專利名稱：利用填充系數(shù)法設(shè)計級配碎石混合料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工程領(lǐng)域，涉及一種設(shè)計級配碎石混合料的方法，尤其是一種利用填充系數(shù)法設(shè)計級配碎石混合料的方法。
背景技術(shù)：
級配碎石是一種具備一定強度和柔性的材料，它是指由各種大小不同的粒級碎石組成的混合料。級配碎石集料定義為:級配符合技術(shù)規(guī)范的由各種大小不同的粒級集料組成的混合料。使用中的粒狀材料其性能較復雜，它是由許多相關(guān)的因素制約。我國以往的設(shè)計規(guī)范中，雖然已指出“級配碎石可用于各級公路的基層和底基層”，但是由于當時人們對于這種松散材料的認識不夠深入，對它的強度、抗變形能力以及耐久性等仍十分懷疑，因此，在我國并未真正的將級配碎石用于公路建設(shè)中。更多的是將它作為半剛性基層的底基層或者墊層來使用，其自身的許多優(yōu)點并未真正發(fā)揮出來。由此導致的結(jié)果就是級配碎石有關(guān)的技術(shù)規(guī)范過于簡單籠統(tǒng)；沒有將級配碎石層的不同功能(過渡層、基層、底基層等)區(qū)分開來做相應技術(shù)要求；級配要求不嚴、級配范圍太寬，缺乏指導意義?；谶@種情況，在2007年實施的《公路浙青路面設(shè)計規(guī)范》(JTG D50— 2006)中，明確提出了柔性基層的概念，再次指出“級配碎石可用于各級公路的基層和底基層”；將級配碎石分為防治反射裂縫的過渡層(上基層)、基層、底基層及墊層三種主要的類型；對不同類型的混合料級配范圍分別作了規(guī)定，并將基層級配“分為骨架密實型與連續(xù)級配型”。詳見下表2。原有的規(guī)范見表I。表I級配碎(礫)石的顆粒組成范圍(舊規(guī)范)
權(quán)利要求
1.利用填充系數(shù)法設(shè)計級配碎石混合料的方法，其特征在于包括以下步驟: 1)、設(shè)計主骨架，測定其空隙率； 2)、設(shè)計細集料，對細集料進行試驗，測定其空隙率； 3 )、細集料中的空隙被水填充，主骨架中的空隙被吸水后的細集料填充；從而形成各種級配的混合料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用填充系數(shù)法設(shè)計級配碎石混合料的方法，其特征在于: 將碎石分成如下如干檔: . 26.5mm 檔、19mm 檔、16mm 檔、13.2mm 檔、9.5mm 檔、4.75mm 檔、細集料； 所述步驟I)包括以下內(nèi)容: (a)、一級填充: 測定4.75mm檔及其以上各檔每檔集料的毛體積密度； 按照26.5mm檔:19mm檔=(8_1): (2-9)的質(zhì)量比例，將26.5mm檔和19mm檔混合,得若干份的一級集料，每份一級集料的質(zhì)量相等； 將每份一級集料均進行如下處理: 干搗，并記26.5mm檔的質(zhì)量為Wl I，19mm檔的質(zhì)量為W12 ； 將一級集料均勻攪拌后分三層裝入標定過的干搗筒內(nèi)，干搗筒容積為IOL或15L，每層以相同力度均勻插搗2(Γ40下；從而保證最上層集料上表面水平，在干搗筒十字對稱處分別量取集料上表面距離擊實筒上邊緣的高度，計算其平均值；得到搗實后集料所占總體積VI，計算出混合集料的搗實密度P 1=(W11+W12)/V1 ;空隙率VV1=1-(W11/p 11+W12/P 12)/VI，其中P 11、P 12分別為26.5mm檔和19mm檔的毛體積密度；從而建立不同集料比例與搗實密度、空隙率之間的關(guān)系，確立26.5mm檔和19mm檔之間形成骨架結(jié)構(gòu)的最優(yōu)組成比例(即，搗實密度P I最大，且空隙率VVl最小時的組成比例)，為一級比例； (b)、二級填充: 按照(26.5mm 檔+19mm 檔):16mm 檔=(5-9): (5-1)的質(zhì)量比例，將 26.5mm 檔、19mm 檔和16mm檔混合,得若干份的二級集料,所述26.5mm檔與19mm檔的質(zhì)量比為一級比例；每份二級集料的質(zhì)量相等； 將每份二級集料均進行如下處理: 干搗，并記26.5mm檔+19mm檔的質(zhì)量為W21,16mm檔的質(zhì)量為W22 ； 將二級集料均勻攪拌后分三層裝入標定過的干搗筒內(nèi)，干搗筒容積為IOL或15L，每層以相同力度均勻插搗2(Γ40下；保證最上層集料上表面水平，在干搗筒十字對稱處分別量取集料上表面距離擊實筒上邊緣的高度，計算其平均值；得到搗實后集料所占總體積V2，計算出混合集料的搗實密度P 2=(W21+W22)/V2 ;空隙率VV2=1_ (W21/P 21+W22/P 22)/V2，其中P 21、P 22分別為(26.5mm檔+19mm檔)和16mm檔的毛體積密度；從而建立不同集料比例與搗實密度、空隙率之間的關(guān)系，確立(26.5mm檔+19mm檔)和16mm檔之間形成骨架結(jié)構(gòu)的最優(yōu)組成比例(即，搗實密度P2最大， 且空隙率VV2最小時的組成比例)，為二級比例； (C)、三級填充: 按照(26.5mm 檔 +19mm 檔 +16mm 檔):13.2mm 檔=(5-9): (5-1)的質(zhì)量比例，將 26.5mm檔、19mm檔、16mm檔和13.2mm檔混合，得若干份的三級集料；所述(26.5mm檔+19mm檔):`16mm檔的質(zhì)量比為二級比例,26.5mm檔與19mm檔的質(zhì)量比為一級比例；每份三級集料的質(zhì)量相等; 將每份三級集料均進行如下操作:干掲，并記26.5mm檔+1 Qmm檔+16mm檔的質(zhì)量為W31,13.2mm檔的質(zhì)量為W32 ； 將三級集料均勻攪拌后分三層裝入標定過的干搗筒內(nèi)，干搗筒容積為IOL或15L，每層以相同力度均勻插搗2(Γ40下；保證最上層集料上表面水平，在干搗筒十字對稱處分別量取集料上表面距離擊實筒上邊緣的高度，計算其平均值；得到搗實后集料所占總體積V3，計算出混合集料的搗實 密度P 3=(W31+W32)/V3 ;空隙率VV3=1_ (W31/P 31+W32/P 32)/V3，其中P 31、P 32分別為(26.5mm檔+19mm檔+16mm檔)和13.2mm檔的毛體積密度；從而建立不同集料比例與搗實密度、空隙率之間的關(guān)系，確立(26.5mm檔+19mm檔+16mm檔)和13.2mm檔之間形成骨架結(jié)構(gòu)的最優(yōu)組成比例(B卩，搗實密度P 3最大，且空隙率VV3最小時的組成比例)，為三級比例； (d)、四級填充: 按照(26.5mm檔+19mm檔+16mm檔+13.2mm檔):9.5mm檔=(5-9): (5-1)的質(zhì)量比例，將26.5mm檔、19mm檔、16mm 檔、13.2mm檔和9.5mm檔混合,得若干份的四級集料,所述(26.5mm檔+1 Qmm檔+16mm檔)與和13.2mm檔的質(zhì)量比為三級比例，(26.5mm檔+1 Qmm檔):16_的質(zhì)量比為二級比例，26.5mm檔與19mm檔的質(zhì)量比為一級比例；每份四級集料的質(zhì)量相等； 將每份四級集料均進行如下處理: 干掲，并記26.5mm檔+1 Qmm檔+16mm檔+13.2mm檔的質(zhì)量為W41,9.5mm檔的質(zhì)量為W42 ； 將四級集料均勻攪拌后分三層裝入標定過的干搗筒內(nèi)，干搗筒容積為IOL或15L，每層以相同力度均勻插搗2(Γ40下；保證最上層集料上表面水平，在干搗筒十字對稱處分別量取集料上表面距離擊實筒上邊緣的高度，計算其平均值；得到搗實后集料所占總體積V4，計算出混合集料的搗實密度P 4=(W41+W42)/V4 ;空隙率VV4=1_ (W41/P 41+W42/P 42)/V4，其中P 41、P 42分別為(26.5mm檔+19mm檔+16_檔+13.2mm檔)和9.5mm檔的毛體積密度；建立不同集料比例與搗實密度、空隙率之間的關(guān)系，確立(26.5mm檔+19mm檔+16mm檔+13.2mm檔)和9.5mm檔之間形成骨架結(jié)構(gòu)的最優(yōu)組成比例(即，搗實密度P 4最大,且空隙率VV4最小時的組成比例)，為四級比例； (e)、五級填充:按照(26.5mm 檔+19mm 檔+16mm 檔+13.2mm 檔+9.5mm 檔):4.75mm 檔=(5-9): (5-1)的質(zhì)量比例，將26.5mm檔、19mm檔、16mm檔、13.2mm檔、9.5mm檔、4.75mm檔混合，得若干份的五級集料；所述(26.5mm+19mm+16mm+13.2謹)和9.5謹檔的質(zhì)量比為四級比例，(26.5謹檔+1 Qmm檔+16mm檔)與和13.2mm檔的質(zhì)量比為三級比例，(26.5mm檔+1 Qmm檔):16_檔的質(zhì)量比為二級比例，26.5mm檔與19mm檔的質(zhì)量比為一級比例；每份五級集料的質(zhì)量相等； 將每份五級集料均進行如下處理:干掲，并記(26.5mm 檔 +19mm 檔 +16_ 檔 +13.2mm 檔 +9.5mm 檔)的質(zhì)量為 W51,4.75mm檔的質(zhì)量為W52 ； 將五級集料均勻攪拌后分三層裝入標定過的干搗筒內(nèi)，干搗筒容積為IOL或15L，每層以相同力度均勻插搗2(Γ40下；保證最上層集料上表面水平，在干搗筒十字對稱處分別量取集料上表面距離擊實筒上邊緣的高度，計算其平均值；得到搗實后集料所占總體積V5，計算出混合集料的搗實密度P 5=(W51+W52)/V5 ;空隙率VV5=1_ (W51/P 51+W52/P 52)/V5，其中 P 51、P 52 分別為(26.5mm 檔 +19mm 檔 +16mm 檔 +13.2mm 檔 +9.5mm 檔)和 4.75mm 檔的毛體積密度；從而建立不同集料比例與搗實密度、空隙率之間的關(guān)系，確立(26.5mm檔+19mm檔+16mm檔+13.2mm檔+9.5mm檔)和4.75mm檔之間形成骨架結(jié)構(gòu)的最優(yōu)組成比例(即，搗實密度P 5最大，且空隙率VV5最小時的組成比例)，為五級比例； (f)、經(jīng)過上述五級填充，形成主骨架。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用填充系數(shù)法設(shè)計級配碎石混合料的方法，其特征在于: 首先選定集料公稱最大粒徑為26.5mm,設(shè)定4.75mm為粗集料、細集料的分界點；按照規(guī)范骨架密實型級配進行細集料級配；通過擊實試驗測定細集料密度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用填充系數(shù)法設(shè)計級配碎石混合料的方法，其特征在于:.26.5mm 檔:19mm 檔:16mm 檔:13.2mm 檔:9.5mm 檔:4.75mm 檔的質(zhì)量比為:1:(3.9 4.1): (2.1 2.3): (1.7 1.9): (2.2 2.4): (2.7 2.9); 細集料分成:2.365mm檔、1.185mm檔、0.65mm檔、0.35mm檔、0.155mm檔、0.0755mm檔和〈0.0755mm 檔；所述 2.365mm 檔:1.185mm 檔:0.65mm 檔:0.35mm 檔:0.155mm 檔:0.0755mm檔:<0.0755mm檔按照 30.2%、21.2%、15.2%、9.1%、6.1%、9.1%、9.1% 的重量比進行混合，獲得細集料； 設(shè)定細集料是粗集料重量的45~5% ； 設(shè)定含水量為4.2~5.2%。
全文摘要
本發(fā)明屬于工程領(lǐng)域，涉及一種利用填充系數(shù)法設(shè)計級配碎石混合料的方法。本發(fā)明包括以下步驟 1)設(shè)計主骨架，測定其空隙率； 2)設(shè)計細集料，對細集料進行試驗，測定其空隙率；3)細集料中的空隙被水填充，主骨架中的空隙被吸水后的細集料填充；從而形成各種級配的混合料。本發(fā)明的具體的基本級配思路(1)先以最佳的方式排列組合較大粒徑的集料，使其形成主骨架；(2)然后用細集料和水填充主骨架的空隙體積，要保證填充體積等于(或略小于)主骨架的空隙體積。兩者相比，第一條更重要，即如何先構(gòu)成理想的骨架結(jié)構(gòu)。該方法利用填充系數(shù)法設(shè)計級配碎石混合料，節(jié)省了成本，提高了級配效率，改善了級配碎石混合料的力學性能。
文檔編號C04B14/02GK103113031SQ20131006424
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者王修山, 楊云芳, 楊岳斌, 吳大志, 崔旸 申請人:浙江理工大學