[發明專利]與結構一體化的水泥穩定破碎礫石基層或底基層設計方法

有效

• 申請號: 201710033473.5
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106844937B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 紀小平;劉玉;王濤;周澤洪;雷雨滋;李向航;鄒海味
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: E01C7/10
• 分類號: E01C7/10
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

本發明公開了一種與結構一體化的水泥穩定破碎礫石基層或底基層設計方法，包括以下步驟：首先擬定路面結構組合；建立計算模型，確定模型中各結構層的齡期與模量；計算水泥穩定破碎礫石基層或底基層的層底拉應力；確定7d抗壓強度設計標準[R_c7]與7d劈裂強度設計標準[R_s7]；設計礦料級配；確定水泥穩定破碎礫石混合料的最大干密度ρ_max和最佳含水量w_o；測試7d無側限抗壓強度R_c7與7d劈裂強度R_s7，確定其滿足R_c7≧[R_c7]、R_s7≧[R_s7]的水泥加入量，完成設計。該方法投入成本低且使用操作簡便、使用效果好，能有效解決現有的水泥穩定破碎礫石設計與路面結構脫節及容易發生收縮開裂的問題。

技術領域

本發明涉及交通土建工程領域，具體涉及與結構一體化的水泥穩定破碎礫石基層或底基層設計方法。

背景技術

破碎礫石或礫石是修筑道路路面基層的主要材料，與碎石相比，破碎礫石的破碎面少、表面光滑、棱角性差，導致水泥穩定破碎礫石的強度相對較低、且容易離析。為了提高水泥穩定破碎礫石的強度，減弱離析現象，工程實踐中采用提高水泥劑量和采用較細的級配成為最常見的技術手段，水泥劑量應達到4～6％以上幾乎成為共識。但由此造成的后果是水泥穩定破碎礫石基層或底基層出現較為嚴重的收縮開裂，由此誘發的其他破壞如唧漿、網裂等大大縮短了路面使用壽命。

上述問題與目前的水泥穩定破碎礫石的設計方法有關。目前，按照現行《公路瀝青路面設計規范》JTG D50-2006的設計方法進行，該方法的過程如下：首先選擇水泥、破碎碎石等材料并檢驗其技術性能，根據級配要求確定礦料組成；然后選擇4～5個水泥劑量，進行擊實試驗確定混合料的最大干密度和最佳含水量；按照所確定的最大干密度和最佳含水量成型試件，標準養生后測試7d無側限抗壓強度，根據水泥劑量與7d無側限抗壓強度的關系曲線，確定水泥劑量，要求7d無側限抗壓強度的代表值不小于《公路瀝青路面設計規范》(JTG D50-2006)中的規定值。

與碎石相比，破碎礫石的破碎面少、表面光滑、棱角性差，導致水泥穩定破碎礫石在力學特性、疲勞特性、剛度特性等方面與水泥穩定碎石存在較大差異，如果按照上述方法進行設計，會存在以下問題：(1)水泥穩定類材料易發生收縮開裂，其與水泥劑量密切相關，水泥劑量越大，開裂就越嚴重。由于水泥穩定破碎礫石強度較低，因此通過提高水泥劑量而確保水泥穩定破碎礫石滿足上述強度標準，幾乎成為唯一手段，增加水泥用量，由此造成水泥穩定破碎礫石基層或底基層出現較為嚴重的收縮開裂，影響路面使用壽命；(2)在傳統設計方法中，水泥穩定碎石的劈裂強度、模量和抗拉強度結構系數是路面結構設計參數，而混合料設計的唯一指標為7d無側限抗壓強度，因此混合料設計時無法考慮路面結構對材料性能的要求，結構與材料設計相脫節，使得設計的混合料并不能有效控制開裂。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種與結構一體化的水泥穩定破碎礫石基層或底基層設計方法，該方法步驟簡單，針對破碎礫石的技術特征展開合理設計，投入成本低且使用操作簡便、使用效果好，能有效解決現有的水泥穩定破碎礫石設計與結構設計脫節及容易發生收縮開裂的問題。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現。

與結構一體化的水泥穩定破碎礫石基層或底基層設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，擬定路面結構組合，確定所述路面結構組合中的各結構層的材料類型與厚度；所述路面結構組合至少包含基層或底基層、上面層，以基層或底基層為設計層，所述基層或底基層的材料為水泥穩定破碎礫石；

步驟2，建立所述路面的施工期力學響應計算模型和運營期力學響應計算模型，分別確定所述施工期力學響應計算模型和運營期力學響應計算模型中各結構層的齡期與模量；