掺加细粒风化料的骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法技术

本发明专利技术公开了掺加细粒风化料的骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法，涉及级配设计技术领域，对细粒风化料进行预压实；根据拟定的级配曲线一将预压实后的细粒风化料与各档集料混合；获取粗集料振实密度

【技术实现步骤摘要】
掺加细粒风化料的骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法


[0001]本专利技术涉及路面基层材料级配设计
，尤其涉及掺加细粒风化料的骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法
。

技术介绍

[0002]水泥稳定碎石是公路路面常用也是典型的半刚性基层材料，需耗用大量的石料资源
。
在风化料资源丰富的地区，如能在水泥稳定碎石中采用风化料代替部分石料，则可减少石料开采与保护山体
。
由于细粒风化料风化程度高
、
强度较低，在压实过程中会产生破碎，造成原材料级配发生改变，因此在进行级配设计时须考虑风化料压实过程中级配变化的影响
。
[0003]已有研究与应用实践表明，骨架密实型混合料具有较好的力学性能和耐久性
。
现有骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法主要包括逐级填充法
、
试验法以及体积法，这些方法仍存在尚需改进的问题：
(1)
逐级填充法虽易于理解和操作，但结果的离散性较大，试验量较大，试验周期较长
。(2)
试验法在确定集料级配时，缺乏对混合料结构的考虑，没有系统地评价粗集料是否形成骨架密实
。(3)
体积法主要考虑粗集料空隙与细料体积之间的关系，没有考虑水泥的体积与填充作用
。
[0004]专利
CN113936751 A
中公开了一种基于矿料间隙率物理模型的低剂量水泥稳定碎石的级配设计方法，虽然给出了骨架密实型矿料级配中粗细料的比例，但其未考虑水泥稳定材料中水泥对集料级配的影响，设计的理论骨架密实结构并不代表实际的骨架密实结构
。
同时，该方法未将细粒风化料作为稳定材料，不适用于掺加细粒风化料的水泥稳定碎石级配设计
。
[0005]综上所述，目前水泥稳定碎石级配设计方法仍以经验性为主，试验量较大，尚未有掺加细粒风化料的骨架密实型级配设计方法，而且没有考虑压实过程细粒风化料的级配变化与水泥作为细料的填充作用
。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种掺加细粒风化料的骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法，给出了适用于骨架密实型水泥稳定碎石的细粒风化料用量表达式，该表达式优化了级配设计流程，减小了级配设计试验量
。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0008]本专利技术的实施例提供了一种掺加细粒风化料的骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法，包括：
[0009]基于等效压实功原理对细粒风化料进行预压实，得到级配稳定状态时的细粒风化料；
[0010]根据拟定的级配曲线一将预压实后的细粒风化料与各档集料混合，设定粗细料分界粒径；根据粗细料分界粒径划分粗集料和细料；并确定分界粒径筛孔的通过率
。
[0011]测定粗集料振实密度
、
细料紧装密度
、
粗集料骨架间隙率，并结合粗集料
、
细粒风化料和水泥的质量分数关系，计算细粒风化料用量；
[0012]根据细料用量生成级配曲线二；在保持粗集料内部比例组成不变的情况下，以细料用量为基准变动，得到其余至少两个级配曲线；
[0013]采用混合料实测空隙率作为评价指标，判断级配曲线二以及其余级配曲线的骨架密实性，确定骨架密实级配
。
[0014]作为进一步的实现方式，所述细粒风化料用量
x2表示为：
[0015][0016]其中，
γ
cs
表示粗集料振实密度，
γ
fs
表示细料紧装密度，
VCA
表示粗集料骨架间隙率，
x3表示水泥质量分数
。
[0017]作为进一步的实现方式，粗集料质量分数为
x1，
x1+2+3＝
1。
[0018]作为进一步的实现方式，比较级配曲线二以及其余级配曲线对应的混合料实测空隙率，以混合料实测空隙率最小的级配曲线为理论骨架密实级配
。
[0019]作为进一步的实现方式，基于等效压实功原理，采用单位体积压实功公式反映压实情况，采用室内小型压路机模拟现场工况
。
[0020]作为进一步的实现方式，大于粗细料分界粒径的单档集料或各档集料按设定比例混合得到的混合物为粗集料，细粒风化料与水泥为细料
。
[0021]作为进一步的实现方式，粗集料作为骨架，骨架总体积为
V
；细粒风化料与水泥用于填充骨架形成的间隙体积，且细料恰好填充粗集料骨架形成的间隙
。
[0022]作为进一步的实现方式，设定细料颗粒填充骨架间隙的过程中，细料颗粒不对粗集料颗粒的嵌挤方式与状态产生影响，则骨架的间隙体积等于细料的体积
。
[0023]作为进一步的实现方式，粗集料骨架总体积
V
为：
[0024][0025]其中，
x1表示粗集料质量分数，
γ
cs
表示粗集料振实密度
。
[0026]本专利技术的有益效果如下：
[0027]本专利技术通过对细粒风化料进行预压实，得到级配稳定状态的细粒风化料；给出了适用于骨架密实型水泥稳定碎石的细粒风化料用量表达式，该表达式优化了级配设计流程，减小了级配设计试验量
。
[0028]本专利技术建立了以
VCA
为设计指标的掺加细粒风化料的骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法，并引入混合料实测空隙率
VA
指标，以评价混合料的骨架密实性
。
附图说明
[0029]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定
。
[0030]图1是掺加细粒风化料的水泥稳定碎石体积组成示意图；
[0031]图2是本专利技术根据一个或多个实施方式的初拟级配一的级配曲线图；
[0032]图3是本专利技术根据一个或多个实施方式的调整后的级配二的级配曲线图；
[0033]图4是本专利技术根据一个或多个实施方式的调整后的级配三的级配曲线图；
[0034]图5是本专利技术根据一个或多个实施方式的调整后的级配四的级配曲线图；
[0035]图6是本专利技术根据一个或多个实施方式的骨架密实型级配设计方法流程图
。
具体实施方式
[0036]实施例一：
[0037]本实施例提供了一种掺加细粒风化料的骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法，如图6所示，包括以下步骤：
[0038]步骤1：基于等效压实功原理，采用单位体积压实公式反映压实情况，使用小型压路机来模拟现场工况，调整相关参数，对细粒风化料进行预压实，并得到级配稳定状态时的细粒风化料
。
[0039][0040]式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
掺加细粒风化料的骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法，其特征在于，包括：基于等效压实功原理对细粒风化料进行预压实，得到级配稳定状态时的细粒风化料；根据拟定的级配曲线一将预压实后的细粒风化料与各档集料混合，设定粗细料分界粒径；根据粗细料分界粒径划分粗集料和细料；获取粗集料振实密度
、
细料紧装密度
、
粗集料骨架间隙率，并结合粗集料
、
细粒风化料和水泥的质量分数关系，计算细粒风化料用量；根据细料用量生成级配曲线二；在保持粗集料内部比例不变的情况下，以细料用量为基准变动，得到其余至少两个级配曲线；采用混合料实测空隙率为评价指标判断级配曲线二以及其余级配曲线的骨架密实性，确定骨架密实级配
。2.
根据权利要求1所述的掺加细粒风化料的骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法，其特征在于，所述细粒风化料用量
x2表示为：其中，
γ
cs
表示粗集料振实密度，
γ
fs
表示细料紧装密度，
VCA
表示粗集料骨架间隙率，
x3表示水泥质量分数
。3.
根据权利要求2所述的掺加细粒风化料的骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法，其特征在于，粗集料质量分数为
x1，
x1+x2+x3＝
1。4.
根据权利要求1所述的掺加细粒风化料的骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法，其特征在于，比较级配曲线二以及其余级配曲线对应的混合料实测空...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹卫东，颜子骐，李竞晨，张修冬，李英剑，詹尊皓，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：