水泥稳定碎石基层设计说明.doc

底基层水泥稳定碎石配合比设计说明
一、设计依据
1、《公路路面基层施工技术细则》JTG/T F20-2015
2、 《公路工程集料试验规程》JTG E42-2005
3、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTG E51-2009
4、《公路水泥稳定碎石基层振动成型法施工技术规范》DB33/T 836-2011
5、龙游县沿江公路工程《两阶段施工图设计》
二、原材料性质检测
水泥稳定碎石基层配合比设计采用原材料为：
粗集料：采用兰溪诸葛白云岩矿加工厂生产的（19～31.5）mm碎石、（9.5～19）mm碎石、（4.75～9.5）mm碎石。(技术数据见附表）
细集料：采用兰溪诸葛白云岩矿加工厂生产的石屑。(技术数据见附表）
水泥：采用常山江山虎水泥有限公司生产的P.O42.5。(技术数据见附表）
水泥稳定碎石底基层矿料级配设计前，依据《公路工程集料料试验规程》JTG E42-2005，对碎石及石屑采用水洗法进行筛分，各档矿料筛分结果见表1。

表1 各种矿料水洗筛分结果
矿 料
通过以下各筛孔（mm）质量百分率（%）
31.5 mm
19mm
9.5mm
4.75 mm
2.36 mm
0.6mm
0.075 mm
（19～31.5）mm
100.0
8.7
0.6
0.4
0.4
0.4
0.4
（9.5～19）mm
100.0
94.9
7.6
0.9
0.6
0.6
0.5
（4.75～9.5）mm
100.0
100.0
94.7
9.5
1.3
0.8
0.7
石屑
100.0
100.0
100.0
99.5
69.6
34.6
8.4
备 注
/
三、矿料级配设计
根据矿料水洗筛分试验结果，依据设计文件要求，进行矿料级配的设计。为了使水泥稳定碎石在保证力学强度的前提下，尽量减少其温缩、干缩开裂，同时提高其抗冲刷能力，矿料级配设计时，应增加混合料中粗集料含量，并限制粉料用量。本次矿料级配设计采用骨架密实型结构，具体级配设计结果见表2，矿料合成级配曲线图见下图。
表2 矿料级配组成设计
材料
参配比例
筛 孔 尺 寸 (mm)
31.5
19
9.5
4.75
2.36
0.6
0.075
通过质量百分率（%）
原材料
级配
（19～31.5）mm
21%
100.0
8.7
0.6
0.4
0.4
0.4
0.4
（9.5～19）mm
29%
100.0
94.9
7.6
0.9
0.6
0.6
0.5
（4.75～9.5mm
20%
100.0
100.0
94.7
9.5
1.3
0.8
0.7
石屑
30%
100.0
100.0
100.0
99.5
69.6
34.6
8.4
合成级配
100.0
79.3
51.2
32.1
21.5
10.9
2.8
设计要求级配上限值
100.0
85
54
35
26
15
5
设计要求级配下限值
100.0
75
42
25
16
8
0
级配中值
100.0
80
48
30
21
11.5
2.5

合成级配曲线

四、最佳含水率、最大干密度的确定
依据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》DB33/T 836-2011要求,采用振动压实方法，确定设计矿料级配的最佳含水率及最大干密度。
4.1 振动试验仪参数设置
振动试验仪为上置式振动压实设备，可近似模拟振动压路机在材料表面的作业状况，其仪器参数见表3。
表3 振动试验仪参数设置
振动频率
（Hz）
偏心块夹角
（°）
激振力
（N）
面压力
(MPa)
振幅
(mm)
振动时间*
(min:second)
30
60
6800
0.1
1.4
3:30
备 注
1. 中等含水量以压头回弹跳起达到耦合状态为振动时间控制条件；
2. 较高含水量以试件挤出浆体状态为振动时间控制条件。
3. 振动压实效果以+30s高度无变化，制备成型试件里碎石无击破现象。

4.2 最佳含水率、最大干密度确定
按照表3中的振动参数，采用振动压实成型方法，分别按3%、4%、5%、6%和7%五个不同用水量确定水泥剂量为2.5%、3.0%、3.5%的最佳含水率和最大干密度。
以含水量为横坐标，以干密度为纵坐标，在普通直角坐标系上绘制不同水泥剂量下的含水量-干密度关系曲线，凸形曲线顶点对应的含水量及干密度即为最佳含水率和最大干密度。不同水泥剂量下的最佳含水率及最大干密度检测结果见表

表4 不同水泥剂量下的最佳含水量及最大干密度
水泥剂量（%）
2.5
3.0
3.5
最佳含水量（%）
4.5
4.8
5.1
最大干密度（g/cm3）
2.340
2.356
2.372
五、7天无侧限抗压强度检测
根据振动试验结果，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTG E51-2009试验方法，采用设计预选的2.5%、3.0%、3.5%三个水泥剂量分别做无侧限抗压强度试验，成型试件按照97%的压实度控制。将成型好的试件用塑料袋包裹后放在标准养护室养生7天，养生温度为20℃，相对湿度为大于95%，在养生的最后一天（第七天）将试件浸水。不同水泥剂量下的无侧限抗压强度检测结果见表5。
表5 无侧限抗压强度试验结果
水泥剂量（%）
平均抗压强度
（MPa）
标准差
（MPa）
变异系数
（%）
强度
代表值
Rc0.90(MPa)
强度
要求值
Rd（MPa）
备注
2.5
3.1
0.14
4.52
4.2
≥4.0
不满足
3.0
4.5
0.32
7.11
4.4
≥4.0
满足
3.5
4.9
0.47
9.59
4.6
≥4.0
满足

六、 配合比的选用
根据无侧限抗压强度检测结果可知：水泥剂量3.0%、3.5%时，试件的90%概率的强度代表值RC0.90均大于图纸设计要求值4.0 Mpa。综合考虑工程情况，现场施工拌和及施工不均匀性，推荐该底基层配合比水泥剂量采用3.0%。
表6 水泥稳定碎石混合料配合比设计结果
矿料比例（%）
水泥剂量（%）
最佳
含水率
（%）
最大
干密度
（g/cm3）
(19～31.5)
mm
(9.5～19)
mm
（4.75～9.5)
mm
石屑
21
29
20
30
3.0
4.8
2.356

七﹑基层配合比设计确定
底基层配合比水泥剂量采用3.0%， EDTA耗量9.0ml
集料掺配比例为（19~31.5）mm碎石:(9.5~19)mm碎石:(4.75~9.5)mm碎石:石屑
=21%：29%：20%：30%
击实标准为 Pdmax=2.356g/cm3、 W=4.8%