骨架密实型水稳基层施工工法Word文件下载.docx
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由于骨架密实结构中粗集料的含量增多，粗集料之间能形成有效的嵌挤以提高混合料的强度，压实后细集料的填充又能使混合料的孔隙率降低、压实度提高从而改善半刚性基层材料的力学性能、收缩性能、水稳性能和疲劳性能。
因此，深入研究骨架密实结构水泥稳定碎石基层级配设计及级配检验有十分重要的意义，如何进行级配优化设计、级配检验以及预留孔隙率的确定和实际孔隙率的测定方法值得深入探讨。
九江长江公路大桥作为连接赣鄂两省的交通动脉，通车后交通负荷呈现出“大流量、重载和渠化交通”的特点，路面基层作为主要承重层，这就对其施工质量提出了更高的要求，鉴于以上情况，江西赣粤高速公路工程有限责任公司通过对水稳级配设计、检验及施工关键施工技术进行了研究，总结出了一套先进的《骨架密实水稳基层设计、检验及施工工法》，供同类型沥青路面基层施工参考与借鉴。
该工法在石吉高速公路CP1合同段、昌樟高速改扩建昌西南连接线TJ合同段也得到了应用，其技术成熟、先进，具有明显的经济效益和社会效益，具有较高的推广价值。
该工法中，提出了基层优化级配SCC-25，并对SAC级配检验方法进行深入扩展，将其应用于水泥稳定碎石基层，研究采用蜡封法测定水泥稳定碎石的毛体积密度和最大理论密度等关键技术，该技术成果经江西省交通运输厅鉴定，达到国内先进水平。
2工法特点
2.1、本工法创新性的采用SAC级配系列提出的沥青混合料粗集料干捣实孔隙率VCADRC检验即粗集料孔隙填充法（VCADRF方法）对水泥稳定碎石基层级配进行级配检验，并经证实该检验方法理论上是可行的。
2.2、本工法运用蜡封法测定水泥稳定碎石的毛体积密度和最大理论密度，检验其孔隙率Va是否满足设计要求。
2.3、本工法的关键是充分发挥机械化施工优势，使机械设备配套组合、施工工艺流程衔接有序；
立模施工、加强边部压实等质量控制，提高工作效率，保证工程进度，有效的解决了路面基层质量差、路面早期破损等技术难题。
3适用范围
此工法适用于各类沥青混凝土路面水泥稳定碎石基层施工。
4工艺原理
4.1、级配设计方法：
SAC系列矿料级配分三部分：
一部分是粗集料；
第二部分是细集料；
第三部分是填料。
粗细集料的分界线统一定为4.75mm。
也就是最大粒径Dmax～4.75mm为粗集料；
4.75mm～0.075mm为细集料；
小于0.075mm为填料。
SAC系列实际上包括悬浮式密实结构和骨架密实结构两种。
因此，描述粗集料级配曲线的幂函数应该具有较大的幂值，使粗集料具有40%左右的孔隙率。
细集料是填充在粗集料孔隙中的，要求它比较密实，描述细集料矿料级配的幂函数应有较小的幂值。
所以，其矿料级配计算也分别按粗集料和细集料（事先确定填料含量）两部分进行。
根据最新的研究，随岩石品种而异，骨架密实结构与悬浮式密实结构的分界线为粗集料含量64%左右。
含量在此分界线以上的常是骨架密实结构，在分界线以下的常是悬浮式密实结构。
（1）粗集料级配计算的基本公式为：
Pdi=AB（4-1）
式中：
Pdi—筛孔尺寸di的通过率；
Dmax—矿料的最大粒径（mm）；
di—某筛孔尺寸（mm）；
A，B—系数。
（2）细集料级配计算的基本公式的形式与粗集料级配计算公式（4-1）基本相同，只是把右侧的分母Dmax改为4.75。
细集料可以是一根级配曲线，需要时也可以是两根级配曲线。
4.2、级配检验方法：
用VCADRF方法进行骨架密实型级配的检验时，先列出几个基本公式如下：
（1）集料组成方程。
Pca+Pfa+Pce=100%（4-2）
（2）粗集料干捣实孔隙率VCADRC。
VCADRC＝（1－）×
100％（4-3）
（3）用VCADRF方法进行矿料级配检验的基本方程为：
（Pca/GCADRC）×
（VCADRC-Va）=Pfa/Gb,fa+Pce/Ga,ce（4-4）
Va—试件中的孔隙率%，通常为0%～2%；
Ga,ce—水泥的视密度（g/cm3）；
（4）水泥稳定碎石集料物理指标。
（4-5）
Pd,x、Pd,x-1…Pd,x-n—从最大粒径起顺序往下的各个筛孔的集料存留百分率（%），也就是相邻两个筛孔之间的集料含量百分率。
Gb,x、Gb,x-1…Gb,x-n—从最大粒径起顺序往下的各个筛孔的集料的毛体积密度（g/cm3），如要计算全部矿料的表干密度，则用存留在各个筛孔的集料的表干密度（g/cm3）。
使用（4-5）式计算时，根据具体需要计算集料的表干密度（Gsd）、全部矿料的表干密度（Gsd,ma）、毛体积密度（Gsd.fa）等。
4.4、水泥稳定碎石最大理论密度、毛体积密度和孔隙率测定计算方法：
（1）本文根据水泥稳定碎石的实际情况提出适宜的理论最大密度测定方法，即用蜡封法测定。
具体步骤如下：
a.称取烘干的水泥稳定碎石试样＝1000g，冷却至室温，将其仔细分散，粗集料不破碎，细集料用手掰碎；
b.将石蜡烧熔至熔点以上5.5±
0.5℃左右，石蜡的密度为，试验测得＝0.78g/cm3；
c.试验采用铁质容器，将容器装满水，用玻璃盖盖上，称取装满水的容器的质量mb；
d.往装有试样的铁质容器中加入烧熔的石蜡将试样淹没，搅拌均匀使石蜡全部覆盖试件的表面并填充颗粒间的孔隙，迅速称取其质量，试样表面包裹的石蜡的质量为，体积为；
e.往蜡封后的容器内加满水后用玻璃盖盖上，称取容器、水、试样和蜡的质量；
f.水泥稳定碎石的最大理论密度按下式计算：
；
其中：
为试验时的水温
（2）水泥稳定碎石的毛体积密度按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052－2000）中的蜡封法进行测定。
具体计算公式为：
（3）水泥稳定碎石的孔隙率按下式计算：
5施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
施工工艺流程如图5.1所示。
图5.1骨架密实型水泥稳定碎石基层施工工艺流程图
5.2主要工序及操作要点
5.2.1确定施工配合比
5.2.1.1原材料试验
集料采用石灰岩，产地为九江湖口。
将各规格材料经筛分成单粒径碎石，密度试验结果见表5-1。
表5-1石灰岩集料密度试验结果
密度指标
各筛孔尺寸（mm）
19
16
13.2
9.5
4.75
2.36
表观密度Ga（g/cm3）
2.715
2.708
2.704
2.706
2.713
2.702
表干密度Gsd（g/cm3）
2.700
2.693
2.690
2.691
2.682
毛体积密度Gb（g/cm3）
2.685
2.681
2.671
吸水率ω（%）
0.33
0.31
0.43
0.44
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
2.689
2.680
2.676
2.623
2.615
2.606
2.598
2.589
2.584
2.574
2.562
2.551
2.540
1.50
1.61
1.71
1.89
2.02
5.2.1.2水稳碎石基层级配设计及检验
经验证明，在32%～42%之间时，施工变异性较小，故试验级配控制为95%，为5%，分别为32%、36%、40%，按式（4-1）计算得到A、B、C三种级配，按上述级配检验方法进行级配检验得到级配D，见表5-2。
检验过程如下，级配表见5-3，级配检验结果见表5-4。
由B级配，以普通硅酸盐425#水泥为例进行级配检验，计算矿料组合的体积参数：
GCADRC=1.638g/cm3Gb,ca=2.677g/cm3
Gb,fa=2.607g/cm3Gb,ma=2.672g/cm3
VCADRC=38.8%VCADRU=14.39%VOLma,B=13.52%
VCADRU＞VOLma,B，说明水泥砂浆的填隙小于粗集料之间可用空隙，级配偏粗，需要调整粗细集料比例。
现调整细集料用量，由式（4-4），代入数据：
Pfa＝33.26%，又有式（4-2）作为条件，重新得出粗、细、填料比例为
Pca=62.6%，Pfa=32.5%，Pfi=4.9%，再由式（4-1），重新计算矿料级配，结果见表5-2。
表5-2检验级配表
通过率
（%）
筛孔尺寸（mm）方孔筛
26.5
级配D
100
95.0
89.1
78.3
62.8
37.4
18.9
13.6
9.7
6.9
4.9
由级配D，计算矿料组合的体积参数：
GCADRC=1.638g/cm3Gb,ca=2.677g/cm3
Gb,fa=2.607g/cm3Gb,ma=2.671g/cm3
VCADRC=38.8%VCADRU=14.066%VOLma,B=14.061%
VCADRC≈VOLma,B，说明水泥砂浆的填隙与粗集料之间可用空隙（以2.0%空隙率为混合料合适空隙率）基本接近，实际空隙率为2.01%。
至此，VCADRC检验完成，级配D为检验所得的骨架密实型级配。
表5-3基层级配表
级配
种类
各筛孔的通过率（％）
A级配
87.4
75.1
58.0
32.0
23.4
17.2
12.7
9.3
6.8
5.0
B级配
88.7
77.5
61.6
36.0
25.8
18.6
13.4
7.0
D级配
C级配
89.8
79.7
64.9
40.0
28.2
19.9
14.2
10.0
7.1
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