水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計(jì)

1、水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計(jì)1.概述 四川毛灘電站位于四川夾江縣順河鄉(xiāng)境內(nèi)的青衣江干流上，是千佛巖電站至青衣江匯口河段推薦的兩級規(guī)劃方案中的第一級。采用河床式長尾水渠開發(fā)方式，工程開發(fā)任務(wù)為發(fā)電，兼顧灌溉、防洪、城鎮(zhèn)工業(yè)、生活及景觀用水。 左岸防洪堤道路瀝青路面工程施工樁號為左防K2+101.7K6+574.76，全長4473米，路面寬度為59.3米。道路設(shè)計(jì)采用水泥穩(wěn)定碎石基層厚20cm、面層采用瀝青混凝土路面，厚度為10cm，分兩層施工，用攤鋪機(jī)攤鋪，壓路機(jī)碾壓、成型。2. 配合比設(shè)計(jì)依據(jù)：2.1公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范JTJ034-2000；2.2公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程JTJ057

2、-94；2.3水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法GB/T17671-19992.4水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法GB/T1346-20012.5公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程JTJ058-20002.6公路土工試驗(yàn)規(guī)程JTJ051-93；2.7高速公路路面工程施工設(shè)計(jì)圖要求；3. 設(shè)計(jì)資料： 3.1 左岸防洪堤頂?shù)缆肥窃撾娬疚镔|(zhì)運(yùn)輸通道和庫區(qū)景觀道路?；鶎铀喾€(wěn)定碎石厚為20cm，7天無側(cè)限（浸水）抗壓強(qiáng)度要求值為3.0Mpa（A級交通道）。3.2 水泥要求強(qiáng)度等級為32.5Mpa（初凝時(shí)間要求3h以上，終凝時(shí)間要求6h以上）普通硅酸鹽水泥為宜；碎石集料壓碎值小于30%；碎石集料中小于0.5mm顆粒材料

3、的液限小于28%，塑性指數(shù)小于9；碎石集料級配應(yīng)符合公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范JTJ034-2000要求；如表1 適宜用水泥穩(wěn)定顆粒組成范圍 表1結(jié)構(gòu)層通過下列方孔篩（mm）的質(zhì)量百分率液限塑性指數(shù)31.526.5199.54.752.360.60.075（%）基 層10090-10072-8947-6729-4917-358-220-7<28<9注：集料中0.5mm以下細(xì)粒土有塑性指數(shù)時(shí)，小于0.075mm顆粒含量不應(yīng)超過5%；細(xì)粒土無塑性指數(shù)時(shí)，小于0.075mm的顆粒含量不應(yīng)超過7%。3.3 施工時(shí)混合料采用廠拌，鋪筑現(xiàn)場采用攤鋪機(jī)攤鋪，一層碾壓成型，基層壓實(shí)度指標(biāo)按98%控制

4、。4.設(shè)計(jì)步驟4.1原材料選定及檢驗(yàn)4.1.1水泥 ：采用銅陵水泥廠生產(chǎn)的陵滬牌普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級為32.5Mpa，經(jīng)檢驗(yàn)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足有關(guān)規(guī)范和圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的要求，可以采用。其主要技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果列入表2中。 水泥材料試驗(yàn)結(jié)果匯總表 表2檢驗(yàn)項(xiàng)目規(guī)定值檢驗(yàn)結(jié)果細(xì)度（%）<10.04.2安定性（沸煮，雷氏夾法）合格合格初凝時(shí)間>45min3h25min終凝時(shí)間<10h6h11min抗壓強(qiáng)度(Mpa)3d11.018.028d32.542.0抗折強(qiáng)度（Mpa）3d2.54.228d5.56.84.1.2 粗、細(xì)集料 ：采用興瑞石料場生產(chǎn)的碎石，規(guī)格為：.531.5(mm)

5、、4.759.5(mm)和04.75(mm)石屑；碎石集料壓碎值為21.3%，石屑中小于0.5(mm)粒料中液限為14.5%，塑性指數(shù)為2.0;含泥量：9.531.5(mm)為0.7%；4.759.5(mm)為2.2%;。對三種碎石材料進(jìn)行篩分試驗(yàn)，根據(jù)篩分結(jié)果經(jīng)計(jì)算級配滿足設(shè)計(jì)要求，試算調(diào)整結(jié)果如表3 。 石料篩分和集料級配計(jì)算結(jié)果表 表3 集料組成規(guī)格（mm）擬用百分率 （%）篩孔 （mm）各級集料分計(jì)篩余百分率（%） 組成后級配規(guī)定級配范圍通過率（%）(一)（二）（三）分計(jì)篩余（%）累計(jì)篩余(%)通過率（%）0-4.7530%38%32%31.50000010010026.56.5001

6、.91.998.190-1001946.80014.116.084.072-899.545.825.0023.239.260.847-674.750.764.41.725.264.435.629-492.3609.528.112.777.122.917-350.60031.710.687.712.38-220.0750036.211.699.30.70-74.2 確定水泥劑量的摻配范圍 水泥穩(wěn)定碎石路面基層，設(shè)計(jì)要求7天無側(cè)限飽水抗壓強(qiáng)度不小于4.0Mpa，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)水泥劑量按4.5%、5.0%、5.5%三種比例配制混合料，即水泥：碎石為； 4.5:100；5.0：100；5.5：100；4.3

7、 確定最佳含水量和最大干密度對三種不同水泥劑量的混合料做標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，確定出不同水泥劑量混合料的最大干密度和最佳含水量；結(jié)果見表4 混合料標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果表 表 4水泥劑量（%）4.55.05.5最佳含水量（%）4.95.15.2最大干密度（g/cm3）2.362.372.374.4 測定7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度4.4.1制作試件：水泥穩(wěn)定碎石路面基層混合料強(qiáng)度試件的制備，按現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范規(guī)定采用一個(gè)水泥劑量的水泥穩(wěn)定碎石混合料按9個(gè)試件配制，工地壓實(shí)度按98%控制，現(xiàn)將制備試件所需的基本參數(shù)敘述如下：配制一種水泥劑量一個(gè)試件所需要各種原材料數(shù)量成型一個(gè)試件按6500g混合料配制，取碎石和水泥的含水量

8、為0%，先計(jì)算水泥劑量為5.0%的各種材料用量：水泥：6500*5/（100+5）=310g集料：6500*100/（100+5）=6190g需要加水：6500*5.1%=332g4.4.2制備一個(gè)試件需要混合料的數(shù)量：m=vdk(1+w0) =2651×2.37×98% (1+5.1%)=6471g4.4.3用同樣方法對水泥劑量為4.5%、5.5%的混合料制備參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果列入表5中； 混合料試件制作計(jì)算匯總表 表5水泥劑量（%）4.55.05.5試件干密度(g/cm3)2.362.372.37一個(gè)試件所需材料質(zhì)量(g)水泥264293321碎石9.531.5mm

9、(30%)1760175917514.759.5mm(38%)22302229221704.75mm(32%)187818761868需加水?dāng)?shù)量300314320一個(gè)試件混合料數(shù)量（g）643264716477附注 (1) 試件制作要求1 試件規(guī)格150mm 高50mm；2 最少試件數(shù)量：CV小于（10%15%）時(shí)9個(gè)試件；3 試驗(yàn)項(xiàng)目：3.1 水泥必試項(xiàng)目； 3.4含泥量；3.2粗、細(xì)集料的篩分；壓碎值； 3.5擊實(shí)試驗(yàn)；3.3石屑的液塑限及塑性指數(shù)； 3.6無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)；4. 試驗(yàn)儀器和設(shè)備：均符合標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、試驗(yàn)規(guī)程要求，全部經(jīng)過計(jì)量標(biāo)定；5. 報(bào)告中的有關(guān)數(shù)據(jù)：5.1 配合比設(shè)計(jì)

10、試驗(yàn)結(jié)果匯總表中的計(jì)算數(shù)據(jù)均為試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值；5.2配合比設(shè)計(jì)中，有關(guān)數(shù)據(jù)是經(jīng)過多次試驗(yàn)通過優(yōu)選確定，試配強(qiáng)度是以CV小于（10%15%）確定；4.4.4測定飽水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，試件經(jīng)6d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生1d浸水，按規(guī)定方法測得7d飽水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度；結(jié)果見表6?？箟簭?qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果匯總表 表6水泥劑量(%)4.55.05.5強(qiáng)度平均值R (Mpa)4.34.95.2強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差(Mpa) 0.330.420.41強(qiáng)度偏差系數(shù)CV (%)7.78.57.8RC0.95(=RC-1.645*S) (Mpa)3.84.24.5是否滿足公式RC0.95(=RC-1.645*S)否是是4.4.5 按公路路面基

11、層施工技術(shù)規(guī)范JTJ034-2000要求，依據(jù)本配合比試驗(yàn)數(shù)據(jù)配制的水泥穩(wěn)定混合料,進(jìn)行了混合料延時(shí)成型試驗(yàn)；在延時(shí)兩小時(shí)情況下強(qiáng)度和干密度損失后均滿足設(shè)計(jì)要求。結(jié)果見表7延時(shí)2 h最大干密度與抗壓強(qiáng)度損失對照表 表7項(xiàng) 目延時(shí)前延時(shí)后損失量（%）水泥劑量(%)5.0干密度(g/cm3)2.372.323RC0.95(=RC-1.645*S) (Mpa)4.24.05是否滿足公式RC0.95(=RC-1.645*S)是是附注(2)1 養(yǎng)生條件：試件養(yǎng)生溫度25±20C;相對濕度95%；標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)6d，并在試驗(yàn)前浸水24小時(shí)；2 抗壓試驗(yàn)：加荷速度1mm/min；4.5 確定試驗(yàn)配合比（

12、目標(biāo)配合比）：通過以下方法確定水泥最佳劑量。 4.5.1比較強(qiáng)度平均值和設(shè)計(jì)要求值，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，水泥劑量為5.0%，5.5%試件強(qiáng)度代表值均滿足且不低于4.0Mpa設(shè)計(jì)值要求。4.5.2考慮到試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差和施工中的保證率 ，對水泥劑量5.0% ，5.5%時(shí)強(qiáng)度數(shù)據(jù)通過公式 ：Rc0.95(= RC-1.645*S)驗(yàn)算，水泥劑量為5.0%和5.5%的強(qiáng)度均能夠滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)要求。4.5.3從工程經(jīng)濟(jì)性考慮，5.0%的水泥劑量為滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)的最小水泥用量;滿足規(guī)范規(guī)定的路面基層抗壓強(qiáng)度及壓實(shí)度的要求，故為此配合比的最佳水泥用量。4.5.4試驗(yàn)室目標(biāo)配合比綜合確定為： 水泥：集料=5.0：

13、100，混合料的最佳含水量為5.1%，最大干密度為2.37g/cm3,施工時(shí)壓實(shí)度按98%控制。4.6 確定生產(chǎn)配合比：依據(jù)：公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范JTJ034-2000要求，視施工現(xiàn)場情況，對試驗(yàn)室確定的配合比進(jìn)行調(diào)整，對集中廠拌法施工，水泥劑量要增加0.5%，對粗粒土拌和，含水量要較最佳含水量增大0.5%1.0% ，所以經(jīng)調(diào)整后得到的生產(chǎn)配合比為：水泥：集料=5.5：100，混合料最佳含水量5.6%，最大干密度為2.37g/cm3，施工時(shí)壓實(shí)度按98%控制。附注 (3) ：在配合比設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)對集料含水量按烘干至恒重時(shí)零計(jì)，但在工地施工時(shí)集料的含水量要根據(jù)實(shí)際情況，對上述生產(chǎn)配合比進(jìn)行調(diào)整

14、，得出最終的施工配合比。 附注 (4) ：此次配合比設(shè)計(jì)原材試驗(yàn)和配合比試驗(yàn)報(bào)告后附。5. 配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題：5.1骨架材料的要求：強(qiáng)度主要是取決于基層材料的質(zhì)量。公路等級越高，對材料的要求相應(yīng)的提高，主要是碎石本身硬度和強(qiáng)度，更主要的是調(diào)整合理的級配以提高混合料的整體材料的強(qiáng)度。所以，集料顆粒的最大粒徑必須有限制（最大粒徑不應(yīng)超過31.5mm），顆粒愈大在拌合、整平和攤鋪時(shí)機(jī)械容易損壞，混合料更容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，平整度也難以達(dá)到更高的要求。因此，在現(xiàn)今普遍采用最大粒徑較小的基層材料。但是，給石料的加工帶來了難度，相應(yīng)的也增加了經(jīng)濟(jì)支出。因此，我國對低等級公路限制較寬。但對一級公路和高

15、速公路，由于對其使用性能要求高和投資大，應(yīng)采用最大粒徑較小的集料，以適宜于大面積的機(jī)械施工、保證施工質(zhì)量和延長使用壽命。5.2收縮性控制： 對高等級公路要注意水泥穩(wěn)定碎石混合料這種半剛性材料早期產(chǎn)生的收縮性，一方面是水份蒸發(fā)而產(chǎn)生的干縮的程度，二是溫度升高或降低而產(chǎn)生溫度收縮程度。 水泥穩(wěn)定碎石在基層鋪成后，在不注意的情況下還沒有鋪筑瀝青面層就產(chǎn)生了干縮裂縫，就是按標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)養(yǎng)護(hù)到期后沒及時(shí)鋪筑瀝青面層，在太陽光下暴曬2-3d同樣會(huì)產(chǎn)生干縮裂縫，這種裂縫危害性會(huì)向上擴(kuò)展到面層，造成面層開裂。所以在鋪筑瀝青面層前采取措施防止半剛性材料的干縮是個(gè)十分重要的問題。半剛性基層材料的溫縮性的大小大致與干縮

16、性的大小有相同的規(guī)律，水泥穩(wěn)定碎石中細(xì)粒土含量愈多，混合料的溫縮系數(shù)愈大。為此應(yīng)控制小于0.075mm的顆粒含量以及集料中的粘土含量。應(yīng)盡量不采用含有塑性指數(shù)的細(xì)集料。達(dá)到控制混合料的收縮系數(shù)增大的目的。水泥穩(wěn)定粒料的水泥劑量在（5.0-6.0）%時(shí)，其收縮系數(shù)最??；超過6%后，混合料的收縮系數(shù)增大。為減少混合料的收縮性應(yīng)控制水泥劑量不超過6%。采取改善粒料級配，可以明顯減少因水泥造成的干縮，增加混合料強(qiáng)度和耐久性。5.3 養(yǎng)生溫度和延遲時(shí)間5.3.1由于溫度對水泥穩(wěn)定土的強(qiáng)度影響很大，原本不合格的材料，因?yàn)轲B(yǎng)生溫度過高而變的合格，原本合格的材料，因養(yǎng)生溫度過低而試驗(yàn)不合格。因此必須在規(guī)定的溫

17、度下養(yǎng)生，夏季和冬季都必須采取必要的措施控制標(biāo)養(yǎng)室的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定溫度和濕度。5.3.2延遲時(shí)間的影響：所謂延遲時(shí)間是指混合料從加水到路面碾壓終了的時(shí)間，延遲時(shí)間對水泥穩(wěn)定混合料的強(qiáng)度和所能達(dá)到的干密度有明顯的影響。延遲時(shí)間愈長，混合料的強(qiáng)度和干密度損失越大，試驗(yàn)證明延遲2h，水泥穩(wěn)定混合料的干密度損失和抗壓強(qiáng)度損失與延時(shí)前相比都有明顯的下降。 因此應(yīng)采用終凝時(shí)間長的水泥，又要規(guī)定施工的延遲時(shí)間。規(guī)范根據(jù)我國的國情制定了延遲時(shí)間3-4h。為了能合適的確定延遲時(shí)間,JTJ034-2000施工技術(shù)規(guī)范第2·7·2條規(guī)定在施工前必須做延遲時(shí)間對混合料強(qiáng)度的影響試驗(yàn)，并通過試驗(yàn)確定應(yīng)該控

18、制的延遲時(shí)間。5.4拌合用水：凡人、畜的飲用水均可用于水泥穩(wěn)定混合料的施工，遇有可疑水源時(shí)，應(yīng)通過試驗(yàn)鑒定。6. 結(jié)論從該配合比設(shè)計(jì)結(jié)果觀察，取5.5%的水泥劑量，水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度已滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，且成本較低。在設(shè)計(jì)中為了滿足規(guī)范要求， 考慮到在實(shí)際施工中水泥的自然損耗以及水泥劑量的離散對水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度整體效果的影響。所以，在施工中增加了0.5%的水泥劑量，同時(shí)為了減少集料的離析采取了下料斗二次篩分，更好的控制了混合料級配的合理性。又嚴(yán)控原材料中粘土的含量，盡可能降低小于0.075mm的顆粒含量。采用標(biāo)定后標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)添加拌合水，禁止超延時(shí)混合料上路等；充分減少了對水泥穩(wěn)定混合料強(qiáng)度影響的諸多因素。從而使該配合比在應(yīng)用中得到了理想的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效果。存在問題的討論 這次試驗(yàn)是一次嘗試，在現(xiàn)場試驗(yàn)室條件差、人員少的情況下