基层水泥稳定碎石混合料配合比设计

武吉高速公路CP2标底基层水泥稳定碎石混合料配合比设计腾达建设股份有限公司武吉高速公路CP2标中心试验室2006年10月11设计依据武吉高速公路路面招标文件武吉高速公路路面施工图设计文件《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTJ057-94）《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）2设计标准2.1强度根据“武吉高速公路路面施工图设计文件”要求：水泥稳定碎石底基层7d无侧限抗压强度≥2.0MPa。2.2混合料级配根据“武吉高速公路路面施工图设计文件”要求，武吉高速公路路面底基层水泥稳定碎石混合料级配采用《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）表3.2.2中的2号级配范围，如表1所示。表1水泥稳定碎石的级配范围筛孔尺寸（mm）37.531.526.5199.54.752.360.60.075通过百分率（%）10090-10067~9045~6829~5018~388~220~7*注：*集料中0.5mm以下细粒土有塑性指数时，小于0.075mm的颗粒含量不应超过5%，细粒土无塑性指数时，小于0.075mm的颗粒含量不应超过7%。2.3原材料的质量要求表2底基层用粗集料的主要技术要求指标技术要求建议值压碎值（%）≤30针片状颗粒含量（%）≤203.水泥稳定碎石的配合比设计3.1原材料2①水泥采用分宜海螺牌P.O.32.5级水泥。②集料采用毛里凹碎石场生产的集料，共分0~4.75、4.75~9.5、9.5~19、19~31.5mm（方孔筛）四档规格的集料，各档集料的技术性质如表3所示。表3武吉高速公路底基层用集料技术性质集料编号集料规格（mm）压碎值（%）针片状含量（%）0.075mm颗粒含量(%)表观相对密度（g/cm3）吸水率（%）A19~37.521.86.50.32.6860.85B9.5~197.80.32.6930.85C4.75~9.56.30.52.6970.93D0~4.75--11.62.6973.2水泥稳定碎石混合料的级配选择按照表1规定的级配范围，按S型级配走向进行级配组成设计，得出掺配比例为：19~37.5mm:9.5~19mm:4.75~9.5mm:0~4.75mm=28:26:24:223.3击实试验按照3.2中级配分别采用2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%水泥剂量，计算各档材料用量，在不同含水量下进行重型击实成型试验，以确定水泥稳定碎石混合料的最大干密度和最佳含水量，结果见图2和表6。2.5%3.0%33.5%4.0%4.5%图2水泥稳定碎石混合料含水量~干密度曲线图表6水泥稳定碎石击实试验结果（重型）水泥剂量（%）最大干密度（g/cm3）最佳含水量（%）备注2.52.344.83.02.364.93.52.385.34.02.385.54.52.395.543.4水泥稳定碎石7d无侧限抗压强度按照每种混合料的最佳含水量和97%压实度要求成型试件，成型压力约400kN。试件在标准养护室内养生6d后，浸水1d，测试抗压强度，结果见表7。水泥剂量（%）抗压强度值（Mpa）平均抗压强度值（Mpa）标准差抗压强度（Mpa）2.51.782.462.01.91.821.781.741.821.491.870.2621.443.02.192.032.232.142.011.952.051.962.442.110.1571.853.52.632.502.292.422.752.592.543.02.552.590.2022.264.03.843.933.834.183.933.823.433.843.123.770.3113.264.54.665.475.024.095.114.944.884.554.454.800.4074.13表7水泥稳定碎石试件7d无侧限抗压强度注：高速公路取95%保证率，Za=1.645。根据表7的试验结果，当水泥剂量分别采用3.5%、4.0%4.5%时能满足强度指标要求，从经济性出发，在满足强度的前提下，水泥稳定碎石混合料的配合比采用3.5%最小水泥剂量，将配合比结果汇总于表8。表8水泥稳定碎石配合比汇总表水泥剂量(%)最佳含水量(%)最大干密度(g/cm3)7d抗压强度(MPa)平均值Rd/(1-ZaCv)3.55.32.382.592.265根据表8的试验结果再进行3.5%水稳碎石无侧限抗压延迟时间试验，试验结果见表9。延迟时间(h)抗压强度值（Mpa）平均抗压强度值（Mpa）标准差抗压强度（Mpa）12.392.462.972.422.742.692.072.392.512.520.2572.1022.592.441.952.592.302.502.272.362.702.410.2252.0432.202.232.532.392.472.472.122.391.972.310.1882.0041.962.062.031.961.672.012.122.081.481.930.2131.5851.781.841.951.951.901.791.681.961.401.810.1791.5261.401.841.491.881.541.211.821.911.621.630.2441.23表9无侧限抗压延迟时间试验结果由表9可以得出3.5%水稳碎石混合料延迟时间不得超过3小时。64说明为提高抗冲刷性能和预防或减轻水泥稳定碎石基层的收缩裂缝，采取如下措施：（1）严格控制集料中细料的含量和塑性指数，尽可能减少水泥稳定集料中的粘土含量。合成级配通过0.075mm筛孔的颗粒含量控制在5％以下；塑性指数控制在4.5以下。（2）限制水泥稳定基层材料的强度和水泥用量。强度高，基层内出现的收缩裂缝间距就大，裂缝的宽度也大。宽度大的裂缝传荷能力差，容易促使沥青面层开裂，产生反射裂缝。在达到强度标准的前提下，采用最小水泥剂量。（3）严格控制施工碾压时的含水量。碾压时混合料含水量宜较最佳含水量大0.5%~1%，以满足水泥水化的需要，同时弥补碾压过程中含水量的损失，但不宜较最佳含水量大1%以上。（4）从加水拌和到碾压终了的延迟时间对强度和干密度有明显影响，延迟时间越长，水泥稳定碎石的强度和密度的损失越大。根据表9的试验结果得出延迟时间控制在2.5~3h左右。（5）水泥稳定碎石基层施工结束后要及时进行养生，采用塑料膜养生或其它保湿养生措施。（6）施工现场进行配合比的检验和数据的采集，使配合比符合设计要求。（7）试验室对施工过程中的各环节进行质量控制。5试验报告（附后）（1）原材料检测及掺配试验报告（2）击实试验报告（3）无侧限抗压强度试验及延迟时间试验报告（4）EDTA标准曲线试验报告及标准曲线图