專利名稱：粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料的級(jí)配方法及其骨架的檢驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定碎石和/或砂礫的優(yōu)選級(jí)配及其曲線的確定方法和對(duì)水泥穩(wěn)定粒料骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)方法，屬于水泥穩(wěn)定粒料路面基層領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
早在1937年美國(guó)加州成功鋪筑了3.2km水泥穩(wěn)定土公路路面基層。隨后一些國(guó)家先后研究和使用水泥穩(wěn)定粒料，包括巖石碎石、礦渣碎石、破碎礫石、砂礫等做公路和城市道路路面的基層。在國(guó)際上，有的稱水泥處治基層(CTB)，有的稱水泥結(jié)粒料(CBG)。我國(guó)常簡(jiǎn)稱水泥穩(wěn)定土，用做基層時(shí)，常用水泥穩(wěn)定級(jí)配集料并簡(jiǎn)稱水泥碎石或水泥砂礫。在20世紀(jì)80年代初以前，英國(guó)按抗壓強(qiáng)度大小將水泥結(jié)材料區(qū)分成貧混凝土，其七天齡期抗壓強(qiáng)度達(dá)15MPa，水泥結(jié)粒料基層和水泥穩(wěn)定土。1986年英國(guó)將水泥結(jié)材料統(tǒng)一命名為CBM1、CBM2、CBM3和CBM4。實(shí)際上CBM4相當(dāng)于原貧混凝土，七天齡期的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度R7，5個(gè)試件的R7＝15MPa，單個(gè)值＞10MPa。CBM3的R7，5個(gè)試件的R7＝10MPa，單個(gè)值＞6.5MPa。CBM2的R7，5個(gè)試件的R7＝7MPa，單個(gè)值＞4.5MPa。CBM1的R7，5個(gè)試件的R7＝4.5MPa，單個(gè)值＞2.5MPa。
僅CBM1和CBM2允許用廠拌或路拌，CBM3和CBM4必須用廠拌。CBM1用作底基層。
西班牙水泥結(jié)粒料用作基層時(shí)，要求R7＝6.0MPa。
在20世紀(jì)60年代，在北美使用水泥穩(wěn)定材料(含穩(wěn)定粒料、粒料土和土)做路面基層和底基層的面積約相當(dāng)于8萬千米雙車道公路。上世紀(jì)70年代初，我國(guó)在贊比亞等國(guó)的援建公路工程中開始研究和大量使用水泥穩(wěn)定粒料土做瀝青面層的基層。國(guó)內(nèi)遼寧省于1974年在沈扶公路上首次鋪筑了約10多千米長(zhǎng)水泥穩(wěn)定砂礫基層。1977年廣西自治區(qū)在公路上鋪筑了20多千米長(zhǎng)水泥穩(wěn)定砂礫和水泥穩(wěn)定角礫土基層。從80年代初開始，水泥穩(wěn)定粒料(碎石和砂礫)基層普遍用于高等級(jí)公路和一般公路瀝青路面和水泥混凝土路面的基層。
在水泥穩(wěn)定粒料基層的使用過程中，有的國(guó)家產(chǎn)生了一些質(zhì)量問題，并減少了應(yīng)用，或?qū)⑵浞诺较旅嬗米鞯谆鶎?，有的?guó)家則使用得相當(dāng)成功。在我國(guó)多數(shù)高速公路使用得成功，有的高速公路僅部分標(biāo)段使用得成功，有的高速公路產(chǎn)生了嚴(yán)重質(zhì)量問題。
造成水泥穩(wěn)定粒料基層質(zhì)量不好的原因是多方面的(1)級(jí)配或顆粒組成范圍過寬一些國(guó)家采用的集料級(jí)配范圍參見下表1，表1用水泥穩(wěn)定的集料的顆粒組成范圍

由表1看到，國(guó)外所用的級(jí)配范圍很寬，同一篩孔尺寸通過量的范圍常在20％～50％之間。
我國(guó)公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范中的級(jí)配范圍雖比表1中的縮小了很多，但也是過寬，參見下表2。
表2國(guó)內(nèi)路面基層施工規(guī)范的水泥粒料顆粒組成范圍表

表2中同一篩孔通過量的最大范圍為20％。
范圍過寬給施工單位提供了相當(dāng)大的自由度。認(rèn)為只要顆粒組成在此范圍內(nèi)都可以。實(shí)際上，粒料級(jí)配好次對(duì)水泥穩(wěn)定粒料的強(qiáng)度有顯著影響。
(2)沒有集料級(jí)配設(shè)計(jì)方法，也沒有集料級(jí)配合適與否的檢驗(yàn)方法。配出來的水泥粒料混合料是否合適則心中無數(shù)。只能等待力學(xué)性能試驗(yàn)做完后，才能知道集料級(jí)配是否是最合適的。缺乏必要的理論檢驗(yàn)方法，只能通過多次比較試驗(yàn)才能找到最適宜的集料級(jí)配和最經(jīng)濟(jì)的水泥用量。這需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)投入。
(3)對(duì)原材料(僅指粒料)沒有明確的規(guī)格，特別是沒有顆粒組成要求。我國(guó)僅要求將原材料分成3～4個(gè)大小不同的粒級(jí)，用這3～4個(gè)不同粒級(jí)的集料配成級(jí)配集料。按強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)確定水泥用量后，就開始生產(chǎn)。第一次確定的配合比可能一直用到工程結(jié)束都不再改變。但由于多種原因，購(gòu)置的原材料的顆粒組成在此過程中是不可能沒有變化的。從而造成所生產(chǎn)的水泥粒料的強(qiáng)度產(chǎn)生相當(dāng)大的變化。在施工現(xiàn)場(chǎng)，常發(fā)現(xiàn)不同位置取的鉆件的抗壓強(qiáng)度的大小可相差3～4倍。而且常發(fā)現(xiàn)基層取不出完整的鉆件。有的鉆件表層1～2cm是松散的，有的鉆件中間斷裂，有的鉆件下部松散，有的鉆件不成正常的圓柱體，而是橄欖核形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是為公路和城市道路路面的水泥穩(wěn)定粒料基層提供一種更有利于密實(shí)、強(qiáng)度高、敏感性小的粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料的級(jí)配方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是對(duì)利用上述方法級(jí)配的水泥穩(wěn)定粒料制成的試件骨架的密實(shí)結(jié)構(gòu)提供一種省時(shí)、省力和省錢的檢驗(yàn)方法。
本發(fā)明的粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料的級(jí)配方法包括如下步驟1.一種粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料基層集料的級(jí)配方法，其特征在于包括下列步驟(1)將集料分成粗集料、細(xì)集料和粉料(填料)三部分；(2)按水泥穩(wěn)定粒料的標(biāo)稱最大粒徑為19mm和26.5mm篩分粗集料待用；(3)篩分細(xì)集料將細(xì)集料石料篩分成粒徑為4.75mm～2.36mm、2.36mm～1.18mm、1.18mm～0.6mm、0.6mm～0.3mm、0.3mm～0.15mm、0.15mm～0.075mm六個(gè)粒級(jí)的細(xì)集料待用；(4)初選配合比以質(zhì)量百分比初選粗集料碎石58％～70％，細(xì)集料石料25％～40％，粉料3％～10％，三種集料含量之和等于100％；(5)計(jì)算粗集料各個(gè)篩孔粒料的通過質(zhì)量百分率，依據(jù)如下通式Pdi=A(diDmax)B]]>式中Pdi——某篩孔尺寸di的通過量(％)；Dmax——礦料的實(shí)際最大粒徑，即標(biāo)稱最大粒徑上面一個(gè)篩的篩孔尺寸(mm)；di——某篩孔尺寸(mm)；A、B——待定系數(shù)；以粗集料標(biāo)稱最大粒徑Dmax.n通過量為90％～100％間的某一個(gè)百分?jǐn)?shù)作為第一控制點(diǎn)，以粗集料最小粒徑通過量為30％～42％間的某一個(gè)百分?jǐn)?shù)作為第二控制點(diǎn)；用Dmax.n作為上述通式中的di，第一控制點(diǎn)作為通式中的Pdi，根據(jù)上述通式建立第一個(gè)方程；用粗集料最小粒徑作為通式中的di，用粗集料最小粒徑通過量，即第二個(gè)控制點(diǎn)作為通式中Pdi，根據(jù)上述通式建立第二個(gè)方程；上述第一個(gè)方程和第二個(gè)方程聯(lián)立，解此聯(lián)立方程，即可確定通式中的系數(shù)A、B的值，將A、B代入上述通式而得到一個(gè)確定粗集料級(jí)配的冪函數(shù)方程；然后用此冪函數(shù)計(jì)算從粗集料標(biāo)稱最大粒徑到粗集料最小粒徑各個(gè)篩孔的粒料通過質(zhì)量百分率；(6)計(jì)算細(xì)集料各個(gè)篩孔石料的通過質(zhì)量百分率以細(xì)集料最大粒徑作為通式中的Dmax和di，細(xì)集料最大粒徑通過量為30％～42％間的與第二個(gè)控制點(diǎn)相同的百分?jǐn)?shù)作為式中的Pdi，按照分步(5)中的通式建立第一個(gè)方程；以細(xì)集料最小粒徑作為式中的di，其通過量3％～10％之間的某一個(gè)百分?jǐn)?shù)，即第三個(gè)控制點(diǎn)，作為式中的Pdi，按照分步(5)中的通式建立第二個(gè)方程，即可確定上述通式中的系數(shù)A、B的值；將A、B代入上述通式即得到一個(gè)確定細(xì)集料級(jí)配的冪函數(shù)方程；然后計(jì)算從細(xì)集料最大粒徑到細(xì)集料最小粒徑各個(gè)篩孔細(xì)集料的通過質(zhì)量百分率；(7)將上述(5)和(6)分步計(jì)算得到的粗集料和細(xì)集料各個(gè)篩孔石料的通過的質(zhì)量百分率組合在一起，就得出粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料的集料級(jí)配曲線；相鄰兩個(gè)篩孔通過量之差即為某粒級(jí)石料在全部礦料中所占的質(zhì)量百分率；0.075mm篩孔的通過量即為粉料；(8)、根據(jù)水泥穩(wěn)定粒料試件中粗集料的孔隙率較細(xì)集料、粉料和有效水的體積之和大3％的要求，檢驗(yàn)并調(diào)整集料級(jí)配中的細(xì)集料和/或粉料；根據(jù)調(diào)整后的新配合比，用上述通式重新計(jì)算與新配合比相應(yīng)的集料級(jí)配曲線。
上述第(1)步中所述的三種集料的粒徑范圍分別為粉料的粒徑小于0.075mm，細(xì)集料為0.075mm～4.75mm，粗集料為4.75mm～實(shí)際最大粒徑。
上述粗集料的粒徑進(jìn)一步細(xì)分為對(duì)于CBG-25，分成粒級(jí)為26.5mm～19mm、19mm～16mm、16mm～13.2mm、13.2mm～9.5mm、9.5mm～4.75mm五個(gè)粒級(jí)或26.5mm～19mm、19mm～13.2mm、13.2mm～9.5mm、9.5mm～4.75mm四個(gè)粒級(jí)待用；對(duì)于CBG-20，分成粒級(jí)為19mm～16mm、16mm～13.2mm、13.2mm～9.5mm、9.5mm～4.75mm四個(gè)粒級(jí)待用。
對(duì)利用上述方法級(jí)配的水泥穩(wěn)定粒料制成的試件的骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)提供一種檢驗(yàn)方法主要是根據(jù)水泥穩(wěn)定粒料七天齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度符合要求的水泥劑量，用重型擊實(shí)試驗(yàn)方法確定水泥穩(wěn)定粒料的最佳含水量和最大干密度；檢驗(yàn)在最佳含水量和實(shí)際干密度狀況下試件的空氣率；此空氣率可設(shè)為3％。具體包括如下步驟(1)用重型擊實(shí)試驗(yàn)法做不同水泥劑量三種混合料的擊實(shí)試驗(yàn)，確定不同水泥劑量混合料的最佳含水量Wo和最大干密度γd.max。
(2)按7天齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)R7＝3～6MPa，試驗(yàn)確定合適的水泥劑量，對(duì)于CBG-25制作高∶直徑為15cm∶15cm的圓柱體試件，對(duì)于CBG-20制作高∶直徑為10cm∶10cm的圓柱體試件，試件的密度為100％～102％重型擊實(shí)試驗(yàn)法的最大干密度，含水量為重型擊實(shí)試驗(yàn)法的最佳含水量；試件數(shù)量CBG-20為9個(gè)，CBG-25為13個(gè)；試件在規(guī)定溫度下保濕養(yǎng)生六天，浸水一天后做無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)；計(jì)算試驗(yàn)結(jié)果的平均值R7和變異系數(shù)Cv。按《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定用下式判定需采用的R7與水泥劑量R‾7≥Rd(1-ZαCv)]]>式中Zα---正態(tài)分布表中的值，取1.645(3)根據(jù)粗集料的孔隙率與細(xì)集料、粉料、水泥及有效水的體積之和，此和可稱做水泥砂漿，相等的要求或水泥砂漿略小于粗集料的孔隙率(不超過3％)，檢驗(yàn)并調(diào)整上述集料級(jí)配中的細(xì)集料和/或粉料；根據(jù)調(diào)整后的新配合比，用上述方法重新確定與新配合比相應(yīng)的集料級(jí)配曲線。
檢驗(yàn)方法，其特征在于包括如下步驟(1)確定粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料各粒級(jí)石料的原始數(shù)據(jù)，根據(jù)粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料的級(jí)配方法列出集料級(jí)配曲線，并計(jì)算從粗集料最大粒徑到粉料各個(gè)粒級(jí)石料的含量百分率；列出試驗(yàn)得到的各個(gè)粒級(jí)石料的毛體積密度Gb和粉料的視密度Ga.po及水泥的視密度Ga.c(g/cm3)；計(jì)算并列出粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料中粗集料的含量百分率Pca(％)；細(xì)集料的含量百分率Pfa(％)，粉料的含量百分率Ppo(％)，水泥的劑量Pc(％)試件的最佳含水量W0和最大干密度γd.max。
(2)分解分析實(shí)際密度的試件，其具體包括如下分步1)確定粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料的原始數(shù)據(jù)除上述(1)中所列的數(shù)據(jù)外，還需要計(jì)算粗集料的毛體積密度Gb.ca、細(xì)集料的毛體積密度Gb.fa2)計(jì)算基本數(shù)據(jù)用水泥穩(wěn)定粒料的實(shí)際干密度計(jì)算試件中全部集料的質(zhì)量MMA、粗集料的質(zhì)量MCA、細(xì)集料的質(zhì)量MFA、粉料的質(zhì)量MPO、水泥的質(zhì)量MC、有效水的質(zhì)量MWe；
全部集料的質(zhì)量MMA＝γd÷(1+Pc)、粗集料的質(zhì)量MCA＝Pca×MMA、細(xì)集料的質(zhì)量MFA＝Pfa×MMA、粉料的質(zhì)量MPO＝Ppo×MMA、水泥的質(zhì)量MC＝Pc×MMA和有效水的質(zhì)量We.
3)計(jì)算判斷用數(shù)據(jù) 有效水的體積We計(jì)算結(jié)果應(yīng)符合下式要求VCA=MFAGb.fa+MPOGa.po+MCGa.c+We+3%]]>以上各項(xiàng)計(jì)算全都以小數(shù)計(jì)，4)判斷如果上式中等號(hào)右側(cè)的值等于等號(hào)左側(cè)的值，則水泥穩(wěn)定粒料的集料級(jí)配屬于粗集料斷級(jí)配密實(shí)結(jié)構(gòu)；如果等號(hào)右側(cè)的值小于等號(hào)左側(cè)的值，應(yīng)當(dāng)增加細(xì)集料和/或粉料的含量；反之，如果等號(hào)右側(cè)的值大于等號(hào)左側(cè)的值，應(yīng)當(dāng)減少細(xì)集料和/或粉料的含量。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1.利用本發(fā)明的集料級(jí)配方法，可以方便地計(jì)算得粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料的級(jí)配曲線，避免了以往全憑經(jīng)驗(yàn)確定集料級(jí)配的做法。
2.利用本發(fā)明的粗集料骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)方法，既可以使所用級(jí)配的水泥穩(wěn)定粒料成為骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，滿足使用性能的要求，又可以避免通過大量試驗(yàn)摸索前進(jìn)的過程，達(dá)到省時(shí)、省力、節(jié)約資金。
3.本發(fā)明提供的集料級(jí)配檢驗(yàn)方法可使使用者方便地檢驗(yàn)新的集料級(jí)配是否符合骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料級(jí)配方法，具體包括下列步驟(一)確定粗集料斷級(jí)配水泥穩(wěn)定粒料的級(jí)配曲線(1)將集料分成三部分，即實(shí)際最大粒徑～4.75mm為粗集料，4.75mm～0.075mm為細(xì)集料，＜0.075mm為粉料；(2)按標(biāo)稱最大粒徑篩分粗集料對(duì)于CBG-25，分成粒級(jí)為26.5mm～19mm、19mm～16mm、16mm～13.2mm、13.2mm～9.5mm、9.5mm～4.75mm五個(gè)粒級(jí)或26.5mm～19mm、19mm～13.2mm、13.2mm～9.5mm、9.5mm～4.75mm四個(gè)粒級(jí)待用；對(duì)于CBG-20，分成粒級(jí)為19mm～16mm、16mm～13.2mm、13.2mm～9.5mm、9.5mm～4.75mm四個(gè)粒級(jí)待用；(3)篩分細(xì)集料將細(xì)集料篩分成粒徑為4.75mm～2.36mm、2.36mm～1.18mm、1.18mm～0.6mm、0.6mm～0.3mm、0.3mm～0.15mm、0.15mm～0.075mm六個(gè)粒級(jí)的細(xì)集料待用；(4)選取配料比以質(zhì)量百分比選取粗集料碎石58％～70％，選取細(xì)集料石料25％～40％，選取填料3％～10％，三種集料含量之和等于100％；(5)計(jì)算粗集料各個(gè)篩孔碎石的通過質(zhì)量百分率，依據(jù)如下通式Pdi=A(diDmax)B]]>式中Pdi——某篩孔尺寸di的通過量(％)Dmax——礦料的實(shí)際最大粒徑(mm)di——某篩孔尺寸(mm)A、B——系數(shù)以粗集料標(biāo)稱最大粒徑Dmax.n通過量為90％～100％間的某一個(gè)百分?jǐn)?shù)作為第一控制點(diǎn)，以粗集料最小粒徑通過量為30％～42％間的某一個(gè)百分?jǐn)?shù)作為第二控制點(diǎn)；用Dmax.n作為上述通式中的di，第一控制點(diǎn)作為通式中的Pdi，根據(jù)上述通式建立第一個(gè)方程；用粗集料最小粒徑作為通式中的di，用粗集料最小粒徑通過量，即第二個(gè)控制點(diǎn)作為通式中Pdi，根據(jù)上述通式建立第二個(gè)方程；上述第一個(gè)方程和第二個(gè)方程聯(lián)立，解此聯(lián)立方程，即可確定通式中的系數(shù)A、B的值，將A、B代入上述通式得到一個(gè)確定粗集料級(jí)配的冪函數(shù)方程；用此冪函數(shù)方程計(jì)算從粗集料標(biāo)稱最大粒徑到粗集料最小粒徑各個(gè)篩孔的碎石通過質(zhì)量百分率；(6)計(jì)算細(xì)集料各個(gè)篩孔石料的通過質(zhì)量百分率。按照分步驟(5)中的通式，以細(xì)集料最大粒徑作為通式中的Dmax和第一個(gè)方程中的di，細(xì)集料最大粒徑的通過量30％～42％間的與計(jì)算粗集料級(jí)配采用的第二個(gè)控制點(diǎn)相同的數(shù)作為控制點(diǎn)，即通式中的Pdi建立第一個(gè)方程；以細(xì)集料最小粒徑作為通式中的di，細(xì)集料最小粒徑通過量3％～10％之間的某一個(gè)數(shù)作為第三個(gè)控制點(diǎn)，即通式中的Pdi建立第二個(gè)方程。第一個(gè)方程與第二個(gè)方程聯(lián)立，解此聯(lián)立方程，確定上述通式中的系數(shù)A、B的值，得到一個(gè)計(jì)算細(xì)集料各個(gè)篩孔通過質(zhì)量百分率的冪函數(shù)方程。用此冪函數(shù)方程計(jì)算從細(xì)集料最大粒徑到細(xì)集料最小粒徑各個(gè)篩孔細(xì)集料的通過質(zhì)量百分率；(7)將上述分步(5)和(6)計(jì)算得到的粗集料、細(xì)集料各個(gè)篩孔石料和粉料的通過質(zhì)量百分率接合在一起，就得到粗集料斷級(jí)配水泥穩(wěn)定粒料的級(jí)配曲線；相鄰兩個(gè)篩孔通過量之差即為某粒級(jí)石料在全部礦料中所占的質(zhì)量百分率；0.075mm篩孔的通過量即為粉料。
(8)、根據(jù)水泥穩(wěn)定粒料試件中粗集料的孔隙率較細(xì)集料、粉料和有效水的體積之和大3％的要求，檢驗(yàn)并調(diào)整集料級(jí)配中的細(xì)集料和/或粉料；根據(jù)調(diào)整后的新配合比，用上述通式重新計(jì)算與新配合比相應(yīng)的集料級(jí)配曲線。
(二)粗集料斷級(jí)配骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)水泥穩(wěn)定粒料級(jí)配的檢驗(yàn)。
本發(fā)明所述的粗集料斷級(jí)配骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)水泥穩(wěn)定粒料級(jí)配的檢驗(yàn)方法稱VCACG法。它是對(duì)已做混合料組成設(shè)計(jì)得到的強(qiáng)度符合要求的水泥劑量試件進(jìn)行檢驗(yàn)，確定其是否為骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)。檢驗(yàn)具體包括下列步驟(1)確定粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料各粒級(jí)集料的原始數(shù)據(jù)列出步驟(一)得到的集料級(jí)配曲線，并計(jì)算出從粗集料最大粒徑到粉料各個(gè)粒級(jí)石料的含量百分率；通過石料的密度試驗(yàn)得到從粗集料最大粒徑到細(xì)集料最小粒徑各個(gè)粒級(jí)石料的毛體積密度Gb.a和粉料的視密度Ga.PO(g/cm3)，通過水泥密度試驗(yàn)得到水泥的密度Gc(g/cm3)；計(jì)算并列出粗集料斷級(jí)配水泥穩(wěn)定粒料中粗集料的含量百分率Pca(％)；細(xì)集料的含量百分率Pfa(％)，粉料的含量百分率Ppo(％)，計(jì)算并列出粗集料的毛體積密度Gb.ca(g/cm3)和細(xì)集料的毛體積密度Gb.fa(g/cm3)；(2)用不同水泥劑量的混合料做重型擊實(shí)試驗(yàn)，確定水泥混合料的最佳含水量與最大干密度；(3)做不同水泥劑量混合料的圓柱體試件，試件的含水量為最佳含水量，試件的干密度為100％～102％最大干密度，養(yǎng)生后做無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，確定強(qiáng)度符合要求的水泥劑量；
(4)對(duì)強(qiáng)度符合要求的水泥穩(wěn)定粒料試件，用其實(shí)際干密度和最佳含水量進(jìn)行分解分析；根據(jù)水泥穩(wěn)定粒料試件中粗集料的孔隙率略大于細(xì)集料、粉料、水泥和有效水(We)的體積之和的要求(不超過3％)，即VCA＝VOLFA+VOLPO+VOLC+VOLWe分別計(jì)算粗集料的孔隙率(式中等號(hào)左側(cè))，細(xì)集料、粉料、水泥和有效水的體積之和(等號(hào)右側(cè))；有效水的質(zhì)量We應(yīng)為最佳含水量Wo-水泥水化作用需要的水Wb。
(5)如果上式中等號(hào)左側(cè)的值大于等號(hào)右側(cè)的值不超過3％，說明由細(xì)集料、粉料、水泥和有效水組成的體積不能填滿粗集料的孔隙，該粗集料斷級(jí)配水泥穩(wěn)定粒料級(jí)配形成的骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)還有3％空氣率，由此構(gòu)成的水泥穩(wěn)定粒料符合要求；反之，如果等號(hào)左側(cè)的值小于等號(hào)右側(cè)的值，說明粗集料的孔隙不能容納由細(xì)集料、粉料和自由水組成的水泥砂膠。如小的值超過1％，則形成的骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)將被水泥砂膠撐開，甚至粗集料懸浮于水泥砂膠中。由此構(gòu)成的水泥穩(wěn)定粒料的強(qiáng)度會(huì)受到不利影響，基層的表面粗糙度會(huì)變小，從而影響層間粘結(jié)。應(yīng)減少細(xì)集料或粉料的含量；根據(jù)調(diào)整后的新配合比，用上述通式重新計(jì)算與新配合比相應(yīng)的礦料級(jí)配曲線。然后重做水泥混合料的組成設(shè)計(jì)，確定符合強(qiáng)度要求的水泥劑量。
權(quán)利要求
1.一種粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料基層集料的級(jí)配方法，其特征在于包括下列步驟(1)將集料分成粗集料、細(xì)集料和粉料三部分；(2)按水泥穩(wěn)定粒料的標(biāo)稱最大粒徑為19mm和26.5mm篩分粗集料待用；(3)篩分細(xì)集料將細(xì)集料石料篩分成粒徑為4.75mm～2.36mm、2.36mm～1.18mm、1.18mm～0.6mm、0.6mm～0.3mm、0.3mm～0.15mm、0.15mm～0.075mm六個(gè)粒級(jí)的細(xì)集料待用；(4)初選配合比以質(zhì)量百分比初選粗集料碎石58％～70％，細(xì)集料石料25％～40％，粉料3％～10％，三種集料含量之和等于100％；(5)計(jì)算粗集料各個(gè)篩孔粒料的通過質(zhì)量百分率，依據(jù)如下通式Pdi=A(diDmax)B]]>式中Pdi——某篩孔尺寸di的通過量(％)；Dmax——礦料的實(shí)際最大粒徑，即標(biāo)稱最大粒徑上面一個(gè)篩的篩孔尺寸(mm)；di——某篩孔尺寸(mm)；A、B——待定系數(shù)；以粗集料標(biāo)稱最大粒徑Dmax.n通過量為90％～100％間的某一個(gè)百分?jǐn)?shù)作為第一控制點(diǎn)，以粗集料最小粒徑通過量為30％～42％間的某一個(gè)百分?jǐn)?shù)作為第二控制點(diǎn)；用Dmax.n作為上述通式中的di，第一控制點(diǎn)作為通式中的Pdi，根據(jù)上述通式建立第一個(gè)方程；用粗集料最小粒徑作為通式中的di，用粗集料最小粒徑通過量，即第二個(gè)控制點(diǎn)作為通式中Pdi，根據(jù)上述通式建立第二個(gè)方程；上述第一個(gè)方程和第二個(gè)方程聯(lián)立，解此聯(lián)立方程，即可確定通式中的系數(shù)A、B的值，將A、B代入上述通式而得到一個(gè)確定粗集料級(jí)配的冪函數(shù)方程；然后用此冪函數(shù)計(jì)算從粗集料標(biāo)稱最大粒徑到粗集料最小粒徑各個(gè)篩孔的粒料通過質(zhì)量百分率；(6)計(jì)算細(xì)集料各個(gè)篩孔石料的通過質(zhì)量百分率以細(xì)集料最大粒徑作為通式中的Dmax和di，細(xì)集料最大粒徑通過量為30％～42％間的與第二個(gè)控制點(diǎn)相同的百分?jǐn)?shù)作為式中的Pdi，按照分步(5)中的通式建立第一個(gè)方程；以細(xì)集料最小粒徑作為式中的di，其通過量3％～10％之間的某一個(gè)百分?jǐn)?shù)，即第三個(gè)控制點(diǎn)，作為式中的Pdi，按照分步(5)中的通式建立第二個(gè)方程，即可確定上述通式中的系數(shù)A、B的值；將A、B代入上述通式即得到一個(gè)確定細(xì)集料級(jí)配的冪函數(shù)方程；然后計(jì)算從細(xì)集料最大粒徑到細(xì)集料最小粒徑各個(gè)篩孔細(xì)集料的通過質(zhì)量百分率；(7)將上述(5)和(6)分步計(jì)算得到的粗集料和細(xì)集料各個(gè)篩孔石料的通過的質(zhì)量百分率組合在一起，就得出粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料的集料級(jí)配曲線；相鄰兩個(gè)篩孔通過量之差即為某粒級(jí)石料在全部礦料中所占的質(zhì)量百分率；0.075mm篩孔的通過量即為粉料；(8)、根據(jù)水泥穩(wěn)定粒料試件中粗集料的孔隙率較細(xì)集料、粉料和有效水的體積之和大3％的要求，檢驗(yàn)并調(diào)整集料級(jí)配中的細(xì)集料和/或粉料；根據(jù)調(diào)整后的新配合比，用上述通式重新計(jì)算與新配合比相應(yīng)的集料級(jí)配曲線。
2.如權(quán)利要求1所述的粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料的級(jí)配方法，其特征在于第1步中所述的三種集料的粒徑范圍分別為粉料的粒徑小于0.075mm，細(xì)集料為0.075mm～4.75mm，粗集料為4.75mm～實(shí)際最大粒徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料的級(jí)配方法，其特征在于所述粗集料的粒徑進(jìn)一步篩分為對(duì)于CBG-25，分成粒級(jí)為26.5mm～19mm、19mm～16mm、16mm～13.2mm、13.2mm～9.5mm、9.5mm～4.75mm五個(gè)粒級(jí)或26.5mm～19mm、19mm～13.2mm、13.2mm～9.5mm、9.5mm～4.75mm四個(gè)粒級(jí)待用；對(duì)于CBG-20，分成粒級(jí)為19mm～16mm、16mm～13.2mm、13.2mm～9.5mm、9.5mm～4.75mm四個(gè)粒級(jí)待用。
4.權(quán)利1的粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料集料級(jí)配的檢驗(yàn)方法，其特征在于根據(jù)水泥穩(wěn)定粒料七天齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度符合要求的水泥劑量，用重型擊實(shí)試驗(yàn)方法確定水泥穩(wěn)定粒料的最佳含水量和最大干密度；檢驗(yàn)在最佳含水量和實(shí)際干密度狀況下試件的空氣率；此空氣率可設(shè)為3％。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料集料級(jí)配的檢驗(yàn)方法，其特征在于包括如下步驟(1)確定粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料各粒級(jí)石料的原始數(shù)據(jù)，根據(jù)粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料的級(jí)配方法列出集料級(jí)配曲線，并計(jì)算從粗集料最大粒徑到粉料各個(gè)粒級(jí)石料的含量百分率；列出試驗(yàn)得到的各個(gè)粒級(jí)石料的毛體積密度Gb與表干密度Gsd和粉料的視密度Ga.po及水泥的視密度Ga.c(g/cm3)；計(jì)算并列出粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料中粗集料的含量百分率Pca(％)；細(xì)集料的含量百分率Pfa(％)，粉料的含量百分率Ppo(％)，水泥的劑量Pc(％)試件的最佳含水量W0和最大干密度γdmax。(2)分解分析實(shí)際密度的試件，其具體包括如下分步1)確定粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料的原始數(shù)據(jù)除上述(1)中所列的數(shù)據(jù)外，還需要計(jì)算粗集料的毛體積密度Gb.ca、細(xì)集料的毛體積密度Gb.fa；2)計(jì)算基本數(shù)據(jù)用水泥穩(wěn)定粒料的實(shí)際干密度計(jì)算試件中全部集料的質(zhì)量MMA、粗集料的質(zhì)量MCA、細(xì)集料的質(zhì)量MFA、粉料的質(zhì)量MPo、水泥的質(zhì)量MC、有效水的質(zhì)量Mwe；全部集料的質(zhì)量MMA＝γd÷(1+Pc)、粗集料的質(zhì)量MCA＝Pca×MMA、細(xì)集料的質(zhì)量MFA＝Pfa×MMA、粉料的質(zhì)量MPO＝Ppo×MMA、水泥的質(zhì)量MC＝Pc×MMA和有效水的質(zhì)量We.3)計(jì)算判斷用數(shù)據(jù)粗集料的孔隙率VCA=1-MGAGb·ca]]>細(xì)集料的體積 粉料的體積 水泥的體積 有效水的體積We計(jì)算結(jié)果應(yīng)符合下式要求VCA=MFAGb·fa+MPOGa.po+MCGa.c+We+3%]]>以上各項(xiàng)計(jì)算全都以小數(shù)計(jì).4)判斷如果上式中等號(hào)右側(cè)的值等于等號(hào)左側(cè)的值，則水泥穩(wěn)定粒料的集料級(jí)配屬于粗集料斷級(jí)配密實(shí)結(jié)構(gòu)；如果等號(hào)右側(cè)的值小于等號(hào)左側(cè)的值，應(yīng)當(dāng)增加細(xì)集料和/或粉料的含量；反之，如果等號(hào)右側(cè)的值大于等號(hào)左側(cè)的值，應(yīng)當(dāng)減少細(xì)集料和/或粉料的含量。
全文摘要
本發(fā)明主要是為公路和城市道路路面的水泥穩(wěn)定粒料基層提供一種有利于密實(shí)、強(qiáng)度高、敏感性小的粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料的級(jí)配方法。通過計(jì)算粗集料各個(gè)篩孔粒料的通過質(zhì)量百分率，計(jì)算細(xì)集料各個(gè)篩孔石料的通過質(zhì)量百分率，將得到的粗集料和細(xì)集料各個(gè)篩孔石料的通過的質(zhì)量百分率組合在一起，就得出粗集料斷級(jí)配密實(shí)水泥穩(wěn)定粒料的集料級(jí)配曲線，避免了以往全憑經(jīng)驗(yàn)確定集料級(jí)配而難以保證公路質(zhì)量的做法。還為試件骨架的密實(shí)結(jié)構(gòu)提供一種省時(shí)、省力、省錢和使用方便的檢驗(yàn)方法，根據(jù)試件的情況，及時(shí)調(diào)整集料級(jí)配中的細(xì)集料和/或粉料的新配合比，使公路的設(shè)計(jì)在確保施工質(zhì)量的前提下達(dá)到省時(shí)、省力和節(jié)約資金。
文檔編號(hào)G01N33/38GK1916282SQ20061008617
公開日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2006年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月7日
發(fā)明者沙慶林 申請(qǐng)人:沙慶林