（模式识别与智能系统专业论文）公路沥青路面水泥稳定碎石基层应用技术研究.pdf

北京建筑t 程学院颐i 学位论义 摘要 在北京市已建高速公路路面结构中，二次碎石基层占了很大的比重，为适应 i 北京市的重载交通，提高路面的早期强度，防止路面的早期病害，近两年陆续在 一些高速公路上尝试性地采用了水泥稳定碎石基层材料，但对于水泥稳定碎石基 层，除京津塘高速、机场高速等少数几条高速公路外，十几年来几乎再没有采用 过，导致在目前应用中仍有许多问题需要丌展深入研究，如早期强度过高、对延 迟时间的控制以及生产、施工中的应用技术等， 因此，为了适应北京市高速公路建设的需要，确保所修筑的高速公路工程质 量，节约投资、提高经济效益，拟在借鉴各地高速公路水泥稳定碎石基层应用的 理论成果和实践经验基础上，结合北京地区具体条件，有针对性地丌展对北京市 高速公路水泥稳定碎石基层及其相关应用的研究工作。 本课题的目的是从北京市高速公路建设的需要币i l ：l k 京地区的实际出发，通过 调查研究、广泛收集资料，充分利用各地高速公路的相关研究成果及应用经验， 系统丌展室内外试验，研究出符合北京高速公路路面使用功能和服务寿命要求， 有充分科学依据及经济合理的水泥稳定碎石路面基层混合料组成设计。同时展丌 对原材料、混合料、施工工艺、养生、检验等研究，提出该基层结构在北京高速 公路应用技术要求，为今后的北京高速公路建设积累技术和施工经验。 关键词：路面基层；配合比设计；施工工艺 北京建筑t 程学院硕卜学位论文 a bs t r a c t t h el i m e f l y a s hb o u n dm a c a d a m sr o a db a s eh a sav e r yb i gp r o p o r t i o ni nt h e b e i j i n g sh i g h w a y sw h i c h h a v eb e e nu s e d i no r d e rt oa d a p tt ob e i j i n g sh e a v yd u t y ， i m p r o v et h ep a v e m e n t se a r l yi n t e n s i t ya n dp r e v e n tt h ep a v e m e n t se a r l yi l l n e s s ，s o m e f r e e w a y sh a v ec o n t i n u o u s l yu s e dt h ec e m e n t b o u n dm a c a d a mr o a db a s e si nt h er e c e n t t w oy e a r s e x c e p tf o rt h ej i n n i n t a n gh i g h w a ya n dt h ea i r p o r th i g h w a y ，n e a r l ya l lt h e o t h e rr o a d sh a v en o tu s et h ec e m e n t b o u n dm a c a d a ma st h er o a db a s ef o rm o r et h a n t e ny e a r s a sar e s u l t ，t h e r ea r em a n yp r o b l e m sw h i c hn e e dt ob ee x t e n d e dt oad e e p r e s e a r c ha b o u ti t s a p p l i c a t i o n f o re x a m p l e ，t h et o os t r o n ge a r l yi n t e n s i t y , t h ec o n t r o l o ft h ed e l a y e dt i m ea n dt h et e c h n i c i a n a p p l i c a t i o no ft h ep r o d u c ta n dc o n s t r u c t s p e r i o d sa r ea l lt h ep r o b l e m s i no r d e rt o a d a p tt h en e e do fb e i j i n g sf r e e w a yc o n s t r u c t i o n ，i n s u r e t h e f r e e w a y sq u a l i t y ，s h o r t e nt h ei n v e s t m e n ta n di m p r o v et h ee c o n o m i c a lp r o f i t ，t h e r e s e a r c hw o r ko ft h ef r e e w a y sc e m e n t b o u n dm a c a d a mr o a db a s ew i l lb ee x t e n d e d f o rs o m ea i m s t h ew o r kw i l ll e a r nf r o mt h et h e o r i a lr e s u l t sa n dt h ep r a c t i c a l e x p e r i e n c e so ft h eo t h e rp l a c ew h e nc o m b i n i n gb e i j i n g sc o n d i t i o n s t h ep u r p o s eo ft h i s t o p i ci s t o g e tas c i e n c er e a s o n a b l e a n de c o n o m i c a l c o m p o n e n ta n dp r o p o r t i o no ft h ec e m e n t b o u n dm a c a d a mr o a db a s em i x t u r e t h i s r e s u l to u g h tt oa d a p tt h en e e do fb e o i n g sf r e e w a yc o n s t r u c t i o na n dt h ep r a c t i c a l s i t u a t i o n w es h o u l di n v e s t i g a t ea n dc o l l e c tt h ed a t a s ，f u l l yu s et h et h e o r i a lr e s u l t sa n d t h ep r a c t i c a le x p e r i e n c e so ft h eo t h e rp l a c e ，s y s t e m l ys p r e a do u tt h eo u t s i d ea n di n s i d e t e s t si no r d e rt om a k et h er e s u l tf i tt h eu s i n ga b i l i t ya n dt h es e r v i n gl i f e t i m eo f b e i j i n g sf r e e w a yp a v e m e n t a tt h es a m et i m e ，w ea l s os h o u l dd os o m er e s e a r c ha b o u t t h eo r i g i n a lm a t e r i a l s ，t h em i x t u r e ，t h ec o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g y , t h em a i n t e n a n c ea n d t h et e s t s ow ec a nf i n dt h i sr o a db a s es t r u c t u r e sa p p l i c a t i o nt e c h n i c a lr e q u i r e m e n t a n da c c u m u l a t et h et e c h n o l o g ya n dc o n s t r u c t i o ne x p e r i e n c ef o rb e i j i n g sf r e e w a y c o n s t r u c t i o n sf u t u r e k e y w o r d s ：r o a db a s e ；d e s i g no ft h ec o m p o n e n ta n dp r o p o r t i o n ；c o n s t r u c t i o nm e t h o d l l 北京建筑工程学院 硕士学位论文原创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作 所取得的成果。除论文中己经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献 的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注 明的其他个人或集体已经公丌发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 一繇赢彰 日期：扣。k 年f l 月】，g 日 授权书 本人同意将所著硕士学位论文公路沥青路面水泥稳定碎石 基层应刚技术研究著作权中的数字化制品复制权、信息网络传 播权g u ； k 编权授权北京建筑二l ：程学院研究牛部行使。上述授权的 范围包括：北京建筑t 程学院自己使用或委托他人使用。 本人保证为该论文作者，依法享有著作权，并愿承担因著作 权问题引起的责任。 北京建筑t 程学院须依照我国著作权法的有关规定，允分尊 苇本人享有的著作权权利( 包括获酬权) 。 本授权有效期年。 作者联系方式： 地址： 电话： - t - , f ) l ：i 鼢、如、1 l 1 敝懈i 乏。影 扣铝年i 工月新 邮编： 传真： 电予信箱： 北京建筑t 程学院颌f j 学位论义 1 1 研究的目的和意义 第1 童绪论 高速公路路面常用的基层材料可分为三大类。一类是柔性基层材料，如沥青 碎石；第二类是半刚性基层材料，如水泥稳定碎石( 土) 、石灰稳定土、二灰碎 石( 土) 等；第三类是刚性基层材料，如水泥混凝土、贫混凝土和碾压混凝土。 其中半刚性基层材料具有整体性强、承载力高、刚度大、水稳性好、利于机械化 施工等优点且工程造价低，能适应重交通发展需要，因此在我国公路建设中得到 广泛的应用，目前己成为高等级公路路面基层的主要结构形式。其中水泥稳定碎 石和二灰碎石是两种典型和常用的半刚性基层材料。 二次碎石和水泥稳定碎石作为高速公路路面基层各有优劣：二扶碎石基层具 有后期强度高，收缩系数小，板体性好，水稳性、抗冻性较好，且能大量利用工 业废料( 粉煤灰) ，经济性好等优点。同时也存在：1 早期强度低，养护时问长， 施工进度受到限制；2 表面松散起灰，不利于层白j 结合；3 耐冲刷性一般，影响 耐久性等缺点。因此二狄碎石基层在应用过程中存在着很大的局限性。与之相比 较，水泥稳定碎石基层具有以下几个优点：1 早期强度高、施工时间紧凑，对保 证工期有利；2 基层稳定性、耐久性和抗冻性及与面层结合好；3 疲劳特性较好， 路面长期性能好等优点。另外，通过精心的原材料选择、合理的配合比设计、严 格的施工工艺及精心养护可完全解决收缩性大、易产生裂缝的缺陷，因此被广泛 应用于各地高等级公路建设之中。在北京市已建高速公路路面结构中，二狄碎石 基层占了很大的比重。表1 - 1 列举出了北京市部分高速公路半刚性基层路面的使 用情况。 但到目前为止，对于水泥稳定碎石( 砾石) 基层，除京津塘高速、机场高速 等少数几条高速公路外十几年来几乎没有采用过。因此，为了适应北京高速公路 建设的需要，确保北京市高速公路工程质量、节约投资、提高经济效益，有必要 在借鉴各地高速公路路面基层结构中水泥稳定碎石基层应用的理论成果和实践 北京建筑t 程学院顾i j 学位论义 经验的基础上，并结合北京地区的具体实际，有针对性地展丌对北京高速公路路 面水泥稳定碎石基层及其相关应用的研究工作。 表1 - 1 北京市高速公路采用的、1 ，刚性基层沥青路面结构 公路名称 面层类型与厚度基层类型与厚度底基层类型与厚度 3 5 c m 中粒式沥青混凝土 2 0 c m 石灰砂砾( 石) 4 0 c m 柑灰粉煤灰碎 石( 砾石) 尿们4 5 c m 粗粒式沥青混凝十 7 c m 溯青碎 5 c m 中粒式沥青混凝土 2 0 c m 水泥粒料 2 5 3 5 c m 灰土、 京滓塘6 c m 粗粒式沥青混凝十水泥十、水泥石灰 ( 碎石或砾石) 土或石灰粉煤灰土 1 2 c m 沥青碎石 4 c m s m a - - 1 6 4 0 c m 石灰粉煤灰碎 6 c m 粗粒式沥青混凝十 石( 砾石) 3 0 c m 石灰十 京开 8 c m 粗沥青混凝土 5 c m s m a - - 1 6 3 6 c m “灰粉煤灰碎 1 8 c m 石灰粉煤灰碎“ 京沈 6 c m 中粒式沥青混凝十 石( 砾石)( 砾石) 7 c m 粗沥青混凝土 4 c m s m a - - 1 6 3 6 c m “灰粉煤灰碎 1 8 c m 灰粉煤灰碎石 京承 5 c m 粗粒式沥青混凝十 石( 砾石)( 砾石) 7 c m 粗沥青混凝土 2 c m 沥青石屑层 京哈 4 c m 中粒式沥青混凝十 3 6 c m 无机结合料1 8 c m 石灰土 5 c m 沥青碎石 5 c m 中粒式沥青混凝十 八达岭6 c m 粗粒式沥青混凝十2 0 c m 水泥稳定砂砾3 0 c m 石灰土 1 2 c m 沥青碎石 北京建筑t 程学院颁l 学位论义 公路名称 面层类型与厚度基层类型与厚度底基层类型与厚度 5 c m s m a 1 6 3 6 c m 石灰粉煤灰碎 1 8 c m 石灰粉煤灰碎石 五环 6 c m 中粒式沥青混凝土 石( 砾石)( 砾石) 7 c m 粗沥青混凝土 4 c m 中粒式沥青混凝十 八环 5 c m 粗粒式沥青混凝土 3 6 c m 石灰粉煤灰碎 ( 已建) 石( 砾山) 1 8 0 r e 灰土 7 c m 粗粒式沥青混凝土 本课题的目的是从北京市高速公路建设的需要和北京地区的实际出发，通过 调查研究、广泛收集资料，充分利用各地高速公路的相关研究成果及应用经验， 系统丌展室内外试验，研究出符合北京高速公路路面使用功能和服务寿命要求， 有充分科学依据及经济合理的水泥稳定碎石路面基层混合料组成设计。同时展开 对原材料、混合料、施工工艺、养生、检验等研究，提出该基层结构在北京高速 公路应用技术要求，指导北京市高速公路工程建设，为今后的北京高速公路建设 积累技术经验和施工经验。 1 2 国内外应用现状 国外的半刚性路面其基层一般都采用水泥结粒料基层，极少采用其它类稳定 处治基层。在重交通高速公路上，法国及西班牙等国不允许采用无结合料的粒料 基层或底基层，德国采用水泥稳定粒料基层，但其上沥青面层最小厚度为1 2 c m 。 表1 2 摘录了国外某些高速公路路段上采用的沥青路面结构。 表卜2国外部分高速公路路段上采用的沥青路面结构 国名 面层及厚度( c m 、 基层及厚度( c m 、 底基层及厚度( c m ) 奥地利 沥青混凝- t - ( 2 7 + 3 0 + 4 1 、沥青稳定碎石( 1 4 + 1 6 )防冻层( 3 0 1 比利时 混凝3 - ( 4 + 8 、沥青稳定碎石( 1 6 ) 底基层 级配砂砾( 3 5 ) + 砂层( 3 0 - 意人利 沥青混凝十( 3 + 7 )沥青稳定碎石( 1 5 ) 4 0 ) 北京建筑t 程学院顾i ：学位论义 国名 面层及厚度( c m 、基层及厚度( c m )底基层及厚度( c m l 浇注式沥青混凝十( 3 5 ) + 德国 沥青混凝土( 8 5 ) + 贫混凝：l o s 、 防冻层 砂砾沥青混凝十( 1 8 ) j 德国 沥青混凝十( 4 + 3 + 5 )沥青碎石( 1 8 1级配砂砾( 1 5 ) + 防冻层 德国 沥青稳定碎“( 1 8 )级配砂砾( 1 5 ) + 防冻层 浇注式沥青混凝十( 3 5 ) + 澌青混凝土( 3 5 + 5 ) 沥青稳定碎石( 1 0 ) + 挪威 沥青混凝十( 1 0 )砂砾( 3 0 ) + 防冻层( 4 0 9 0 ) 术筛分碎? 5 ( 5 0 ) 沥青稳定碎石( 1 2 5 ) + 5 根廷 沥青混凝土( 7 5 )防冻层( 3 5 1 沥青乳液稳定砂土( 1 0 ) 沥青稳定碎石( 1 6 ) + 法国 沥青混凝土( 3 + 4 ) 底基层砂( 1 5 ) 水泥处治( 1 0 3 5 ) 荷兰 沥青混凝t ( 4 + 4 1沥青稳定砂砾( 1 2 1 8 )水泥稳定砂( 1 5 4 0 ) 砂砾( 3 0 ) + 水泥处治砂砾 瑞士 沥青混凝土( 3 + 4 )沥青稳定碎“( 1 1 ) ( 2 0 ) 热乐式沥青混凝( 3 8 ) + 英国 粗粒式沥青混凝十( 6 8 ) +贫混凝十( 1 9 )级配砂砾( z o ) 热压式沥青混凝十( 6 3 ) m 4 ( 9 5 2 1 5 、 英国 贫混凝十( 1 0 3 6 )水泥结粒料0 0 3 0 1 ( 路面总厚4 0 6 4 ) 沥青混凝十侈1 + 瑞典 水泥砂砾0 8 、 沥青碎石( 7 5 ) 泐青碎石( 6 1 0 ) + 西班牙 沥青混凝十( 3 5 + 4 6 )级配砂砾或水泥砂砾( 1 5 ) 水泥砂砾( 2 0 ) 沥青混凝十( 8 ) 碾压混凝十结合粒处治 两班牙 沥青混凝十( 1 5 ) 水泥结粒料结合料处治 中粒沥青混凝土( 4 ) + 波兰 粗料沥青混凝十( 6 ) +水泥7 5 n ( 2 7 ) 水泥e n ( 路拌( 1 2 ) + 石屑 ( 5 ) ) 沥青矿料混合料( 8 ) ( 1 0 1 5 ，中等交通) 水泥结粒料 意大利 ( 2 0 高速公路) 水泥结粒料( 2 0 1 注：由于不同国家的高速公路上以及同一国家不同高速公路上的交通量和交通组成差别甚 北京建筑t 程学院硕l 学位论义 大，所以路面结构和厚度都有较大的差别。 我国已建的高速公路基层均为半刚性基层，常用的是水泥稳定粒料和石灰粉 煤灰稳定粒料基层。其中水泥稳定碎石基层正得到越来越广泛的应用。见表1 3 。 表1 3 国i 部分采丌j 水泥稳定碎石基层的高等级公路沥青路面结构 路面结构 高速公路名称 面层( c m ) 基层( c m )底基层( c m ) 4 中粒式 广佛高速2 5 水泥稳定碎石2 5 2 8 水泥稳定土 5 粗粒式 4 细粒式 深圳机荷高速5 粗料式4 0 水泥稳定碎石2 8 级配碎石垫层 6 粗粒式 4 中粒式 宁宿徐高速 5 粗粒式 3 4 水泥稳定碎( 6 ) 2 0 石灰稳定土( 1 2 ) 7 泐青碎“ 4 中粒式 连徐高速二期6 粗粒式3 8 水泥稳定碎“2 0 - 二灰土 7 沥青碎石 4 中粒式 1 9 水泥稳定碎+ 1 8 _ 二 青银高速河北段5 粗粒式1 8 石灰稳定十或二灰十 6 粗料式 灰碎石 4 细粒式 京沪高速河北段5 粗料式3 8 水泥稳定碎石( 5 ) 2 0 水泥“灰稳定土( 3 ：6 ： 9 1 ) 6 粗粒式 4 细粒式 1 9 水泥稳定碎石+ 1 8 二 京沈高速河北段 5 粗料式2 0 石灰稳定土 6 粗粒式 灰碎 4 中粒式 京张高速河北段6 粗料式3 8 水泥稳定碎4 j ( 5 )4 0 水泥稳定砂( 5 ) 8 粗粒式 5 中粒式 榆林靖边高速2 0 水泥稳定碎石( 5 )3 6 杠灰稳定土 7 粗粒式 4 细粒式 罗j 。高速公路5 粗料式3 0 水泥稳定碎石( 5 )2 0 水泥稳定碎石( 3 ) 6 粗粒式 北京建筑t 程学院硕i 。学位论文 路面结构 高速公路名称 面层( c m l基层( c m ) 底基层( c m 、 4 细粒式 沈人高速5 中料式2 0 水泥稳定碎石3 0 水泥稳定十 6 粗粒式 国内外对水泥稳定碎石的研究结论和工程实践经验，主要有以下几个方面： 1 、对于水泥稳定碎石，强度随水泥剂量增加而增加。但就收缩性而言，存 在着一个最佳水泥范围。一般认为水泥剂量超过6 ，会导致干缩和温缩系数大 幅度增长。很多研究表明，当水泥剂量在3 6 时，其收缩性没有明显差异。 2 、集料级配的好坏不但对基层强度有影响，而且对其他的路用性能也有影 响。一般情况下在水泥剂量、石料的强度、石料形状等满足相应规范要求的前提 下，根据规范所给定的级配曲线配制的混合料7 d 抗压强度大都符合要求。但各 个级配混合料的抗裂性能和抗冲刷性能却有较大的差异。对于用水泥稳定研石这 类半刚性材料作基层的道路，在使用中发生破坏的原因，除了极少数是为因抗压 强度不足引起的以外，大多是由于其收缩性大或抗冲刷能力不足所致。所选用的 配合比应该是在充分考虑道路沿线地质、水文、气候以及施工难易程度的条件下， 抗压强度、抗裂性和抗冲刷性之间的一种平衡。盲目提高强度的做法导致基层刚 度过大，容易产生收缩裂缝增大等其他负面的影n 向。 3 、在适当范围内增加粗集料比例，不但能提高强度，而且能减少收缩裂缝。 但在配合比设计中还应充分地考虑到在实际施工是否易于操作，例如：摊铺机摊 铺半日料含量较多的混合料时，由于摊铺机分料器在分料的过程中将混合料中的 日 颗粒拨到了两侧，易使局部的地方出现离析现象。同时细料含量较多时，压实阶 段容易产生弹簧现象。与之相比，当混合料配比适当时则极少发生离析和弹簧现 象。 4 、水泥稳定碎石基层碾压时含水量越大，干缩越严重；养生不善，基层材 料时干时湿，甚至长时间曝晒会导致基层的早期开裂。 5 、压实度越大越不宜产生收缩裂缝，因此必须采用重型压实标准。 6 、水泥稳定基层内产生的裂缝与基层施工时的温度和年温度梯度或多年的 温度梯度有密切的相关性。在高温季节施工的基层经过冷季节后产生收缩裂缝， 北京建筑t 程学院顾i 学位论义 而在低温条件下施工的基层经过热季节后产生膨胀性的裂缝。因此应根据当地的 气候条件，合理地安排基层的施工时间。 1 3 主要研究内容 研究水泥稳定碎石的合理级配组成和材料特性； 研究水泥稳定碎石的技术要求； 研究水泥稳定碎石的施工工艺。 北京建筑t 程学院顾l 学位论文 第2 章混合料配合比设计试验方案 混合料配合比设计也称材料组成设计，它是路面设计的重要组成部分。通过 配合比设计使混合料能达到规定的技术要求。同时，配合比设计又是施工质量管 理的重要内容。混合料组成的选择必须使其：具有合适的强度和耐久性；具有较 小的收缩变形和较强的抗冲刷能力；贯彻就地取材，便于施工，技术可行，经济 合理的设计原则。水泥稳定碎石混合料配合比设计及试验依据主要有： 公路沥青路面设计规范( j t j 0 1 4 9 7 ) ； 公路路面基层施工技术规范( j t j 0 3 4 2 0 0 0 ) ； 公路工程无机结合料稳定材料试验规程( j t j 0 5 7 9 4 ) ： 公路工程集料试验规程( j t j 0 5 8 2 0 0 0 ) ： 公路工程质量检验评定标准f j t j 0 7 1 9 8 ) ； 2 1 水泥剂量的选择 水泥稳定碎石中强度指标在很大程度上取决于水泥的剂量，随着水泥剂量的 增加，水泥稳定碎石的物理一力学性质也将显著地改变。不过，过多的水泥用量， 虽然可以获得强度的增加，但会产生较大干缩裂缝和温缩裂缝，同时，在经济上 也是不合理。因此，我们在进行水泥稳定碎石基层材料设计时，要综合地考虑各 种因素来加以确定水泥剂量。在保证所铺的基层达到所规定的各种质量指标前提 下，应取用低的水泥剂量，以降低工程造价。规范规定水泥剂量为3 - - 6 。参 照国内外研究成果及工程应用实际经验，本试验按4 、5 、6 三种水泥剂量 配制混合料。 2 2 集料级配的选择 粒料的级配合成是路面基层设计的主要内容。只有粗集料和细集料的合理搭 配彳1 能保证路面基层材料既有较好的骨架性又有较好的填充性。只有较好的级配 北京建筑t 程学院顾l 学位论义 才能使水泥稳定碎石混合料具有较高的强度、较好的稳定性和较低的收缩系数。 水泥稳定碎石的粒料越粗，则强度越高，稳定性越好，预防温缩、干缩裂缝的能 力越强。而细料过多，则抗冲刷能力降低，收缩系数增大；但细料偏少，则混合 料容易离析，摊铺碾压后难以密实，导致表面层孔隙率偏大，过于粗糙，粒料问 粘结力不足。故比较理想的级配应是接近规范级配范围中值，这样摊铺的效果可 达到粗糙而密实。国内许多高等级公路的水泥稳定碎石基层集料级配范围大都取 用接近规范中值范围，大部分接近于公路路面基层施工技术规范要求中值， 见表2 1 。表2 2 列出国内一些高等级公路水泥稳定碎石基层所用集料级配。 表2 - 1 公路路面基层施工技术规范要求水泥稳定集料的颗粒组成范同 筛孔粒径( m m ) 3 1 52 6 51 9 9 54 7 52 - 3 6o 60 0 7 5 规定通过的范围( ) 1 0 09 0 1 0 07 2 - 8 94 7 6 72 9 - 4 91 7 - 3 58 2 20 - 7 中 值( ) 1 0 09 58 0 55 73 92 61 5 3 5 表2 2 国内一些高等级公路水泥稳定碎石基层所用集料级配 最 最水 7 d 泥 饥 压 剂强 上上 度里 通过。卜列方孔筛尺寸( m m ) 的质量百分率( ) 度擎 m p a 佳 含 路名 水 上上 3 1 52 6 5 1 99 54 7 52 3 60 60 0 7 5 里 惠深 1 0 01 0 08 4 67 1 25 7 42 1 71 0 4 3 35 52 2 253 3 9 一级路 竹曲高 速 1 0 01 0 09 4 46 6 64 1 21 71 2 13 35 1 2 35 04 7 国道 1 0 8 线 1 0 01 0 09 1 76 7 64 0 6 2 6 3 8 5 052 34 53 6 8 榆靖高 1 0 09 6 48 1 15 7 23 3 22 7 8 1 00 75 42 _ 3 755 3 速 。j 。宿徐 1 0 01 0 09 26 53 52 51 3 45 02 3 666 高速1 北京建筑t 程学院硕1 学位论义 宁宿徐 1 0 01 0 09 86 94 22 41 3472 2 165 高速2 郑许 1 0 01 0 09 5 66 7 64 7 22 8 41 0 51 45 0 7 2 _ 3 56 1 6 高速路 临k 1 0 01 0 08 5 35 9 43 8 72 7 3 1 5 4 4 15 82 2 95 55 6 高速1 临长 1 0 09 6 38 4 65 8 13 7 82 5 41 5 84 15 92 3 454 7 高速2 衡枣高 1 0 09 8 67 9 25 6 13 3 52 61 5 21 56 0 2 2 85 55 8 ：n - 京珠高 速未 阳宜 1 0 09 7 27 7 35 7 33 9 12 5 11 2 41 36 02 4 054 6 施r 规 1 0 09 58 0 55 73 92 61 53 5 范中值 本试验统一采用公路路面基层施工技术规范( j t j 0 3 4 2 0 0 0 ) 所列表3 2 2 中3 号级配范围( 表2 - 1 ) 。 2 3 配合比设计步骤 1 、选取材料，进行原材料的试验。 碎石拟选用大灰厂产石灰岩碎石；水泥拟选用房山水泥四厂矿渣硅酸盐缓凝 性水泥( r s 3 2 5 ) 和普通硅酸盐水泥( e 0 3 2 5 ) 两种。 2 、筛分试验，合成级配 对配合比设计所选取的三种集料粒径规格分别为：( 9 5 3 1 5 ) m m 、( 9 5 1 9 ) n l r n 、( 0 9 5 ) m m 的碎石材料进行筛分试验，根据筛分结果通过试算法组配混合 料，计算混合料级配满足级配中值要求。 3 、确定水泥剂量的掺配范围 北京建筑t 程学院硕l j 学位论文 水泥稳定碎石路面基层，要求7 d 无侧限抗压强度为( 3 4 ) m p a 。水泥剂量 按4 、5 、6 三种比例配制混合料，即水泥：碎石的比例为4 ：1 0 0 、5 ：1 0 0 、6 ：1 0 0 。 4 、做标准击实试验，确定最佳含水量和最大干密度 5 、制作试件 按最佳含水量及计算得到的最大干密度和现场9 8 的压实度要求来制备试 件，作为平行试验的试件数量为9 个。按现行规范规定采用1 5 0 x 1 5 0 m m 的圆柱 体试件。 6 、测定饱水无侧限抗压强度 试件在规定温度下保湿养生6 天，浸水2 4 小时后，按公路工程无机结合 料稳定材料试验规程( j r j 0 5 7 9 4 ) 进行测定无侧限抗压强度试验。 计算试验结果的平均值和偏差系数。 7 、确定试验室配合比( 目标配合比) 根据强度标准，确定合适的水泥剂量。此剂量试件室内试验结果的平均抗压 强度应符合：r r d ( 1 z a c v ) 高速公路保证率取9 5 ，z a ；1 6 4 5 c v 为偏差系数，当试件数为9 个时，c v 应不大于1 5 。否则应重做试验。 如不能降低偏差系数，则应增加试验数量。 8 、确定生产配合比 根据施工现场情况，对确定试验室配合比( 目标配合比) 进行调整。高速公 路要求集中厂拌法施工，水泥剂量要增加0 5 。 2 4 延迟试验方案 水泥稳定碎石的施工与二灰碎石相比，其控制难点主要在于水泥与集料遇水 产生凝结硬化作用，混合料逐渐胶结在一起，压实时必有一部分压实功用来破坏 这种胶结作用。当压实功不变时，必然影响其压实及后期成形后的强度。因此， 从加水拌和到碾压终了的延迟时间对水泥稳定碎石混合料的强度和所能达到的 干密度有明显的影响。延迟时间愈长，混合料强度和干密度损失愈大。水泥延迟 时问的长短也直接影响水泥稳定基层的施工质量。过短，影响水泥稳定混合料的 搅拌、运输、摊铺和压实等工序；过长，则影响水泥稳定基层强度的形成。 北京建筑t 程学院硕i j 学位论文 延迟时间对混合料强度的影响取决于两个因素，即水泥品种和集料的性质， 特别所用水泥性质对延迟时间的影响至关重要。因此，既应采用终凝时间长的水 泥，又应规定施工的延迟时间。国外通常规定施工的延迟时间为2 h 。考虑到我 国公路施工中采用厂拌法的实际情况，公路路面基层施工技术规范 ( j t j 0 3 4 2 0 0 0 ) 规定了延迟时问( 3 4 ) h 。由于高速公路水泥稳定碎石的施工采 用集中厂拌法，因此，在配合比设计时，应通过试验重新具体确定应该控制的延 迟时间，以指导实际施工。 本延迟试验方案是： 1 、通过试验分别测定采用两种不同水泥时，不同的延迟时间对7 d 无侧限抗 压强度的影响。 2 、通过试验分别测定采用不同含水量时，不同的延迟时间对7 d 无侧限抗压 强度的影响。 3 、通过试验分别测定采用不同水泥用量时，不同的延迟时问对7 d 无侧限抗 压强度的影响。 对应的延迟时间( 即从加入水与水泥拌和后到试件制作完成的时间) 分别为 2 h 、4 h 、6 h 。 北京建筑t 程学院颐i 学位论文 3 1 碎石 第3 章原材料选择 在高速公路路面基层施工中，为了不至于在试验或施工中出现压实不均或离 析现象，碎石的单个颗粒的最大粒径不应超过3 1 5 r a m ，碎石压碎值要求小于 3 0 。所用碎石应筛分成3 4 个不同的粒级，混合料颗粒组成应符合公路路面 基层施工技术规范( j t j 0 3 4 2 0 0 0 ) 所列表3 2 2 中3 号级配范围( 见表2 1 ) 。 碎石选用大灰厂产三种粒径石灰岩，粒径规格分别为( 9 5 3 1 5 ) m m 、( 9 5 1 9 ) r l l i t l 、( 0 - 9 5 ) r a m ；经检验压碎值满足要求。碎石试验结果如表3 1 ，表3 2 所示。 表3 1 乐碎值试验结果表 肝后通过3 r a m 筛 试验次数 试样重( g ) 压碎值( )平均值( )规定值( ) 斤试样重( g ) 13 0 0 04 1 01 3 7 1 4 09 0 23 0 0 04 3 01 4 3 表3 - 2 筛分试验结果汇总表 大灰厂碎“通过白| 分比( ) 筛孔( m m ) 9 5 3 1 59 5 1 90 9 5 3 1 51 0 01 0 01 0 0 2 6 58 0 81 0 01 0 0 1 92 4 69 51 0 0 9 53 7 2 8 9 9 6 3 4 7 508 17 5 4 2 3 6 0 5 9 4 0 6 3 2 1 北京建筑t 程学院顿1 学位论义 大灰厂碎石通过白分比( ) 筛孔( r a m ) 9 5 3 1 59 5 1 90 9 5 0 0 7 51 0 1 0 0 7 50 3 2 水泥 公路路面基层施工技术规范规定：普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和 火山狄硅酸盐水泥都可用于水泥稳定碎石。并且宜选用低标号水泥( 3 2 5 m p a ) ， 初凝时间应3 h 以上、终凝时间宜6 h 以上。严禁使用快硬水泥、早强水泥以及已 受潮变质的水泥，各项技术指标应满足相关规范的要求。 通过对各地高等级公路水稳基层水泥使用情况调查发现：国内大多数水稳基 层采用普通硅酸盐水泥，而且以低标号为主；其次是硅酸盐缓凝水泥，如宁宿徐 高速路水稳基层采用缓凝4 2 5 硅酸盐水泥，1 0 5 国道单县段水稳基层采用缓凝4 2 5 硅酸盐水泥；另外，也有一部分采用矿渣硅酸盐水泥，如国道1 0 8 ( 侯马一新绛 段) 水稳基层采用3 2 5 矿渣硅酸盐水泥。 因北京地区没有专门厂家大批量生产硅酸盐缓凝水泥，所以，经检验，在确 定各项指标满足规范要求的基础上，本试验选用房山水泥四厂矿渣硅酸盐缓凝性 水泥( p s 3 2 5 ) 和普通硅酸盐水泥( e 0 3 2 5 ) 两种水泥作为试验用水泥。其主要技 术指标试验结果见表3 3 、3 - 4 中。 检验项 目规定值检验结果 细度( ) 4 5 r a i n5 h 3 5 m i n 终凝时间 l o b 6 h 4 5 m i n 3 d1 6 o 1 7 5 抗压强度( m p a ) 2 8 d4 2 5 北京建筑t 程学院颂l j 学位论文 检验项目规定值检验结果 3 d3 53 8 抗折强度( m p a ) 2 8 d6 。5 检验项目规定值检验结果 细度( ) 4 5 m i n 4 h2 0 r a i n 终凝时间 r d b日日日 是是否否 否否否否 ( 1 一z a c v ) 疋为三疋疋 强度损失量( ) 0006 1 33 33 01 9 69 69 43 8 11 9 51 7 3 通过以上试验结果可以看出： 1 、相同水泥剂量的混合料在采用大于最佳含水量的不同含水量时，7 d 无侧 限抗压强度具有一定的变化。含水量越大，7 d 无侧限抗压强度越小。但随着含 水量的增大，7 d 无侧限抗压强度的下降幅度减小。含水量大于5 8 后强度下降 幅度趋于平缓。 2 、相同水泥剂量的混合料在采用大于最佳含水量的不同含水量时，延迟时 间不同，7 d 无侧限抗压强度具有一定的变化。延迟时间超过4 h ，采用大于最佳 含水量时的混合料7 d 无侧限抗压强度要高于采用最佳含水量时的7 d 无侧限抗压 强度，延迟时间越长，差幅越大。例如：延迟时f 白j6 h ，含水量5 8 时7 d 无侧限 抗压强度比最佳含水量5 3 时的强度高0 4 2 m p a ，差幅约2 0 ；含水量6 3 时 的强度要高0 4 6 m p a ，差幅大于2 0 北京建筑t 程学院颂i 。学位论史 趸3 舌 蜊 跫 乏2 4 含水量变化对干密度的影响 o h2 h 延迟时间 图5 - 5 含水量变化对干密度的影响 含水量变化对7 d 强度的影响 曩i ：二? j | ? “i | 。j ；77 。“。_ 遵 一5 3 0 l 一 ，豁一i l 、。 一稚 5 8 0 ii ：“一。睨i 、 ， 一 a o h2 h4 h6 h 延迟时间 图5 - 6 含水量变化对7 d 强度的影响 由上述分析可以得出以下结论： 适当增加混合料含水量( 如大于最佳含水量0 5 一1 ) 可以延长延迟控制 时间。但含水量增加又能带来降低干密度