水泥稳定级配碎石基层配合比设计

水泥稳定碎石基层配合比设计书一、设计依据：1.工程设计图纸2.公路路面基层施工技术规范3.公路工程无机结合料稳定材料试验规程《JTGE51-2009》4.水泥及混凝土试验规程《JTGE30-2005》5.通用普通硅酸盐水泥《GB175-2007》6.公路工程土工试验规程《JTGE40-2007》7.公路工程集料试验规程《JTGE42-2005》二、设计步骤：1、水泥稳定碎石基层配合比的确定1.1材料的选用（1）水泥：P.C32.5，技术指标见表1：表1水泥试验结果汇总表检验项目技术要求检验结果细度（%）＜101.0安定性两试件煮后增加距离（C-A)均值≤5.01.5初凝时间（min）＞45206终凝时间（min）＜600365抗压强度MPa（3d）≥10.022.6抗压强度MPa（28d）≥32.5抗折强度MPa（3d）≥2.54.4抗折强度MPa（28d）≥5.5（2）俊源石场压碎值：22.5%；针片状：18.4%；液限：22.4%塑限指数：3.6表2石料筛分和集料级配合成计算结果表原材料级配规格名称配合比率原材料级配37.531.5199.54.752.360.60.0750通过量百分率%碎石4.75~31.5m40%10099.259.013.94.23.43.12.30碎石9.5~19mm15%10010098.223.23.08.26.44.30石屑0~9.5mm45%10010010099.173.148.531.06.70合成级配10099.783.353.635.024.416.24.60规范要求级配中值1009580.5573926153.50规范要求级配下限1009072472917800规范要求级配上限100100896749352270级配曲线图0.069.52.364.75
1931.537.50102030405060708090100筛孔（mm）通过百分率（%）规范要求级配中值规范要求级配下限规范要求级配上限合成级配0.0751.2确定水泥剂量掺配范围依据隆三线设计图纸要求，水泥稳定碎石路面基层，设计要求7d无侧限饱水抗压强度为3.0~4.0MPa，最大不能超过上限，水泥掺量为4.0~5.5%，最大不能超过上限，所以本次设计7d无侧限饱水抗压强度取中值，即3.5MPa为设计值，根据经验水泥剂量按3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%五种比例配置混合料，即水泥比碎石为3.5：100、4.0:100、4.5:100、5.0:100、5.5:100。1.3确定最大干密度和最佳含水率首先对三种不同水泥剂量混合料做标准击实试验，即最小剂量（3.5%）、中间剂量（4.5%）和最大剂量（5.5%），其余两个混合料的最佳含水率和最大干密度按内插法确定，最后得出最大干密度和最佳含水率如表3表3混合料标准击实试验结果水泥剂量(%)3.54.04.55.05.5最佳含水率（%）7.57.57.67.67.7最大干密度（g/cm3）2.3202.3212.3222.3242.3261.4测定7d无侧限抗压强度1.4.1制作试件对水泥稳定级配碎石路面基层混合料强度试件制备，按现行无机结合料稳定材料试验规程的规定，采用150mm×150mm的圆柱体试件，每种水泥剂量按13个试件配制，工地压实度按98%控制，现将制备试件所需的基本参数计算如下：（1）配制一种水泥剂量一个试件所需的各种材料数量，成型一个试件按7000g混合料配制，取水泥和碎石的材料含水率为0，先计算水泥剂量为3.5%的各种材料数量：水泥：7000×3.5/(100+3.5)=236.7g集料：7000×100/(100+3.5)=6763.3g需加水量：7000×7.5%=525g（2）制备一个试件所需混合料的数量m=V×pd×k(1+wo)=1/4×15×15×π×15×2.320×98%×(1+7.5%)=6479gm—n%剂量时每个试件所需质量；V—试模体积（试模内劲尺寸为：150mm×150mm）；Pd—n%剂量时该混合料的最大干密度；Wo—n%剂量时该混合料的最佳含水率；K—工地预期达到的压实度(98%)。（3）用同样的方法对水泥剂量为4.0%、4.5%、5.0%、5.5%的混合料制件参数进行计算，计算结果列入表4中表4混合料制件计算结果表水泥剂量%3.54.04.55.05.5水泥236.7g269.2g301.4g333.3g364.9g碎石40%（5~31.5mm）2705.3g2692.3g2679.4g2666.7g2654g碎石15%（9.5~19mm）1014.5g1009.6g1004.8g1000．0g995.3g石屑45%（0~9.5mm）3043.5g3028.9g3014.4g3000.0g2985.8g需加水量525g525g532g532g539g一个试件所需的重量6479g6481g6490g6496g6508g1.4.2测定饱水无侧限抗压强度试件经过6d标准养生（20±2℃），1d浸水，按规定方法测定7d无侧限饱水抗压强度结果如表5，表中Za取1.282计算。表5抗压强度试验结果汇总表水泥剂量%3.54.04.55.05.5强度平均值MPa3.44.25.15.86.3强度标准差σ0.4480.3620.1810.2000.346强度偏差系数Cv(%)13.18.63.63.55.5Rd/(1-ZaCv)4.24.54.75.25.9是否满足R≥Rd/(1-ZaCv)否否是是是1.4.3确定试验室配合比（目标配合比）通过下列方法确定水泥最佳用量：（1）比较强度平均值和设计要求值，根据试验结果水泥剂量为4.0%、4.5%、5.0%、5.5%时，试件强度平均值满足3.5MPa设计值要求。（2）考虑到试验数据的偏差和施工中的保证率，对水泥剂量4.0%、4.5%、5.0%、5.5%时的数据通过公式R≥Rd/(1-ZaCv)验算，对二级公路取90%的保证率，则系数Za=1.282，通过计算，水泥剂量为4.5%、5.0%、5.5%的强度均能满足设计强度指标要求(验算结果见表5)。（3）以工程经济考虑，4.5%的水泥满足强度指标要求的最少水泥剂量，为最佳水泥用量，则试验室配合比为水泥：集料=4.5:100，混合料的最佳含水率为7.6%，最大干密度为2.322g/cm3。各原材料用量：由击实得最大干密度为2322kg/m3，即为每立方米混合料干料质量为2322kg/m3；水泥剂量为4.5%；最佳含水率为7.6%；干骨料(干土)比例（筛分确定），大碎石：小碎石：石屑=40%:15%:45%；材料用量如下：每立方米水泥质量为：2322×4.5%/（1+4.5%）=99.99kg；每立方米干骨料(干土)质量为：2322-99.99=2222.01kg；每立方米大碎石质量为：2222.01×40%=888.80kg；每立方米小碎石质量为：2222.01×15%=333.30kg；每立方米石屑质量为：2222.01×45%=999.90kg；每立方米水质量为：2322×7.6%=176.47kg；所以，试验室配合比为：水泥：大碎石：小碎石：石屑：水=99.99:888.80:333.30:999.90:176.471.4.4确定生产配合比相对于施工现场情况，对试验室确定的配合比进行调整，根据规范要求，采用集中厂拌法施工时水泥需增加0.5%，拌和时混合料含水率要比试验室最佳含水率大0.5%~1.0%，所以调整后的生产配合比应该是5.0:100，混合料的含水率为8.6%，最大干密度为2.322g/cm3,施工时压实度按98%控制。