一种水泥稳定珊瑚礁岩混合料配合比设计方法技术

本发明专利技术公开了一种水泥稳定珊瑚礁岩混合料配合比设计方法，其针对珊瑚礁岩的材料特性对传统水泥稳定类混合料配合比设计方法进行修正，确定了水泥稳定珊瑚礁岩混合料的级配范围，根据泰勒n法通过控制粗细集料掺配比例确定混合料级配，基于珊瑚礁岩的破碎特点建立了压实过程对混合料级配的影响，以集料破碎率B

【技术实现步骤摘要】
一种水泥稳定珊瑚礁岩混合料配合比设计方法
本专利技术涉及港口建设工程
，具体涉及一种港口铺面基层水泥稳定珊瑚礁岩混合料配合比设计方法。
技术介绍
港口铺面结构基层以水稳类材料为主，而部分沿海地区由于自然条件限制，天然砂石材料较为匮乏，大量材料通过外购使得工程造价显著增加。另一方面，港池疏浚及航道开挖过程中会产生大量的珊瑚礁岩，若将疏浚过程中产生的珊瑚礁岩应用于港口工程道路及堆场基层中，既可降低工程造价又可降低石料开采导致的自然环境破坏。珊瑚礁岩主要由钙质砂和礁灰岩组成，具有质地脆、易破碎、压缩性大、棱角性良好及表面粗糙等特点，由于其自身材料特性导致在港口道路、堆场铺面工程中应用较少。经过室内试验结果表明，通过合理的配合比设计水泥稳定珊瑚礁岩混合料可以满足铺面结构基层路用性能要求。目前铺面结构主要采用水泥稳定碎石类半刚性材料，材料配合比设计指标也主要针对砂石集料，规范中未提出针对珊瑚礁岩的质量检测指标，砂石类材料的检测指标不适于评价珊瑚礁岩集料特性。而且传统的水泥稳定砂石类材料配合比设计方法中未包含针对珊瑚礁岩的技术指标，该方法不适用于水泥稳定珊瑚礁岩混合料配合比设计，从而进一步限制了珊瑚礁岩在港口工程中的应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于珊瑚礁岩材料特点，对传统水泥稳定砂石类材料配合比设计方法进行修正，提出针对珊瑚礁岩的推荐级配范围及配合比设计指标，使水泥稳定珊瑚礁岩混合料能够满足港口工程道路、堆场基层材料强度及路用性能要求的水泥稳定珊瑚礁岩混合料配合比设计方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：首先，根据《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTGE30-2005)中试验方法对水泥等原材料进行检测，各检测指标应满足《水运工程混凝土施工规范》(JTS202-2011)及《水运工程质量检验标准》(JTS257)相关要求。通过《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTGE51-2009)中方法对珊瑚礁岩集料进行筛分。该水泥稳定珊瑚礁岩混合料配合比设计方法，1)确定原材料：原材料包括作为水泥稳定珊瑚礁岩混合料集料的珊瑚礁岩、水泥、水，其中水泥剂量大于4％；水泥稳定珊瑚礁岩混合料级配范围为：集料最大粒径为37.5mm；粒径小于31.5mm的集料占级配集料总质量的90％～97％；粒径小于19mm的集料占级配集料总质量的67％～89％；粒径小于9.5mm的集料占级配集料总质量的45％～79％；粒径小于4.75mm的集料占级配集料总质量的30％～70％；粒径小于2.36mm的集料占级配集料总质量的20％～62％；粒径小于0.6mm的集料占级配集料总质量的9％～49％。2)通过振动击实法成型混合料试件，振动成型仪参数如下表所示：振动成型仪参数设置成型试件的预定压实度度K＝100％时，振动时间为120s±2s；试件的预定压实度K＝98％时，振动时间为100s±2s。3)确定水泥稳定珊瑚礁岩混合料级配：通过泰勒n法确定混合料级配其中：d为x级集料粒径，单位mm；D为混合料最大粒径，单位mm；n为递减系数；Px为x级集料的通过百分率％。以4.75mm筛孔尺寸作为粗细集料的分界，根据原状珊瑚礁岩级配特点初拟粗集料含量，通过控制4.75mm筛孔通过百分率反算n值，从而计算各筛孔集料通过比例，混合料级配组成应满足上述级配范围。4)通过击实试验前后粗集料含量变化量计算集料破碎率Bc，以评价压实过程对设计级配混合料级配的影响：其中：ΔPc-粗颗粒含量变化量％；Pc-压实前粗颗粒含量％。设计级配混合料破碎率Bc值应小于等于8％，当击实试验后设计级配混合料集料破碎率Bc值大于8％时，应重复步骤3)重新进行混合料级配设计，调整粗细集料比例。5)初拟水泥稳定珊瑚礁岩混合料水泥剂量，并通过《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTGE51-2009)中方法计算水泥用量，水泥稳定珊瑚礁岩混合料中水泥含量应大于4％,配合比设计过程中应设置5组水泥剂量进行对比。6)通过《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTGE51-2009)中T0804振动击实法测定混合料最佳含水率与最大干密度，应按要求设计振动击实仪参数及振动时间。7)通过《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTGE51-2009)中T0805方法测定混合料无侧限抗压强度，根据规范中对基层或底基层材料强度要求确定水泥稳定珊瑚礁岩混合料最终配合比。步骤4)中，通过振动击实法分析压实过程对混合料级配的影响，按要求设置振动击实仪相关参数，混合料振动击实时间为120s±2s，振动击实成型后将试件进行破碎、烘干、筛分，通过粗颗粒含量变化量与击实前粗颗粒含量计算破碎率Bc对材料颗粒破碎程度进行评价。压实前后混合料集料破碎率Bc不应大于8％。步骤5)中，初拟水泥稳定珊瑚礁岩混合料水泥剂量，通过规范方法计算混合料中水泥掺量，并设置不少于5组水泥掺量，最低水泥掺量应不小于4％。步骤6)中，通过规范方法测定不同水泥剂量下混合料的最佳含水率和最大干密度，通过振动成型法成型试件，振动时间为120s±2s，试验应设置不少于5组含水率，单位含水率变化值应为1％～2％。通过公式计算试件应加水量：其中：mw为混合料中应加水量，单位g；mn为混合料中集料的质量，单位g；ωn为混合料原始含水量；mc为混合料中水泥剂量；ωc为水泥原始含水量；ω为要求达到的混合料含水量。按公式计算击实后混合料实密度：其中：ρw为混合料湿密度；m1为试模与试件总重，单位g；m2为试模重量，单位g；V为试模的容积。按公式计算混合料干密度：其中：ρd为混合料干密度，单位g/cm3；ρw为混合料湿密度，单位g/cm3；ω为混合料含水率％。步骤7)中，通过振动击实法成型试件，振动击实时间为100s±2s,标准条件养生后根据规范方法测定各水泥剂量下混合料无侧限抗压强度，根据规范对基层或底基层材料强度的要求确定水泥稳定珊瑚礁岩混合料最终配合比。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：针对珊瑚礁岩的材料特性对传统水泥稳定类混合料配合比设计方法进行修正，确定了水泥稳定珊瑚礁岩混合料的级配范围，根据泰勒n法通过控制粗细集料掺配比例确定混合料级配，基于珊瑚礁岩的破碎特点建立了压实过程对混合料级配的影响，以集料破碎率Bc对混合料破碎状态进行评价，并以此为技术指标对混合料设计级配进行初筛。本专利技术根据珊瑚礁岩自身特点进行混合料配合比设计，提出了针对水泥稳定珊瑚礁岩混合料的级配范围及配合比设计控制指标，更能切实反映水泥稳定珊瑚礁岩混合料的材料特点，设计方法简单，适宜在港口工程道路、堆场铺面中广泛推广。附图说明图1为本专利技术珊瑚礁岩配合比设计方法流程图。具体实施方式下面结合附图，以某港口工程集装箱堆场水泥稳定珊瑚礁岩混合料基层配合比设计过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泥稳定珊瑚礁岩混合料配合比设计方法，其特征在于：按以下过程进行，/n1)确定原材料：原材料包括作为水泥稳定珊瑚礁岩混合料集料的珊瑚礁岩、水泥以及水，其中水泥剂量大于4％；/n2)通过振动击实法成型混合料试件；/n3)确定水泥稳定珊瑚礁岩混合料级配：通过泰勒n法确定混合料级配，/n

【技术特征摘要】
1.一种水泥稳定珊瑚礁岩混合料配合比设计方法，其特征在于：按以下过程进行，
1)确定原材料：原材料包括作为水泥稳定珊瑚礁岩混合料集料的珊瑚礁岩、水泥以及水，其中水泥剂量大于4％；
2)通过振动击实法成型混合料试件；
3)确定水泥稳定珊瑚礁岩混合料级配：通过泰勒n法确定混合料级配，



其中：d为x级集料粒径，单位mm；D为混合料最大粒径，单位mm；n为递减系数；Px为x级集料的通过百分率％；
4)通过击实试验前后粗集料含量变化量计算集料破碎率Bc，以评价压实过程对设计级配混合料级配的影响：



其中：ΔPc-粗颗粒含量变化量％；Pc-压实前粗颗粒含量％；
设计级配混合料破碎率Bc值≤8％，当击实试验后设计级配混合料集料破碎率Bc值大于8％时，应重复步骤3)重新进行混合料级配设计，调整粗细集料比例；
5)初拟水泥稳定珊瑚礁岩混合料水泥剂量，并计算水泥用量，确保水泥稳定珊瑚礁岩混合料中水泥含量大于4％，配合比设计过程中设置若干组水泥剂量进行对比；
6)通过振动击实法测定混合料最佳含水率与最大干密度，按要求设计振动击实仪参数及振动时间；
7)测定混合料无侧限抗压强度，根据规范中对基层或底基层材料强度要求确定水泥稳定珊瑚礁岩混合料最终配合比。


2.根据权利要求1所述的水泥稳定珊瑚礁岩混合料配合比设计方法，其特征在于：步骤1)中，水泥稳定珊瑚礁岩混合料级配范围为：集料最大粒径为37.5mm；粒径小于31.5mm的集料占级配集料总质量的90％～97％；粒径小于19mm的集料占级配集料总质量的67％～89％；粒径小于9.5mm的集料占级配集料总质量的45％～79％；粒径小于4.75mm的集料占级配集料总质量的30％～70％；粒径小于2.36mm的集料占级配集料总质量的20％～62％；粒径小于0.6mm的集料占级配集料总质量的9％～49％。


3.根据权利要求1所述的水泥稳定珊瑚礁岩混合料配合比设计方法，其特征在于：步骤2)中，通过振动击实法成型混合料试件的振动成型仪参数为：振动频率为30±2Hz，激振力为7.6±0.2kN，7.6±0.2kN为1.4±0.2mm，总重为3.0±0.4kN，上车系统重为1.2±0.2kN，下车系统重为1.8±0.2kN；成型试件的预定压实度K＝100％时，振动时间为120s±2s；试件的预定压实度K＝98％时，振动时间为100s±...

【专利技术属性】
技术研发人员：范学勇，廖源，尹流娟，徐刚，马强，乔梁，
申请(专利权)人：中交第四航务工程勘察设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44