水泥稳定土基层配合比设计概要.docx

1、水泥稳定土基层配合比设计概要2009届毕业（设计）论文题 目 水泥稳定土基层配合比设计 专业班级 交通土建01班 学 号 0901110111 学生姓名 吕栋 指导教师 胡小弟 指导教师职称 教授 学院名称 环境与城市建设学院 完成日期：2013年 5月30日摘 要按照相关施工技术规范及试验规程方法进行水泥稳定土配合比组成设计，最终得到符合规范、且满足设计强度要求的水泥稳定碎石混合料。同时，经试验验证，采用较少的水泥剂量可以较好地获得施工质量及节约成本。本试验基于大悟县某一级公路。水泥稳定混合料的配合比设计在经济和技术两个方面均对路面工程有较大影响。本文从原材料选取、制备试样、击实试验、制备试

2、件、养生及强度等方面对水泥稳定土配合比设计过程进行了详尽的论述，指出配合比设计过程中应注意的问题。关键词：配合比设计；水泥稳定土；强度AbstractSpecifications and test procedures in accordance with the relevant construction technology of cement stable macadam mixture ratio design method, finally get conform to the requirements of the standard, and meet the design str

3、ength of the cement stable macadam mixture. At the same time, through the test, using less cement dosage can obtain better construction quality and cost savings. This test is based on DaWu county a level highway. Cement stabilized mixture proportion design both in economy and technology have great i

4、nfluence in pavement engineering. In this paper, from the selection of raw materials, preparation of sample, compaction test, specimen preparation, keeping in good health and strength of cement stabilized mixture proportion design process were described in detail, points out that should pay attentio

5、n to the problems in the process of design. Keywords：Design of mix proportion; Cement stabilized soil; Strength 目 录摘 要 1Abstract 2目 录 3概述 4第一章 背景简介 5第二章 原材料选择 62.1 粒径要求 62.2 原材料性能检测试验 9第三章 级配设计 103.1 一般规定 103.2 设计级配 10第四章 试件成型及含水率计算 124.1 成型试件 124.2 试验结果 13第五章 无侧限抗压强度检测 175.1 规范要求 175.2 制作试件 185.3 测

6、定饱水无侧限抗压强度 19第六章 确定试验配合比 216.1 确定水泥最佳剂量 216.2注意事项 21第七章 配合比设计中应注意的问题 227.1 骨架材料的要求 227.2 收缩性控制 227.3 养生温度和延迟时间 237.4 拌合用水 23第八章 结论 248.1 结果观察 248.2 存在问题的讨论 24参考文献 25致 谢 26概 述近年来，我国的公路建设飞速发展，特别是高速公路建设，从无到有，极大地推动了国民经济的发展。同时为了适应现在大交通量和重轴载的特点，筑路材料也不断地更新；经过不断的研究和实践，以水泥稳定材料（简称半刚性材料）修筑路面结构的基层和底基层，已得到普遍的认同和

7、应用。据统计我国百分之九十以上的高速公路沥青路面的基层和底基层采用了半刚性材料。在半刚性材料中，水泥稳定混合料是一种经济实用的筑路材料，具有优良的性能，可用于各种类别道路的基层和底基层。由于是以水泥为胶结材料，因此具有良好的力学性能和板体性。与其它半刚性材料相比，水泥稳定混合料具有早期强度高、强度增长快、抗冲刷性能好、原材料来源广泛等优点，非常适合现代重型交通要求。随着国民经济的迅速发展，公路交通量急剧增加，这对公路路面的主要承重层基层提出了更高的要求。半刚性基层沥青路面具有良好的力学性能和行车舒适性, 适合于各种车辆的通行, 同时具有良好的抗滑、抗渗、耐疲劳的性能以及高温稳定性和低温抗裂性,

8、 因而受到广泛的应用。水泥稳定土是用水泥做结合料所得混合料的一个广义的名称，水泥稳定砂砾是水泥稳定土的一种。在经过粉碎或原来松散的土中，掺入足量的水泥和水，经拌和得到的混合料在压实和养生后，当其抗压强度符合规定的要求时,称为水泥稳定土，或称半刚性材料。基层作为沥青路面的主要承重层，其强弱和好坏对整个路面的强度、使用质量和使用寿命都有十分重要的影响。作为基层必须具备以下几个基本条件：有足够的强度和刚度，有足够的水稳定性和冰冻稳定性，有足够的抗冲刷能力，收缩性小，有足够的平整度，与面层结合良好。水泥稳定混合料便成为经济实用的基层筑路材料。配合比的设计对混合料的品质和基层的性能影响甚大，是保证半刚性

9、基层沥青路面整体质量的关键环节。第一章 背景简介大悟县位于湖北省东北部，地处大别山南麓，北邻河南省信阳、罗山二县，东邻河南省新县。大悟县辖3个乡，14个镇，总人口62万，国土面积1986平方公里，属低山丘陵地区，北亚热带季风性大陆气候。大悟区位优越，设施完善。县城距省会武汉市110公里、武汉天河机场85公里；距107国道5公里，距京广铁路广水站7公里，京珠高速公路穿越县境。大悟资源丰富，物产充沛。县境内已探明的金属矿和非金属矿有38种，占湖北省矿藏总类的32% 。其中金、铜、磷、石英石、石灰石、大理石、花岗岩、萤石等矿产储量丰富、品位高、质量好、易于开采。大悟山川秀美，境内奇峰峻岭千姿百态，涌

10、泉飞瀑赏心悦目，幽洞怪石自然天成，其间点缀着众多的古文化遗址和革命纪念地，是缅怀先烈、游览凭吊的胜地。随着近年来大悟县经济的迅速发展，作为湖北省“全国乌桕之乡”、“中国板栗之乡”和花生之乡的示范工程重点县，基础设施的落后，特别是道路交通标准低、交通不畅是急需解决的问题。在以建设全省山区经济强县、形成“两园两区一名城”（即泉水寨国家森林公园、鄂豫边区烈士陵园、彭店水库青松岭旅游开发区、龙潭湖旅游度假区、宜化店革命历史名城）的旅游开发格局的建设中，道路交通已经很难满足过往车辆的通行要求。为了加速创建中国优秀旅游城市、省级文明城市，为加速融入武汉城市圈，促进旅游业的飞速发展，大力发展公路交通迫在眉睫

11、，对促进地方经济发展也具有重要意义。第二章 原材料选择2.1 粒径要求2.1.1规范要求对于高速公路和以及公路，水泥稳定土所用粗集料和中粒土应满足如下要求：1.水泥稳定土做底基层时，单个颗粒的最大粒径不应超过37.5mm。水泥稳定土的颗粒组成应在表2-1所列1号级配范围内，土的均匀系数应大于5。细粒土的液限不应超过40%，塑性指数不应超过17。对于中粒土和粗粒土，如图中小于0.6mm的颗粒含量应在30%以下，塑性指数可稍大。实际工作中，宜选用均匀系数大于10、塑性指数小于12 的土。塑性指数大于17的土，宜采用石灰稳定，或用水泥和石灰综合稳定。对于中粒土和粗粒土，宜采用表2-1中2号级配，但小

12、于0.075mm的颗粒含量和塑性指数可不受限制。2.水泥稳定土用做基层时，单个颗粒的最大粒径不应超过31.5mm。水泥稳定土的颗粒组成应在表2-1所列3号级配范围内。表2-1 水泥稳定土的颗粒组成级配编号通过质量百分率（%）项目123筛孔尺寸（mm）37.510010031.59010010026.59010019679072899.5456847674.7550100295029492.36183817350.6171008228220.750300707液限（%）28塑性指数45min3.3h终凝时间10h5.2h再结合厂家提供资料，试验结果均显示合格，水泥可采用。第三章 级配设计3.1

13、一般规定分别按下列五种水泥剂量配制同一种土样、不同水泥剂量的混合料：中粒土和粗料土：3%，4%，5%，6%，7%；塑性指数小于12的细粒土：5%，7%，8%，9%，11%；其他细粒土：8%，10%，12%，14%，16% 。注：在能估计合适剂量的情况下，可以将五个不同剂量缩减到三或四个。如要求用做基层的混合料有较高强度时，水泥剂量可用4%，5%，6%，7%，8%。3.2 设计级配根据筛分结果及厂家提供原材料，可选择三种粒料比例分别为第一档15%，第二档25%，第三档25%，第四档35% 。根据表3-1作出级配图：表3-1 级配数据表筛孔尺寸通过率上限下限中值31.5100.0 100100.0

14、010026.595.6 10090.00951979.9 8972.0080.59.553.7 6747.00574.7532.5 4929.00392.3623.4 3517.00260.617.4 228.00150.0755.3 70.003.5图3-1 级配曲线图材料级配的各项技术指标均符合要求，可以采用。根据经验，水泥剂量按4%，5%，6% 三种比例配置，即水泥：砂砾为4:100，5:100，6:100。第四章 试件成型及含水率计算4.1 成型试件根据上述级配，分别在不同含水量时用击实法成型试件，为确定各种混合料的最佳含水量和最大干（压实）密度，至少应做三个不同水泥剂量混合料的击实

15、试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量。其他两个剂量混合料的最佳含水量和最大干密度用内插法确定。对三种不同水泥剂量的混合料做标准击实试验，按规定的试验方法确定出水泥稳定土的最大干密度和最佳含水量。4.1.1 试验步骤：1.将击实筒放在坚硬的地面上，在筒壁上抹一薄层凡士林，并在筒底或垫块上放置蜡纸或塑料薄膜。取制备好的土样分35次倒入筒内。整平表面，并稍加压紧，然后按规定的击数进行第一层土的夯实，击实时击锤应自由垂直落下，锤迹必须均匀分布于土样面，第一层击实完后，将试样层面“拉毛”然后装入套筒，重复上述方法进行其余各层土的击实。小试筒击实后，试样不应高出筒顶面5mm；大试筒击实后，试样不应高出筒顶

16、面6mm。2.用修土刀沿套筒内壁削刮，使试样与套筒脱离后，扭动并取下套筒，齐筒顶细心刮平试样，拆除底板，擦净筒外壁，称量，准确至1g。3.用脱模机推出筒内试样，从试样中心处取样测其含水率，计算至0.1% 。4.1.2 注意事项：由于材料本身的特性，水泥稳定碎石击实试验数据的离散性较大，为保证试验结果的准确，应严格按规程中的步骤操作，并应注意如下一些细节：（1）在掺配击实用的矿料时，各种规格集料，特别是大颗粒的集料，分样一定要均匀且有代表性。（2）击实试验开始，将水泥加入经足够时间浸润的湿矿料时，一定要拌和均匀，并大致分成三等份，保证每层的击实高度相等。（3）在击实过程中，待击实的混合料应随时用

17、塑料膜遮盖，以防水分散失。（4）分层击实完成后，特别注意击实试件表面一定要修平，可采用4.75 mm 或2.36 mm 方孔筛把余下的混合料中的细料筛出，用于补平击实试件的表面，并用橡胶锤稍加敲击。（5）测定含水率的试样应取击实件经打散并拌匀后的混合料，并应保证混合料开始保温时，烘箱已达到规定的温度。此外，水泥稳定碎石的击实试验结果经常会有异常点的出现，究其原因，除了操作人员没有掌握击实试验要领，不注意操作细节等因素外，过大的预加含水率也会使试验结果出现异常，在含水率超过混合料的保水能力后，击实试验中水分逐步从混合料中析出。而且含水率检测过程中，过湿的混合料更容易使一部分水分散失，试验测得的含

18、水率比实际的含水率要小，使得计算的干密度值变大。出现这种情况后，应减小预加的含水率（以击实时混合料不出水为宜）进行补点试验。4.2 试验结果对三种不同水泥剂量的混合料做标准击实试验，确定出不同水泥剂量混合料的最大干密度和最佳含水量；结果见下列各表：4.2.1混合料标准击实试验数据表表4-1 4.0%水泥量试验数据含水泥量编号水泥量石料量试件湿密度干密度加入含水量测试含水率4.0%4.5%-1240600050022.298 2.199 4.5%3.48%5.5%-1240600051322.357 2.234 5.5%4.47%6.5%-1240600051612.371 2.226 6.5%

19、4.81%7.5%-1240600051922.385 2.219 7.5%6.58%表4-2 5.0%水泥量试验数据含水泥量编号水泥量石料量试件湿密度干密度加入含水量测试含水率5.0%4.5%-2300600050562.322 2.222 4.5%3.81%5.5%-2300600050912.339 2.217 5.5%4.03%6.5%-2300600051682.374 2.229 6.5%5.23%7.5%-2300600051472.364 2.199 7.5%6.32%表4-3 6.0%水泥量试验数据含水泥量编号水泥量石料量试件湿密度干密度加入含水量测试含水率6.0%4.5%-

20、3360600050192.305 2.206 4.5%3.52%5.5%-3360600050972.341 2.219 5.5%4.23%6.5%-3360600051302.356 2.213 6.5%4.71%7.5%-3360600051682.374 2.208 7.5%6.78%4.2.2 不同水泥量干密度曲线图4-1 4.0%水泥量干密度曲线由上曲线图图4-1可看出，当含水量为6.3%时，达到最大干密度2.233。图4-2 5.0%水泥量干密度曲线由上曲线图图4-2可看出，当含水量为5.6%时，达到最大干密度2.223。图4-3 6.0%水泥量干密度曲线由上曲线图图4-3可看出

21、，当含水量为6.0%时，达到最大干密度2.217。4.2.3 不同水泥剂量混合料的最大干密度和最佳含水量表4-4 混合料标准击实试验结果表水泥剂量（%）4.05.06.0最佳含水量（%）6.35.66.0最大干密度（g/cm3）2.2332.2232.217第五章 无侧限抗压强度检测5.1 规范要求5.1.1 水泥稳定土的抗压强度标准表5-1 水泥稳定土的抗压强度标准公路等级层位二级和二级以下公路高速公路和一级公路基 层（MPa）2.5335底基层（MPa）1.52.01.52.5注：设计累计标准轴次小于12106 的公路可采用低限值；设计累计标准轴次超过12106的公路可用中值；主要行驶重载车辆的公路