0,8.0,4.0,2.0,1.0,0.500,0.250，0.125間，大一級篩孔與小一級篩孔直徑之間也是2倍比例關(guān)系。美國 ASTM 篩，篩孔尺寸分別為(單位:mm):76.0,50.8,38.1,25.4,19.1,12.7,9.520,4.760,2.380，1.190，0.595，0.297，0.149，0.075 ;其篩孔 76.0,38.1，19.1,9.520,4.760,2.380，1.190，0.595，0.297，0.149，0.075 間，50.8，25.4，12.7 間，大一級篩孔與小一級篩孔直徑之間也是2倍比例關(guān)系。
通過發(fā)明原理I及發(fā)明原理2的數(shù)學(xué)計算，我們已經(jīng)用數(shù)學(xué)方法證明:只要同種材料最大粒徑<tmax與最小粒徑Φη η之比小于2.4143,即<J>max/ Φη η < 2.4143,我們就可以認(rèn)為這種材料為單一粒徑材料。無論是美國的、歐盟的、還是中國的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)篩，其篩分的大一級集料均為小一級集料直徑的2倍。集料粒徑間2倍直徑比例關(guān)系，通過小一級篩孔的集料并不能夠填充到通過大一級篩孔集料產(chǎn)生的空隙中。美國、歐洲、中國的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)篩，篩分結(jié)果并不能達到小一級集料填充到大一級集料空隙中使空隙最小這樣的目的，其篩分結(jié)果也就并不天然符合我們希望的小一級集料填充到大一級集料空隙中這樣的規(guī)律。
通過發(fā)明原理I及發(fā)明原理2的數(shù)學(xué)計算，我們已經(jīng)知道:只有大一級集料的顆粒直徑是小一級集料顆粒直徑的2.4143倍以上，小一級集料才能夠填充到大一級集料形成的空隙中。所以，標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸最合理的分布應(yīng)該為:大一級篩孔尺寸是小一級篩孔尺寸的2.4143倍及以上(比如2.42倍，或者2.50倍)時，小一級集料才能夠完全填充到大一級集料空隙中。這樣篩分出的集料顆粒直徑間比例關(guān)系才能夠得到有效填充，空隙率能夠達到最小。因此，發(fā)明人發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)篩是一種篩孔可方可圓的標(biāo)準(zhǔn)篩，大一級篩孔尺寸與小一級篩孔尺寸比例為> 2.4143，通過小一級篩孔集料可以完全填充到通過大一級篩孔集料形成的空隙中；根據(jù)需要，可以設(shè)定不同的基數(shù)進行標(biāo)準(zhǔn)篩孔徑設(shè)計。假定基數(shù)m為任意正數(shù)，f彡2.4143，則，標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔間的孔徑比例為:m/fn((n為整數(shù)，分別為3，-2，-1,0,1，2，3，4，5，6)。發(fā)明人認(rèn)為，這樣設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔比例才是合理的，才符合小一級集料填充到大一級集料空隙中這樣的自然規(guī)律。發(fā)明人推薦使用2.4143或者2.42倍比關(guān)系設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)篩?？紤]到便于浙青混凝土、水泥混凝土、水泥穩(wěn)定粒料的使用習(xí)慣，以及新的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸與現(xiàn)有國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、`行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的銜接，發(fā)明人建議:對大于IOmm標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔，以16mm、13mm及IOmm為基數(shù)，按照2.42倍比關(guān)系進行設(shè)計，即篩孔尺寸分別為(單位:mm):76,59,39,31.5，24.2，16，13，10 ;對篩孔尺寸小于IOmm的標(biāo)準(zhǔn)篩，發(fā)明人建議:1.以16/2.42"進行設(shè)計(η 為 1,2,3,4,5,6);或者，2.以 13/2.42"進行設(shè)計(η 為 1,2,3,4,5,6);或者 3.以 13/2.42"進行設(shè)計(η 為 1，2，3，4，5，6)。
12.2.1.對大于IOmm標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔，以16mm、13mm及IOmm為基數(shù),進行設(shè)計,篩孔尺寸小于IOmm的標(biāo)準(zhǔn)篩，以16/2.4143"進行設(shè)計(η為I，2，3，4，5，6)，設(shè)計出的篩孔尺寸分別為(單位:mm):76,59,39,31.5, 24.2，16，13，10，6.55 (16/2.4 1 43) ,2.71 (16/2.4 1 432)，1.12 (16/2.41433)，0.47 (16/2.4 1 434)，0.19 (16/2.41435)，0.08 (16/2.4 1 436)。
12.2.2.對大于IOmm標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔，以16mm、13mm及IOmm為基數(shù),進行設(shè)計,篩孔尺寸小于IOmm的標(biāo)準(zhǔn)篩，以13/2.4143"進行設(shè)計(η為I，2，3，4，5，6)，設(shè)計出的篩孔尺寸分別為(單位:mm):76,59,39,31.5, 24.2，16，13，10，5.38 (13/2.4143)，2.23 (13/2.4 1 432)，0.92 (13/2.41433)，0.38 (13/2.4 1 434)，0.16 (13/2.41435)，0.07 (16/2.4 1 436)。
12.2.3.對大于IOmm標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔，以16mm、13mm及IOmm為基數(shù),進行設(shè)計，篩孔尺寸小于IOmm的標(biāo)準(zhǔn)篩，以10/2.414311進行設(shè)計(η為1，2，3，4，5，6)，設(shè)計出的篩孔尺寸分別為(單位:mm):76,59,39,31.5, 24.2，16，13，10，4.14 (10/2.4143)，1.72 (10/2.422)，0.71 (10/2.423)，0.29 (10/2.424)，0.12 (10/2.425)，0.05 (10/2.426)。
以上尺寸標(biāo)準(zhǔn)篩可以根據(jù)需要適當(dāng)選擇。
篩孔形狀可方可圓。發(fā)明人建議使用圓孔。
發(fā)明人發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔間尺寸比例是2.4143及大于2.4143倍的倍比關(guān)系。通過標(biāo)準(zhǔn)篩小一級篩孔集料可以填充到通過大一級篩孔集料形成空隙中。
發(fā)明人認(rèn)為，篩孔尺寸比例為2.4143及以上時，篩分結(jié)果才符合自然規(guī)律。
13.高密實路面基層與水泥混凝土比較的相同點與不同點:
高密實路面基層與水泥混凝土的相同點相似點為:使用原材料相同、發(fā)明原理相似(計算方法某些原理甚至是相同的)。
高密實剛性貧混凝土、高密實水泥穩(wěn)定碎石與水泥混凝土相比較，具有很大的不同:
13.1.密度不同:發(fā)明人配制的高密實路面基層密度甚至可以達到2600kg/m3。這樣高的配制密度，對使用振動棒振搗密實的水泥混凝土是不可想象的。對水泥混凝土來說，施工密度2500kg/m3基本上就是其極限密度。
13.2.成型方法不同:高密實剛性貧混凝土、高密實水泥穩(wěn)定碎石為振動碾壓成型，成型后集料包裹水泥凈漿，構(gòu)造物表面相對粗糙；水泥混凝土為振動成型，成型后水泥凈漿包裹集料，構(gòu)造物表面可以相對光滑。
13.3.用水量不同:高密實路面基層的用水量每立方米一般不會超過130kg，最多不超過150kg ;對水泥混凝土來說，即使使用目前已知的減水率最高的減水劑，每立方米用水量低于120kg,混凝土已經(jīng)很難施工。
13.4.水泥用量不同:高密實路面基層水泥用量較低,水泥混凝土水泥用量較高。
13.5.微觀結(jié)構(gòu)不同:水泥混凝土中，由于含有豐富的水泥凈漿，是水泥凈漿包裹集料，成型后表面光滑；高密實路面基層中，水泥凈漿的體積不足于完全填充集料空隙，是集料包裹水泥凈漿，成型后表面相對粗糙。
13.6.適用規(guī)范不同:高密實路面基層配合比設(shè)計不適用《普通混凝土設(shè)計規(guī)程》，水泥混凝土包括濕貧混凝土適用于《普通混凝土設(shè)計規(guī)程》。
具體實施方式
及內(nèi)容:
發(fā)明人認(rèn)為:合理的材料比例——包括合理重量比例和合理顆粒直徑比例是高密實路面基層設(shè)計、配制、生產(chǎn)的必要條件；合理材料比例加良好施工方法和良好施工工藝構(gòu)成配制高密實路面基層的充分必要條件。
由于交通部JTG D50——2006《公路浙青路面設(shè)計規(guī)范》規(guī)定:半剛性7天無側(cè)限抗壓強度的代表值為宜，在保證半剛性基層穩(wěn)定性、較小的收縮(溫縮及干縮)變形和較強的抗沖刷能力，在中冰凍、重冰凍區(qū)應(yīng)檢驗半剛性基層、底基層的抗凍性能。所以，發(fā)明人配制的半剛性水泥穩(wěn)定粒料基層強度可以有所超出。由于規(guī)范規(guī)定，用貧混凝土做剛性基層時，貧混凝土的配合比設(shè)計應(yīng)根據(jù)28天齡期的抗彎拉強度試驗確定水泥劑量，宜為8%——12%。發(fā)明人配制的的貧混凝土采用4.5%劑量的復(fù)合硅酸鹽32.5水泥劑量，混凝土抗彎拉強度已經(jīng)大于3.5MPa，28天抗壓強度已經(jīng)超過20MPa，各項指標(biāo)已經(jīng)達到了“特重、重交通”要求。
一.高密實路面基層的配制方法:
高密實路面基層按照步驟1-步驟9所列方法進行配制生產(chǎn):
步驟I根據(jù)道路設(shè)計要求，確定配制強度。
步驟2根據(jù)路面基層攤鋪厚度，施工條件，運用高密實路面基層集料填充定則，確定各種不同顆粒直徑集料顆粒直徑范圍及其表觀密度。
高密實路面基層主要材料填充定則:高密實路面基層主要組成材料中，同顆粒直徑材料堆積空隙率取值范圍為30% -53%，并且只有大一級材料顆粒直徑是小一級材料顆粒直徑的2.42倍以上時，小一級材料才能夠完全填充到大一級材料形成的空隙中。
大一級材料顆粒直徑是小一級材料顆粒直徑的2.42倍以上是指相鄰兩級材料顆粒直徑之比大于2.42 ;即ΦηνΦη ^ 2.42, η為任意正整數(shù)。
高密實路面基層集料填充定則1:高密實路面基層拌合物中，同顆粒直徑集料空隙率取值范圍30% -37% ;并且只有大一級集料顆粒直徑是小一級集料顆粒直徑6.4倍以上19(2.41X7.91)倍以下時，小一級集料才能夠填充到大一級集料形成的空隙中并且空隙最小。
高密實路面基層集料填充定則2:高密實路面基層拌合物中，同顆粒直徑集料空隙率取值范圍38% -45% ;并且只有大一級集料顆粒直徑是小一級集料顆粒直徑3.3(1.37X2.41)倍以上8.8(1.37X6.4)倍以下時，小一級集料才能填充到大一級集料的空隙中并且空隙最小。
高密實路面基層集料填充定則3:高密實路面基層拌合物中，同顆粒直徑集料空隙率取值范圍46% -53%;并且只有大一級集料顆粒直徑是小一級集料顆粒直徑的2.41倍以上5.8(2.41X2.41)倍以下時，小一級集料才能填充到大一級集料的空隙中并且空隙最小。
發(fā)明人推薦運用高密實路面基層集料填充定則3中較低的空隙率或者運用高密實水泥穩(wěn)定碎石集料填充定則2中較高的空隙率三料倉配制高密實路面基層。運用高密實路面基層集料填充定則I或者運用高密實路面基層集料填充定則2中較低的空隙率進行配制高密實路面基層時，理論上兩個料倉可以配制出空隙率小于9%的或者三個料倉可以配制出空隙率小于3 %的高密實路面基層，發(fā)明人實踐證明，其施工時集料容易離析，干密度離差大。所以，步驟2中明確列出集料顆粒直徑的最適宜、最優(yōu)化的推薦值范圍。
I確定最大顆粒直徑直徑范圍并確定其表觀密度:
發(fā)明人建議:高密實路面基層中，最大粒徑集料不超過攤鋪厚度的五分之一，并且最大一級集料粒徑宜選擇31.5mm以下集料(請注意與最大粒徑區(qū)別，允許有不超過10%的集料粒徑大于31.5mm小于37.5mm)。
發(fā)明人認(rèn)為，最適宜的碎石顆粒直徑范圍是16-26.5mm級碎石。
確定該級碎石表觀密度。
2 根據(jù)最大一級集料粒徑范圍確定確定較粗一級集料顆粒直徑范圍并確定其表觀密度。
發(fā)明人認(rèn)為，最適宜的碎石顆粒直徑是4.75-9.5_級碎石。
確定該級碎石表觀密度。
3根據(jù)較粗一級集料顆粒直徑范圍確定第三級集料(細集料)顆粒直徑范圍，并確定其表觀密度。
發(fā)明人認(rèn)為，最適宜的碎石顆粒直徑是2.36-0.6mm的天然砂、機制砂、石粉。天然砂、機制砂、石粉中，顆粒直徑大于2.36的部分，因為數(shù)量有限(重量一般僅為幾十千克甚至更少)，計量到到4.75-9.5mm級碎石數(shù)量中。使用三級集料時,顆粒直徑小于0.6mm的集料重量，計量到2.36-0.6mm的天然砂、機制砂、石粉中。
確定該級集料表觀密度。
粉煤灰、特細砂、尾礦缺乏地區(qū)，使用三級集料配制水泥穩(wěn)定碎石。
4根據(jù)第三級集料顆粒直徑范圍確定最小一級集料(更細集料)顆粒直徑范圍，并確定其表觀密度。
當(dāng)砂中顆粒直徑小于0.6mm細集料,不足于完全填充2.36-0.6mm范圍細集料形成的空隙時，可用特細砂、等外粉煤(III級粉煤灰)、尾礦廢料等材料補充，在缺乏特細砂、尾礦、等外粉煤灰的地方，這一級集料可以不用。
確定該級集料表觀密度。
5如果配制無空隙高密實路面基層(空隙率小于2%)，可以使用顆粒直徑更小的磨細礦粉、磨細石灰石粉填充特細砂、等外粉煤灰(III級粉煤灰)、尾礦廢料的空隙。
使用磨細礦粉、磨細石灰石粉理論上是可行的。這一級集料可以不用。
步驟3確定使用水泥品種，并確定其表觀密度。
從理論上說，任何一種合格的硅酸鹽類水泥都可以作為高密實路面基層的膠凝材料。但可能的情況下，我們還是應(yīng)該在復(fù)合硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥中進行適當(dāng)選擇。通過成本比較結(jié)果我們會發(fā)現(xiàn)，合適的水泥品種，可以適當(dāng)降低高密實路面基層的成本。
發(fā)明人推薦使用32.5級復(fù)合硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥。
確定使用水泥的表觀密度。
步驟4確定減水劑品種和添加比例。
根據(jù)高密實路面基層拌合物攪拌站生產(chǎn)能力、運輸距離、運輸能力、攤鋪能力、壓實速度確定緩凝時間，選擇緩凝劑品種，確定添加比例。
在使用初凝、終凝時間較長的復(fù)合硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥配制半剛性路面基層時，可以不用緩凝劑；配制剛性路面基層一貧混凝土基層時，宜使用減水劑，最好是緩凝型減水劑。
步驟5確定高密實路面基層各種粒徑集料的用量:
根據(jù)已經(jīng)選擇材料間顆粒直徑比例，應(yīng)用高密實路面基層集料填充定則，確定合理的空隙率。
高密實路面基層集料填充定則3:在高密實路面基層中，同顆粒直徑集料空隙率取值范圍46% -53% ;并且只有大一級集料顆粒直徑是小一級集料顆粒直徑的2.4倍以上5.8倍以下時，小一級集料才能填充到大一級集料的空隙中并且空隙最小。
高密實路面基層集料填充定則2:在高密實路面基層中，同顆粒直徑集料空隙率取值范圍38% -45%;并且只有大一級集料顆粒直徑是小一級集料顆粒直徑3.3倍以上8.8倍以下時，小一級集料才能填充到大一級集料的空隙中并且空隙最小。
高密實路面基層集料填充定則1:在高密實路面基層中，同顆粒直徑集料空隙率取值范圍30% -37% ;并且只有大一級集料顆粒直徑是小一級集料顆粒直徑6.4倍以上19倍以下時，小一級集料才能夠填充到大一級集料形成的空隙中并且空隙最小。
運用最大堆集密度原理，確定配制近單位體積(接近一立方米)路面基層主要材料的用量:
集料 I X1 = Pxi (A_exl)........................1 I
集料2 X2 = exlPX2(l_eX2)........................1---2
集料 3 X3 = exleX2PX3(l-eX3)........................1---3
集料4X4 = exiex2ex3px4(l_ex4).....................1 4
......
集料n Xn — exiex2ex3......GxnlPxn (1-ej.........1 5
不使用水泥時，配制的即高密實穩(wěn)定碎石。
步驟6確定用水量及水泥用量:
近單位體積半剛性路面基層，其最佳用水量為集料堆積空隙體積，氣成空隙體積之和Ve的1-1.2倍，即:
Vw = (0.9-1.2) *Ve.............................................16
對剛性路面基層，用水量與攪拌設(shè)備、與使用減水劑減水率有關(guān)，通過試配確定用水量。一般不應(yīng)該大于150kg/m3。
按照3%—3.5%,4.5%——5%的水泥用量，分別計算近單位體積半剛性路面基層混合料、剛性路面基層混合料中水泥用量:
近單位體積半剛性路面基層混合料水泥用量:
C1 = (X1+X2+X3+X4+......+Xn+ff)*(3%-3.5% ).....................17
近單位體積剛性路面基層混合料水泥用量:
C2 = (X1+X2+X3+X4+......+Xn+ff)*(4.5%-5.5% )..................1—8
步驟7計算近單位體積高密實路面基層體積、單位體積高密實路面基層的配合t匕、最大濕密度與最大干密度，估算高密實路面基層壓實強度。
近單位體積高密實路面基層體積為其各種組成材料表觀體積與含氣體積之和，用公式表達為:
V = VX1+VX2+VX3+VX4+…+Vxn+Vc+Vs+Vw+VQ............19
對高密實路面基層，單位體積的配合比:近單位體積高密實路面基層單個組成材料重量與高密實 路面基層所有組成材料表觀體積(包括空氣體積)之和的商，即為該材料理論配合比用量Y。即:
Y = DnZV...................................................1—10
式中，Dm表示近單位體積高密實路面基層單個組成材料重量。
高密實路面基層單位體積的全部組成材料配合比重量之和即為最大濕密度。即
Ps=E Y......................................................1—11
高密實路面基層單位體積的全部集料與水泥重量的1.36倍之和，即為最大干密度。即:
權(quán)利要求
1.高密實水泥穩(wěn)定碎石按照步驟I一步驟8所列方法進行配制: 步驟I根據(jù)道路設(shè)計要求，確定配制強度； 步驟2根據(jù)路面攤鋪厚度，攤鋪機型號，施工條件，施工環(huán)境位置區(qū)間，運用高密實水泥穩(wěn)定碎石集料填充定則，確定各種不同顆粒直徑集料顆粒直徑范圍； 1)確定最大顆粒直徑直徑范圍并確定其表觀密度； 2)根據(jù)最大一級集料粒徑范圍確定確定較粗一級集料顆粒直徑范圍并確定其表觀密度； 3)根據(jù)較粗一級集料顆粒直徑范圍確定第三級集料(細集料)顆粒直徑范圍，并確定其表觀密度； 4)根據(jù)第三級集料顆粒直徑范圍確定最小一級集料(更細集料)顆粒直徑范圍，并確定其表觀密度； 5)如果配制無空隙水泥穩(wěn)定碎石，可以使用顆粒直徑更小的磨細礦粉、磨細石灰石粉填充特細砂、等外粉煤灰(III級粉煤灰)、尾礦廢料的空隙； 步驟3確定使用 水泥品種，并確定其表觀密度； 步驟4在需要情況下，確定緩凝減水劑品種和添加比例； 在需要情況下，根據(jù)水泥穩(wěn)定碎石攪拌站生產(chǎn)能力、運輸距離、攤鋪能力、壓實速度確定緩凝時間，選擇緩凝劑品種，確定添加比例； 步驟5確定混凝土組成材料的用量: 根據(jù)已經(jīng)選擇材料間顆粒直徑比例，應(yīng)用高密實水泥穩(wěn)定碎石集料填充定則1、2、3，確定合理的空隙率； 運用混凝土最大堆集密度原理，確定配制近單位體積水泥穩(wěn)定碎石主要材料的用量; 步驟6按照3%、3.5%、4%的水泥用量，添加適量的水和適量緩凝型減水劑，均勻拌合后，用重(輕)型擊實法或者振動擊實儀振動擊實法做試件； 步驟7計算近單位體積高密實水泥穩(wěn)定碎石體積、單位體積高密實水泥穩(wěn)定碎石的配合比、最大濕密度與最大干密度； 步驟8選擇合適的配合比作為施工配合比； 試件在規(guī)定溫度下保濕養(yǎng)護6天，浸水I天后，進行無側(cè)限抗壓強度試驗，并計算抗壓強度實驗結(jié)果的平均值和偏差系數(shù)； 實驗結(jié)果與配制強度進行比較，在保證質(zhì)量前提下，選擇較經(jīng)濟一組作為理論施工配合比。
2.高密實水泥穩(wěn)定碎石配合比:高密實水泥穩(wěn)定碎石由粗集料、較粗集料、細集料、更細集料、水泥、磨細礦粉、水、緩凝減水外加劑中三種以上材料組成；其集料間的顆粒直徑比例為:大一級材料粒徑與小一級材料粒徑之比> 2.42時，小一級材料才能夠完全填充到大一級材料形成的空隙中；同顆粒直徑材料堆積空隙率取值范圍為30% -53%時，組成材料間的重量比例kg/m3為:最粗集料X1用量為其表觀密度Pxi的0-0.7倍；次粗集料X2用量為其表觀密度Px2的0-0.7倍；細集料X3用量為其表觀密度Px3的0-0.7倍；更細集料X4用量為其表觀密度Px4的0-0.3倍；磨細礦粉S用量為其表觀密度Ps的0-0.2倍；水泥C用量為0-200 ;水；緩凝減水劑為水泥總重量的0-5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述高密實水泥穩(wěn)定碎石配合比，其最為優(yōu)化的配合比為:高密實水泥穩(wěn)定碎石由粗集料、較粗集料、細集料、更細集料、水泥、磨細礦粉、水、緩凝減水外加劑中四種以上材料組成；其集料間的顆粒直徑比例為:只有大一級集料顆粒直徑是小一級集料顆粒直徑的2.4倍以上4.8(2.X 2.41)倍以下時，小一級集料才能填充到大一級集料的空隙中并且空隙最??；同顆粒直徑材料堆積空隙率取值范圍為46% -53%時，組成材料間的重量比例kg/m3為:最粗集料X1用量為其表觀密度Pxi的0-0.54倍；次粗集料X2用量為其表觀密度Px2的0-0.54倍；細集料X3用量為其表觀密度Px3的0-0.54倍；更細集料X4用量為其表觀密度Px4的0-0.28倍；磨細礦粉S用量為其表觀密度Ps的0-0.26倍；水泥C用量為0-200 ;水0-150 ;緩凝減水劑為水泥總重量的0-5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述高密實水泥穩(wěn)定碎石配合比，其最為優(yōu)化的配合比為:高密實水泥穩(wěn)定碎石由粗集料、較粗集料、細集料、更細集料、水泥、磨細礦粉、水、緩凝減水外加劑中三種或者四種以上材料組成；其集料間的顆粒直徑比例為:只有大一級集料顆粒直徑是小一級集料顆粒直徑的3.3倍以上8.8倍以下時，小一級集料才能填充到大一級集料的空隙中并且空隙最??；同顆粒直徑材料堆積空隙率取值范圍為38% -45%時，組成材料間的重量比例kg/m3為:最粗集料Xl用量為其表觀密度PX1的0-0.62倍；次粗集料X2用量為其表觀密度Px2的0-0.62倍；細集料X3用量為其表觀密度Px3的0-0.62倍；更細集料X4用量為其表觀密度Px4的0-0.3倍；磨細礦粉S用量為其表觀密度PS的0-0.15倍；水泥C用量為0-200 ;水0-150 ;緩凝減水劑為水泥總重量的0-5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述高密實水泥穩(wěn)定碎石配合比，其最為優(yōu)化的配合比為:高密實水泥穩(wěn)定碎石由粗集料、較粗集料、細集料、更細集料、水泥、磨細礦粉、水、緩凝減水外加劑中三種以上材料組成；其集料間的顆粒直徑比例為:只有大一級集料顆粒直徑是小一級集料顆粒直徑的6.4倍以上15.8倍以下時，小一級集料才能填充到大一級集料的空隙中并且空隙最??；同顆粒直徑材料堆積空隙率取值范圍為30% -37%時，組成材料間的重量比例kg/m3為:最粗集料X1用量為其表觀密度Pxi的0-0.7倍；次粗集料X2用量為其表觀密度Px2的0-0.7倍；細集料X3用量為其表觀密度Px3的0-0.7倍；更細集料X4用量為其表觀密度Px4的0-0.21倍；磨細礦粉S用量為其表觀密度Ps的0-0.1倍；水泥C用量為0-200 ;水0-150 ;緩凝減水劑為水泥總重量的0-5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述高 密實水泥穩(wěn)定碎石配合比，在不使用水泥時，其優(yōu)化的高密實穩(wěn)定碎石配合比為:高密實穩(wěn)定碎石由粗集料、較粗集料、細集料、更細集料、磨細礦粉、水三種以上材料組成；其集料間的顆粒直徑比例為:大一級材料粒徑與小一級材料粒徑之比> 2.42時，小一級材料才能夠完全填充到大一級材料形成的空隙中；同顆粒直徑材料堆積空隙率取值范圍為30% -53%時，組成材料間的重量比例kg/m3為:最粗集料X1用量為其表觀密度Pxi的0-0.7倍；次粗集料X2用量為其表觀密度Px2的0-0.7倍；細集料X3用量為其表觀密度Px3的0-0.7倍；更細集料X4用量為其表觀密度Px4的0-0.3倍；磨細礦粉S用量為其表觀密度Ps的0-0.2倍；水0-150。
7.一種篩孔可方可圓的標(biāo)準(zhǔn)篩，大一級篩孔尺寸與小一級篩孔尺寸比例為> 2.4143，通過小一級篩孔集料可以完全填充到通過大一級篩孔集料形成的空隙中；根據(jù)需要，可以設(shè)定不同的基數(shù)進行標(biāo)準(zhǔn)篩孔徑設(shè)計；假定基數(shù)m為任意正數(shù)，2.4143，則，標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔間的孔徑為:m/fn((n為整數(shù)，分別為-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的標(biāo)準(zhǔn)篩，對大于IOmm標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔，發(fā)明人認(rèn)為最為優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔(單位:mm)為:76，59，39，31.5，24.2，16，13，10 ;對于篩孔尺寸小于IOmm的標(biāo)準(zhǔn)篩，以16/2.4143n(n為1，2，3，4，5，6)進行設(shè)計，設(shè)計出的最為優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸分別為(單位:mm):76,59,39,31.5,24.2，16，13，10,6.55,2.71，1.12,0.47,0.19,0.08。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的標(biāo)準(zhǔn)篩，對大于IOmm標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔，發(fā)明人認(rèn)為最為優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔(單位:mm)為:76，59，39，31.5，24.2，16，13，10 ;對于篩孔尺寸小于IOmm的標(biāo)準(zhǔn)篩，以13/2.4143n(n為1，2，3，4，5，6)進行設(shè)計，設(shè)計出的最為優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸分別為(單位:mm):76,59,39,31.5,24.2，16，13，10,5.38,2.23,0.92,0.38,0.16,0.07。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的標(biāo)準(zhǔn)篩，對大于IOmm標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔，最為優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔(單位:mm)為:76,59,39,31.5,24.2,16,13,10 ;對于篩孔尺寸小于IOmm的標(biāo)準(zhǔn)篩，以.10/2.4143n(n為1，2，3，4，5，6)進行設(shè)計，設(shè)計出的最為優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸分別為(單位:mm):76,59,39,31.5,24.2，16，13，10,4.14，1.72,0.71,0.29,0.12,0.05。
全文摘要
本發(fā)明通過建立一個新的數(shù)學(xué)模型，一次性解決了干貧混凝土與水泥穩(wěn)定粒料的最大密度問題，進而提出了一種全新的高密實貧混凝土與水泥穩(wěn)定粒料配制方法，使剛性、半剛性路面基層配合比設(shè)計向數(shù)字化跨出重要一步。本發(fā)明通過對高密實貧混凝土與水泥穩(wěn)定粒料組成材料配合比例的優(yōu)化——包括材料重量比例和材料顆粒直徑比例的優(yōu)化，3％水泥用量水泥穩(wěn)定粒料，強度可以達到10MPa以上。5％水泥劑量配制的貧混凝土，抗壓強度、抗彎拉強度都超過規(guī)范規(guī)定的“特重、重交通”相關(guān)要求。通過發(fā)明一種新的孔徑比例(≥2.4143倍比例)的標(biāo)準(zhǔn)篩，使通過小一級篩孔集料可以填充到大一級篩孔集料空隙中，方便地解決了集料間的顆粒填充問題。
文檔編號B07B1/46GK103182742SQ20121020364
公開日2013年7月3日 申請日期2012年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月10日
發(fā)明者王昱海, 喬東祥, 程紹俊, 鐵懷民, 李承毅, 李有貴, 王廣云, 馮增群, 曹紅衛(wèi), 侯慶軍, 鄭炳輝 申請人:王昱海, 喬東祥, 程紹俊, 鐵懷民, 李承毅, 李有貴, 王廣云, 馮增群, 曹紅衛(wèi), 侯慶軍, 鄭炳輝