一种水泥稳定再生集料碎石配比设计方法技术

本发明专利技术公开一种水泥稳定再生集料碎石配比设计方法，包括如下步骤：(1)确定矿料级配范围；(2)设置多个水泥和水的用量，分别制备水泥再生集料碎石混合料；(3)采用旋转压实方法对步骤(2)所得水泥稳定再生集料碎石混合料进行成型，以连续10次压实累计高度变化小于1mm为停止标准，得到混合料含水量与密度相关曲线，分析曲线得出混合料的最佳含水量和最大干密度；(4)在最佳含水量和最大干密度状态下进行制样，对试样进行7天无侧限抗压强度试验，确定水泥稳定再生集料碎石的配比。本发明专利技术方法能够更好的模拟半刚性基层施工时材料的受力状态，设计结果能更好地指导现场施工。

A design method of cement stabilized aggregate macadam mixture ratio

The invention discloses a cement stabilized recycled aggregate macadam mixture design method, which comprises the following steps: (1) to determine the gradation range; (2) is provided with a plurality of cement and water content, were prepared by recycled aggregate cement macadam mixture; (3) using a rotary compaction method of step (2) recycled aggregate macadam mixture for forming cement stabilized income to 10 consecutive times, the cumulative compaction height changes less than 1mm as the stopping criterion, to obtain a mixture of water and density curve, optimal water content and maximal dry density analysis curves obtained from the mixture; (4) for sample preparation in the optimum moisture content and maximum dry density under the condition of the sample was 7 days unconfined compressive strength test, determination of recycled aggregate cement stabilized macadam mixture ratio. The method of the invention can better simulate the stress state of the material in the construction of the semi-rigid base course, and the design result can better guide the field construction.

【技术实现步骤摘要】
一种水泥稳定再生集料碎石配比设计方法
本专利技术涉及一种水泥稳定碎石配比设计方法，尤其是一种水泥稳定再生集料碎石配比设计方法。
技术介绍
随着我国城镇化建设的进一步发展，带来了旧城改造工程中尝试的大量建筑废弃物，这些建筑废弃物的处理已成为我国各大城市的难题。近年来我国逐步重视社会的绿色可持续发展，比如建筑材料的再生利用，这有助于节省国家资源。但是，我国在该领域起步较晚，虽然在建筑垃圾再生集料利用方面也出台了诸多政策，编制了建筑领域的应用技术规程。但由于建筑再生混凝土往往涉及结构强度和安全，致使主管部门和技术人员顾虑重重，因此即使在建筑工程领域再生集料以及再生集料混凝土的实际应用仍然处于初级阶段，成功应用案例仍然较少。而道路工程中一般对材料的强度要求不高，特别是路面基层和垫层等，强度要求只需几个MPa，且涉及到安全问题。更重要的是道路工程中再生集料需求量巨大，因此废弃物再生集料的应用潜力非常大。那么，将建筑废弃物有效利用于道路工程可能是解决建筑垃圾围城、资源再利用的最快速、最简易和最有效的途径之一。因此，开发一种将建筑废弃物再生集料用于道路工程中的技术是有必要的。其次，水泥稳定碎石的配合比设计是基层施工过程中一项十分重要的环节，特别是在施工过程中级配碎石相对目标配合比的偏差是会造成混合料不均匀。因此，做好水泥稳定碎石配合比设计是保证路面长龄期、好质量的重要前提。目前水泥稳定碎石在设计和施工方面存在一些问题，例如室内成型方式与实际道路受力状态存在一定差异；设计指标和施工检测指标相关性不足；对矿质石料级配的要求没有体现石料本身技术指标的差异性等。主要可以归结为以下几方面：第一、传统的击实设计方法依据道路等级以及所用层位的不同，规定以轻型击实或重型击实的方法测量最佳含水量与最大干密度。传统的重型击实法和振动击实法都是通过对材料直接做功使其逐渐被压实，因此做功的大小、速度快慢势必也影响混合料的各项性能。随着施工机械的更新换代与现场压实工艺的进步，该试件成型方式已无法用于指导现代化的道路施工。重型击实试验法不能模拟现场压实机理，该实验是通过仪器施加冲击荷载对被压材料进行压实，而现场压实过程中，被压材料除了受到压路机的竖向重力外，还会受到压路机的斜向剪切作用力以及振动等作用力。第二、传统设计方法中的7d无侧限抗压试验采用了静压法的方式成型试件，试件的体积特征与现场轮碾施工方法存在较大区别，其强度指标难以模拟现场最终压实状态。使用静力压实下试件基本上是呈现悬浮密实结构，集料压碎情况较严重，这么多年的理论和实践证明这两种结构的各种性能相差很远。尽然静力压实试件的试验方法操作起来比较简单且应用广泛。第三、传统的设计方法在开展击实试验和静压试验时，误差较大。在重型击实试验中分多层装料、分层插捣和现场一层压实的情况不符。,此外分层装料质量多少等因素会因试验人员的不同而不同，甚至同一试验人员不同时间所做的试验结果也会有较大差异，从而导致试验重现性差，试验结果较离散，存在不稳定性。同时，再生集料具有吸水率高、强度较低的特点，采用常规的击实设计方法将导致半刚性材料过高的含水量，使半刚性材料更加容易发生干缩开裂，因此传统的击实成型和静压成型相结合的配合比设计方法已不适用于这类材料。随着再生材料在道路工程中的进一步推广应用，现时急需一种适用于高吸水率和良好体积稳定特性的水泥稳定再生集料碎石设计方法。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种水泥稳定再生集料碎石配比设计方法。该方法能更好的设计水泥稳定再生集料碎石配合比，提高试验数据的合理性、准确性，更好的发挥水泥稳定碎石的优越性能，与实际路面结构具有较高的吻合度。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种水泥稳定再生集料碎石配比设计方法，包括如下步骤：(1)确定矿料级配范围；(2)设置多个水泥和水的用量，分别制备水泥再生集料碎石混合料；(3)采用旋转压实方法对步骤(2)所得水泥再生集料碎石混合料进行成型，以连续10次压实累计高度变化小于1mm为停止标准，得到混合料含水量与密度相关曲线，分析曲线得出混合料的最佳含水量和最大干密度；(4)在最佳含水量和最大干密度状态下进行制样，对试样进行7天无侧限抗压强度试验，确定水泥稳定再生集料碎石的配比。本专利技术以连续10次压实累计高度变化小于1mm为旋转压实成型停止标准，确定混合料的最佳含水量和最大干密度，其主要思想是“在材料达到稳定状态的前提下开展配合比设计”，因为不同集料、不同级配的水稳材料达到稳定状态时所需的压实功是不同的，所以本专利技术旋转压实设计方法和现有压实方法本质及主要思想是不同的。从成型原理上看，旋转压实成型是通过模拟行车作用来成型试件，同时对试件施以垂直压力和水平剪切力，从而使得试件的粗集料骨架达到稳定平衡状态，即达到最终密度。采用旋转压实成型的方法设计水泥稳定再生集料碎石，可以模拟材料现场的碾压成型过程，与实际状态具有较高的吻合度，并能跟踪混合料在整个压实过程中的密度变化；同时，室内试验结果能指导现场压实施工工艺，提高生产质量。优选地，所述步骤(1)中，参照《公路路面基层施工技术细则》(JTG/TF20-2015)确定矿料级配，如下表所示：优选地，所述步骤(2)中，还对再生集料的基本性能进行测试。本申请专利技术人通过大量的室内试验确定了不同等级道路对集料的基本性能要求，通过对再生集料的基本性能进行测试，是为了进一步确保再生集料符合道路对集料的基本性能要求。此外，再生集料包括再生粗集料和再生细集料，再生粗集料指粒径大于4.75mm的粒料，再生细集料指粒径小于4.75mm的粒料；专利技术人对水泥稳定再生集料(底)基层用再生粗集料技术要求进行了测试，如下表：对水泥稳定再生集料(底)基层用再生细集料技术要求进行了测试，如下表：优选地，所述步骤(2)中，所述水泥用量的设置过程包括：预估水泥的最佳重量，以最佳重量为中值，按照预定的间隔，最少取3个不同的水泥用量。更优选地，所述步骤(2)中，最少取5个不同的水泥用量。分别按设定的五个水泥用量配制同一种试样、不同水泥用量的再生集料混合料。优选地，所述水泥的初凝时间不大于3h，所述水泥的终凝时间大于6h且小于10h。所用的水泥应符合规范《公路路面基层施工技术细则》(JTG/TF20-2015)的要求。优选地，所述步骤(2)中，所述水的用量的设置过程包括：预估水的最佳重量，将水的最佳重量的101～102％作为水的用量。所用的水应符合规范《混凝土拌合用水标准》。优选地，所述步骤(3)中，所述旋转压实成型的参数为：转数为30rpm，旋转压实角为1.25°，压强为0.7MPa，试件直径为150mm，试件高度为198～202mm。成型过程中须观测试件的高度变化，当连续10次压实的高度变化小于1mm时停止压实，脱模，在试件的上、中、下三个部位进行取样，测定混合料的含水率，计算混合料的最佳含水量和最大干密度。优选地，本专利技术所述水泥稳定再生集料碎石配比设计方法还包括确定现场碾压工艺的步骤，以控制含水量和密度的方式确定现场施工的压实机械和压实次数，使现场混合料材料能够达到设计的密实程度。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：本专利技术所述水泥稳定再生集料碎石配比设计方法，试件达到静压法试件相同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥稳定再生集料碎石配比设计方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)确定矿料级配范围；(2)设置多个水泥和水的用量，分别制备水泥再生集料碎石混合料；(3)采用旋转压实方法对步骤(2)所得水泥再生集料碎石混合料进行成型，以连续10次压实累计高度变化小于1mm为停止标准，得到混合料含水量与密度相关曲线，分析曲线得出混合料的最佳含水量和最大干密度；(4)在最佳含水量和最大干密度状态下进行制样，对试样进行7天无侧限抗压强度试验，确定水泥稳定再生集料碎石的配比。

【技术特征摘要】
1.一种水泥稳定再生集料碎石配比设计方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)确定矿料级配范围；(2)设置多个水泥和水的用量，分别制备水泥再生集料碎石混合料；(3)采用旋转压实方法对步骤(2)所得水泥再生集料碎石混合料进行成型，以连续10次压实累计高度变化小于1mm为停止标准，得到混合料含水量与密度相关曲线，分析曲线得出混合料的最佳含水量和最大干密度；(4)在最佳含水量和最大干密度状态下进行制样，对试样进行7天无侧限抗压强度试验，确定水泥稳定再生集料碎石的配比。2.如权利要求1所述的水泥稳定再生集料碎石配比设计方法，其特征在于，所述步骤(1)中，参照《公路路面基层施工技术细则》(JTG/TF20-2015)确定矿料级配。3.如权利要求1所述的水泥稳定再生集料碎石配比设计方法，其特征在于，所述步骤(2)中，在制备水泥再生集料碎石混合料前，还包括对再生集料的基本性能进行测试的步骤。4.如权利要求1所述的水泥稳定再生集...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡旭，吴旷怀，黄文科，谢若奇，祝凤丹，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东,44