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水稳配合比设计报告

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2020年4月19日
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设 计 报 告

设计项目： 省道xx段改建工程1标北段
水泥稳定碎石基层混合料配合比设计报告

委托单位： xx交通运输局

报告日期： 二〇一〇年六月十八日

xx大学道路与铁道工程研究所
一、概述
受如xx交通运输局委托，xx大学道路与铁道工程研究所承担了225省道xx段改建工程1标北段抗裂型水泥稳定碎石基层目标配合比设计工作。
集料为现场取样，分为1#(9.5～31.5mm)、2#(4.75～9.5mm）、3#(2.36～4.75mm)、4#(0～2.36mm)四档集料。水泥为施工单位送样，为江苏磊达产P.O42.5缓凝水泥。
主要设计依据：
《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51- ）
《公路基层施工技术规范》（JTJ034- ）
《公路工程集料试验规程》（JTG E42- ）
《公路土工试验规程》（JTG E40- ）
《225省道xx改建工程水稳碎石基层施工质量管理手册》
采用的主要试验仪器有：压力试验机、重型击实仪、脱模机、电子天平、烘箱、方孔筛等。
二、设计过程
1．各种矿料的筛分结果
表2-1 各种矿料的筛分试验结果表
筛孔尺寸 （mm）
矿料
通 过 方 孔 筛 的 百 分 率 （%）
31.5
26.5
19.0
9.5
4.75
2.36
0.6
0.075
1# 料
96.7
83.4
38.9
1.3
0.7
0.7
0.6
0.5
2# 料
100.0
100.0
100.0
69.5
8.7
2.1
1.9
1.5
3# 料
100.0
100.0
100.0
100.0
77.5
23.0
9.8
5.6
4# 料
100.0
100.0
100.0
100.0
98.8
79.6
40.1
17.2
2．水泥稳定碎石混合料级配要求
表2-2 水泥稳定碎石混合料级配范围要求
筛孔（mm）
31.5
26.5
19.0
9.5
4.75
2.36
0.6
0.075
上限（％）
100
100
86
62
42
30
15
5
下限（％）
100
95
68
44
27
18
8
0
3．级配设计
依据《XX改建工程水泥稳定碎石基层施工质量管理手册》的设计要求，水泥用量选择了3.5%、4.0%、4.5%三种，进行了重型击实试验和无侧限抗压强度试验。表2-3为设计级配，图1为级配曲线图。
表2-3 级配的矿料比例和合成级配
级配类型
1#:2#:3#:4#
经过下列筛孔（方孔筛，mm）的质量百分率(%)
31.5
26.5
19.0
9.5
4.75
2.36
0.6
0.075
30:36:15:19
99.0
95.0
81.7
59.4
33.7
19.5
10.0
4.8
0 0.075 0.6 2.36 4.75 9.5 19.0 26.5 31.5

图1 水泥稳定碎石混合料级配曲线图
4．含水量、干密度试验
设计水泥剂量分别为3.5%、4.0%、4.5%，采用重型击实成型法确定各组水泥稳定碎石混合料的最佳含水量和最大干密度。各水泥剂量下的最佳含水量与最大干密度之间的关系曲线如图2、图3、图4所示，试验结果汇总如表2-4所示。

图2 水泥剂量3.5%含水量和干密度关系 图3 水泥剂量4.0%含水量和干密度关系
图4 水泥剂量4.5%下的含水量和干密度的关系曲线图
表2-4 水泥稳定碎石混合料击实试验结果汇总表
水泥剂量（%）
试验项目
3.5
4.0
4.5
最佳含水量(%)
4.5
4.6
4.7
最大干密度(g/cm3)
2.282
2.315
2.356
6．强度试验
根据确定的最佳含水量和最大干密度，拌制水泥稳定碎石混合料，采用静压法按压实度（98%）成型无侧限抗压强度试件。在标准条件下养护6天，浸水1天后取出，进行无侧限抗压强度。试验结果见表2-5。
表2-5 水泥稳定碎石混合料7天静压成型强度试验结果
水泥剂量（%）
试验项目
3.5
4.0
4.5
强度平均值（MPa）
4.01
4.47
5.05
偏差系数（%）
8.2
7.2
7.4
强度代表值（MPa）
3.47
3.94
4.44
根据抗裂型水泥稳定碎石基层施工指导意见中关于静压法成型强度代表值应大于3.5MPa的技术要求，考虑到水泥稳定碎石的拌和以及现场摊铺施工控制精度有限，且存在较大的变异性，参照以往的经验，综合考虑本次成型方法所得强度试验结果，水泥稳定碎石混合料的设计水泥剂量取为4.0％。
三、设计结论
225省道如东段改建工程1标北段水泥稳定碎石基层混合料目标配合比的试验结果汇总如下：
表3-1 水泥稳定碎石目标配合比设计结果
混合料类型
下列各种材料所占比例（%）
水泥用量（%）
最大干密度(g/cm3)
最佳含水量（%）
1#
2#
3#
4#
抗裂型水稳
30
36
15
19
4.0
2.315
4.6
综上所述，该水泥稳定碎石混合料水泥用量较低、强度性能良好，可用于水泥稳定碎石基层的施工指导。
根据相关研究成果，振动成型法设计得到的水稳碎石混合料指标与现场施工具有较好的一致性，而振动成型法获得的混合料最大干密度一般为静压成型法的1.02~1.04倍，根据本项目特点及相关经验，作为现场施工控制参数，建议采用设计结果1.03倍控制现场压实度。