水泥稳定碎石混合料配合比设计及生产控制

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摘要：本文介绍了佛山市顺德区碧桂路工程项目路面工程上基层水泥稳定碎石混合料配合比设计过程，水泥稳定碎石混合料搅拌机的动态标定和生产过程中的混合料质量控制。

关键词：上基层 配合比设计 动态标定 质量控制

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1.工程概况

由中国中铁股份有限公司投资建设的佛山市顺德区碧桂路BT工程项目，总投资16.5亿元。该项目位于广东省政治、经济、文化最发达的珠江三角洲经济区，位于佛山市顺德区，该工程项目起于三洲路口，分为三洲路口改造工程，碧桂路南国路立交工程，碧桂路高架工程，碧桂路德胜路立交工程，小黄圃至华口村公路跨线桥工程，扁滘村至容边村公路跨线桥工程，大岑村至南区快速路改造工程，红星至海尾快速路改造工程，将既有碧桂路进行改造后与红旗路连接。路面结构层采用18cm2.5MPa水泥稳定石屑底基层+18cm3.5MPa水泥稳定级配碎石下基层+18cm4.0MPa水泥稳定级配碎石上基层+8cmAC-25C下面层+6cmAC-20C中面层+4cmAC-13C上面层。

2.设计要求

2.1.按一级公路兼城市快速路设计标准设计。

2.2.上基层是18cm厚，水泥含量推荐为5.0%水泥稳定碎石，压实度指标按98%控制，7d无侧限抗压强度要求4.0MPa，试验结果以7d无侧限抗压强度为准。

2.3.水泥要求初凝时间3小时以上且终凝时间较长（宜在6小时以上）。

2.4.设计中要求的骨架密实型水泥稳定类集料级配范围表。

筛孔（mm） 31.5 19.0 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075

通过率% 100 68-86 38-58 22-32 16-28 8-15 0-3

3．设计步骤

3.1.矿料级配的确定

（1）水泥选用佛山市三水路路通水泥有限公司 ，路路通P.C32.5复合硅酸盐水泥。

水泥品种 细度

（%） 安定性 初凝时间(min) 终凝时间(min) 抗折强度

（MPa） 抗压强度

（MPa） 标准稠度用水量(%)

3d 28d 3d 28d

三水路路通P.C32.5 3.2 合格 253 376 3.6 6.5 16.1 35.6 26.9

（2）集料选用江门市新会区泰盛石场，9.5-26.5mm,4.75-19.0mm,和0-4.75mm石屑。

（3）集料的掺配比例9.5-26.5mm(掺量27%),4.75-19.0mm（掺量40%）,和0-4.75mm（掺量33%）石屑，符合设计级配范围。

3.2.确定水泥剂量的参配范围

水泥稳定碎石上基层设计7d无侧限抗压强度要求4.0MPa，根据设计推荐5.0%水泥含量,分别按水泥剂量4.5%、5.0%、5.5%三种比例配制混合料。

3.3.确定最佳用水量和最大干密度

根据JTG E51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中T0804—1994试验方法丙进行试验。

混合料的标准击实试验结果表

3．4.测定7d无侧限抗压强度

（1）制作试件：对水泥稳定碎石路面基层混合料强度试件的制备，按技术规范采用φ150×150mm的圆柱体试件，每种水泥剂量按13个试件配制，上基层设计要求压实度按98%控制。

（2）配制一种剂量一个试件所需的各种原材料数量，成型一个试件按6500g干料配制，取水泥和碎石材料含水量为0，先计算水泥含量为4.5%的各种材料数量。

水泥：6500×4.5/（100+4.5）=279.9（g）

集料：6500×100/（100+4.5）=6220.1（g）

需加水量：6500×5.0%=325.0 （g）

（3）制备一个试件需要混合料的质量

m=vρdk(1+w0)K= (g)

（4）用同样的方法对水泥剂量为5.0%、5.5%的混合料制件参数进行计算，计算结果列如下表。

混合料制件计算结果表

无侧限抗压强度试验结果汇总表

3.5.确定试验室配合比

通过以下方法确定水泥最佳剂量

（1）比较强度平均值和设计要求值，根据试验结果水泥剂量4.5%、5.0%、5.5%时试件强度平均值均满足不低于4.0 MPa设计要求。

（2）考虑到试验数据的偏差和施工中的保证率，对水泥剂量5.0%、5.5%时的强度数据通过公式R≥Rd /1-ZαCv(MPa)验算，对一级公路取95%保证率则系数Zα=1.645，通过计算水泥剂量为5.0%、5.5%强度能满足强度指标要求。

（3）从工程经济性考虑5.0%的水泥剂量为满足强度指标要求的最小水泥用量。

（4）则试验室配比为

水泥：集料= 5.0：100 ，混合料的最佳含水量为5.2% ，最大干密度为2.299g/cm3。

4.生产控制

4.1.动态标定

由于无机结合料搅拌机只能通过流量来控制质量，所以要对搅拌机进行动态标定，达到满足配合比设计要求的级配范围和水泥剂量的要求。各个料仓每分钟的转速对应的质量如下：

按照工地上的施工能力，我们假定每小时生产300吨混合料，每分钟需要生产5吨混合料，在实际生产过程中，按照厂拌法，需要在试验室配合比基础上的增加0.5%水泥剂量，由此计算，水为247.1kg,水泥为247.8kg,0-4.75mm石屑为1486.7kg,4.75-19.0mm碎石为1802.0kg,9.5-26.5mm碎石为1216.4kg。根据公式计算水泥转速为383转，0-4.75mm石屑转速为227转，4.75-19.0mm碎石转速为290转,9.5-26.5mm碎石转速为137转。当石料含水时，可以根据含水率计算各石料的质量，再根据公式计算转速。当工地上施工能力发生变化时，可对每小时的生产能力进行调整，增加生产能力时，可以根据计算结果调整转速，减小生产能力时，可以根据计算结果调整转速，也可以直接进行停机间歇。

4.2.皮带上取样。

为了验证级配，我们按照计算好的转速进行碎石搅拌，在出料皮带上进行取样，按照JTG E42-2005进行筛分，级配满足设计要求。为了验证水泥剂量，我们在生产过程中对水泥剂量进行滴定，满足水泥剂量要求。生产过程中的无侧限抗压强度满足设计要求。

5．现场检测结果。现场压实度、弯沉、厚度等检测指标均满足设计要求。

6.结语

6.1.一个的配合比经过生产前验证，生产过程中质量控制，现场检测等均能满足设计要求，说明配合比应该能指导施工，满足施工要求。

6.2.水泥稳定碎石混合料是一个连续的、动态的生产过程，只有通过控制转速来控制各个料仓的上料质量，从而达到配合比的要求的目标。严格控制各个流程的要求，完全能达到我们的设计目标。

参考文献：

1.JTG E51-2009，公路工程无机结合料稳定材料试验规程

2.JTG D50-2006，公路沥青路面设计规范

3.JTG E42-2005，公路工程集料试验规程