1、设计题目：水泥稳定碎石基层配合比设计 姓 名：窦 鹏学 号：20103542班 级：土木10-1班指导老师：扈惠敏2014年06月07日1.工程概况及技术条件工程概况 路线起点位于六安市裕安区城南镇四望山村，接在建的阜六高速公路的终点（阜六K175+022本项目K0+000），阜六路的设计速度为120公里/小时，因此K0+000K0+100作为路基宽度过渡段，路基宽度由28米过渡为26米；路线终点接规划的岳西（黄尾）至潜山高速公路，并通过黄尾互通立交与地方道路相连，路线全长72.287公里。技术条件 1）设计车速：100Km/h； 2）路基宽度：26m，路面宽度211.25m； 3）路面结构类
2、型：下面层AC20(8 cm)，上面层AC!3(4cm)； 4）水泥稳定碎石基层35cm。2.毕业设计的主要内容 1）原材料试验 水泥：强度、体积安定性、凝结时间等 粗集料：比重、级配、针片状颗粒含量、含泥量、 压碎值等 细集料：比重、级配、砂当量等 2）集料级配合成 3）水稳混合料拌和、试件击实成型 4）水稳混合料7d无侧限抗压强度试件成型 5）选定配合比设计参数1）原材料试验原材料试验目的是为了检测试验中所用到的原材料是否符合标准，能否用来进行该项试验。因此，原材料试验是整个毕业设计的关键所在。原材料试验包括了对所需要用到的水泥性能的检测以及对需要用到的粗细集料性能的检测。其中对水泥需要进
3、行：水泥胶砂强度检测，水泥安定性检测，以及水泥凝结时间的测定。对粗细集料则要测出集料的干密度，吸水率，针片状含量等性质，并且需要通过筛分实验得出每种集料的级配比例，然后通过计算得出配合比。（1）水泥标准稠度用水量 水泥标准稠度用水量可用调整水量和固定水量两种方法中的任意一种测定。本实验采用固定水量法。其试验目的是为了测定水泥凝结时间和安定性试验提供标准稠度用水量。P=33.4-0.185S水泥标准稠度用水量试验记录 次数水泥质量（g）加水量（ml）锥入深度（mm）标准稠度用水量（%）1500142.540.625.92500142.540.4（2）初、终凝时间自加水时刻起，至试针插入净浆中距底
4、板23mm时所经过的时间为初凝时间；至试针插入净浆中不超过10.5mm时所经过的时间为终凝时间。初凝时间与终凝时间均用h-min（小时-分）表示。开始加水时间试针距底板3-5mm时间试针沉入净浆中0.5mm时间13:3515:2017:05初凝时间1h45min终凝时间3h30min（3）水泥胶砂强度试验胶砂搅拌采用行星式胶砂搅拌机，首先将称好的水加入锅内，再加入水泥，把锅放在固定器上，上升至固定位置后立即开动机器，低速搅拌30s，第二个30s内均匀加砂，再高速搅拌30s，停拌90s，在第一个15s内用一胶皮刮具将叶片和锅壁上的胶砂刮入锅中间，在调整下继续搅拌60s。试件振动成型是采用胶砂试件
5、成型振实台，分三层加入，每层振动60次。最后用直尺水平将试件表面抹平。以中心加荷法测定抗折强度，试件应侧面朝上，抗折试验加荷速度为50N/s10N/s，直至折断。抗折强度计算：Rf=1.5FfL/b3 支撑圆柱中心距（mm） ,标准夹具取100mm龄期破坏荷载（单个值）（KN）测定值破坏荷载（KN）强度（MPa）7d21232105211421144.9528d35033489347734908.17水泥抗折强度试验记录龄期破坏荷载（单个值）（KN）测定值荷载（KN）强度（MPa）7d50.65 52.4153.0551.7154.3154.2652.7332.928d72.3673.2175
6、.3374.0171.3672.7873.1845.7水泥抗压强度试验记录抗压实验应在抗折试验后立即进行，受压面为试件成型时的两个侧面，面积为40mm40mm，抗压强度计算：RF/A （4）针片状颗粒含量粗集料中的针片状颗粒，是指用游标卡尺测定的粗集料的最大长度（或宽度）方向与最小厚度（或直径）方向的尺寸之比大于3倍的颗粒。 计算针片状颗粒含量：Qe=m1/m0100（5）粗集料密度及吸水率试验 将试样用4.75mm或2.36mm标准筛过筛除去其中的细集料，取试样洗净后浸泡24h，采用物理天平，称取水中质量、表干质量、烘干质量。表观相对密度：a=ma/（ma-mw）表干相对密度：s=mf/（m
7、f-mw）毛体积相对密度：b=ma/（mf-mw）粗集料的吸水率：x=（mf-ma）100/maa 集料的表观相对密度 s 集料的表干相对密度b 集料的毛体积相对密度 ma 集料的烘干质量（g）mf 集料的表干质量（g） mw 集料的水中质量（g） x 粗集料的吸水率（%）集料类型试验次数试样总质量（g）针片状颗粒质量（g）针片状含量（%）个别值平均值1#11001.3125.112.412.621000.5128.312.82#1801.576.29.59.92804.282.1 10.23#1400.838.69.69.82402.740.210.0集料类别筛孔尺寸（mm）31.526.5
8、191613.29.54.752.361.180.60.30.150.0751#99.4%78.1%46.9%2,5%2#100%88.9%48.4%7.6%0.3%3#100%20%0.4%4#99.3%82.8%55。1%32.1%13.7%5。5%0.2%标准级配范围10068-8638-5816-288-150-3通过率99.4928388.657.749.529.720.813.883.41.40.1配合比计算：4号料用量：以颗粒粒径2.36计算，即22/82.8*100=26，取25；3号料用量：以颗粒粒径9.5计算，即48-25=23；2号跟1号料用量：以颗粒粒径19.0计算，设
9、1号料用量为x，2号料用量为y，则，x+y=52，0.469x+y=29，解得，x=43，y=9；故，配合比初步设定应为1#：2#：3#：4#=43:9:23:25。经检验调试，最终配合比选定为32:20:23:25。（采用该配合比之后，各级配集料所占比例见表格数据最后一行）（6）集料配合比计算：2）击实试验通过对水泥稳定碎石（在水泥水化前）进行击实试验，以绘制稳定土的含水量-干密度关系曲线，从而确定其最佳含水量0（%）和最大干密度d（g/cm3）试验根据公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTJ 057-94）无机结合料稳定土的击实试验方法（T0804-94）丙法进行击实试验。类别锤的质量（
10、kg）锤击面直径（cm） 落高（cm）试筒尺寸锤击层数每层锤击次数容许最大公称粒径（mm）内径（cm）高（cm）容积（cm3）甲4.55.04510.012.799752719.0乙4.55.04515.212.0217755919.0丙4.55.04515.212.0217759837.5击实试验步骤：1.取筛好的集料33kg，用将料分为6份，每份5.5kg2.预定5-6个含水量，依次相差1%，分别为3%、4%、5%、6%、7%。3.按预定含水量配置试样。将1份试样平铺在金属盘内，将事先计算得到的水量均匀喷洒到试料上并拌合均匀。4.将所需要的水泥加入到浸润好的试样中拌匀。5.将试料分5层装入
11、到试筒内，每层击98。击实完毕测出连带筒（m2=4820g）测出整个试块重量m1，即可求出其湿密度与干密度。湿密度：w=（m1-m2）/v干密度：d= w/（1+0.01w）6.用脱模机取出试样，并从试样中取不少于1500g样品，测出质量后进行烘干，烘干后再次测出其质量，可以求得含水量。7.每份样品均按照上述过程进行击实，最绘出其干密度与含水量曲线。水泥含量为3%的击实记录表 表3-11试验次数12345干密度预计含水量（%）34567筒+湿试样质量（g）9587.59705.39789.69805.49792.4筒质量（g）48204820482048204820湿试样质量（g）4767.5
12、4885.34969.64985.44972.4湿密度（g/cm3）2.19 2.24 2.28 2.29 2.28 干密度（g/cm3）2.272.29 2.30 2.30 2.28含水量盒号12345湿试样质量（g）1508.41523.51571.31560.71543.6干试样样质量（g）1442.01445.81484.91468.61429.4水质量（g）66.477.786.492.1114.2含水量（%）4.4 5.1 5.5 5.9 7.4 水泥含量为3.5%的击实记录表 表3-12试验次数12345干密度预计含水量（%）34567筒+湿试样质量（g)9556.79770.2
13、9816.49796.89786.5筒质量（g)48204820482048204820湿试样质量（g)4736.74950.24996.44976.84966.5湿密度（g/cm3)2.182.272.302.292.28干密度（g/cm3)2.262.322.322.322.26含水量盒号12345湿试样质量（g)1638.601680.401566.701541.91530.6干试样质量（g)1576.31603.11485.21458.61417.3水质量（g)62.3 77.381.5 83.3113.3 含水量（%）3.8 4.5 5.25.4 7.4水泥含量为4%的击实记录表 表
14、3-13试验次数12345干密度预计含水量（%）34.056.07筒+湿试样质量（g)9537.89709.59863.99798.79770.3筒质量（g)48204820482048204820湿试样质量（g)4717.84889.55043.94969.74950.3湿密度（g/cm3)2.182.252.242.292.27干密度（g/cm3)2.252.302.342.312.27含水量盒号12345湿试样质量（g)1658.401669.301584.201530.51529.6干试样质量（g)1600.361599.21505.01444.81421.0水质量（g)58.070.
15、179.285.7108.6含水量（%）3.54.25.05.67.1水泥含量为4.5%的击实记录表 表3-14试验次数12345干密度预计含水量（%）34.056.07筒+湿试样质量（g)9484.69611.79783.59603.29549.6筒质量（g)48204820482048204820湿试样质量（g)4663.64792.74967.54786.24728.6湿密度（g/cm3)2.142.202.282.202.17干密度（g/cm3)2.232.272.312.232.21含水量盒号12345湿试样质量（g)1650.8 1659.2 1538.6 1561.9 1738.
16、7 干试样质量（g)1591.4 1594.5 1466.3 1479.1 1639.6 水质量（g)59.4 64.772.3 82.8 99.1 含水量（%）3.6 3.9 4.7 5.3 5.7 3）7d无侧限抗压强度的测定7d无侧限抗压强度是根据击实试验得出的每种水泥剂量的最佳含水量以及最大干密度制作尺寸为150mm150mm的圆柱形试块，并经过7d的养护后用压力机测出破坏荷载，再根据公式计算出其抗压强度Rc=P/A试块中集料用量计算：m1=dV(1+) 试块的制作过程：1.根据击实结果和无机结合料的配合比按式计算每份料的加水量、无机结合料的质量。将称好的土放在长方盘内，向集料中加水拌
17、合浸润。2.在试块开始制作前1个小时加入预定量的水泥，拌合均匀。3.将称量的规定量的稳定材料混合料分23次灌入试模中，每次灌入后用夯棒轻轻均匀插实。 4.将整个试模放到压力机上或压力机上，以1mm/min的加载速率加压，直到上下压头都压人试模为止。维持压力2min。5.用脱模机取出试块测出试块的高度以及质量，不满足要求的视为废件，满足要求的移至标准养护室进行养护。水泥混合料的抗压强度标准 公路等级二级和二级以下公路高速公路和一级公路基层（MP）2.53.03.05.0各成分水泥含量的强度 水泥含量(%)3.00 3.50 4.00 4.50 强度(Mpa)2.18 2.88 3.20 3.96
18、 混合料无侧限抗压强度（水泥含量3.0%）试样编号123456养生前试件重（m2）kg6.310 6.350 6.400 6.254 6.410 6.385浸水前试件重（m3）kg6.304 6.340 6.394 6.250 6.406 6.380 浸水后试件重（m4）kg6.4906.500 6.550 6.4146.165 6.520 养生期重损（m2-m3）kg0.0060.010.0060.0040.0040.005吸水量（m4-m3）kg0.1800.1500.1500.1600.1550.135试件破坏的最大压力 KN35.6541.3537.4636.6538.7540.25无
19、侧限抗压强度（R）MPa2.012.34 2.12 2.07 2.19 2.28 水泥含量3%时的无侧限抗压强度取为：2.18MPa混合料无侧限抗压强度（水泥含量3.5%）试样编号123456养生前试件重（m2）kg6.350 6.3646.4346.4216.3606.455浸水前试件重（m3）kg6.3406.3606.4296.4156.3506.457浸水后试件重（m4）kg6.5606.524 6.6596.626 6.540 6.665 养生期重损（m2-m3）kg0.0100.0040.0050.0060.010.008吸水量（m4-m3）kg0.2100.1600.2250.2
20、050.1800.210试件破坏的最大压力 KN52.2048.6053.1549.7551.855020无侧限抗压强度（R）MPa2.952.753.012.822.932.84水泥含量3.5%时的无侧限抗压强度取为：2.88MPa混合料无侧限抗压强度（水泥含量4.0%）试样编号123456养生前试件重（m2）kg6,460 6.4036.3806.4546.4836.432浸水前试件重（m3）kg6.4546.3976.3746.4506.4806.428浸水后试件重（m4）kg6.7106.6136.5006.7396.6036.612养生期重损（m2-m3）kg0.0060.0050.
21、0060.0040.0030.004吸水量（m4-m3）kg0.2500.2100.1200.2850.1200.180试件破坏的最大压力 KN54.6056.4557.6556.9057.8556.25无侧限抗压强度（R）MPa3.09 3.193.263.223.273.18水泥含量4%时的无侧限抗压强度取为：3.20MPa混合料无侧限抗压强度（水泥含量4.5%）试样编号123456养生前试件重（m2）kg6.355 6.3006.3326.3436.3806.356浸水前试件重（m3）kg6.3496.2956.312 6.3386.3756.351浸水后试件重（m4）kg6.5206.
22、4456.4526.4086.5606.481养生期重损（m2-m3）kg0.0060.0050.0100.0050.0050.005吸水量（m4-m3）kg0.1650.1450.1200.0650.1800.125试件破坏的最大压力 KN6668.266.276.468.275.0无侧限抗压强度（R）MPa3.73 3.863.754.323.864.24水泥含量4.5%时的无侧限抗压强度取为：3.96MPa3.水泥稳定碎石基层施工的技术控制 水泥稳定碎石属于半刚性板体结构，是以级配碎石作为骨料，并采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料空隙的一种结构。压实强度主要靠碎石间的嵌挤锁结
23、实现，同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙。它初期的强度高，并且随龄期的增加会很快结成板体，因而具有较高的强度、抗渗度和抗冻性。水稳成型后雨天不产生泥泞，表面坚实，被广泛运用于高等级公路的基层或底基层。为了保证水泥稳定碎石路面基层(底基层)满足设计要求和使用要求，除了结构设计合理、路基强度需满足要求外，水泥稳定碎石的原材料选择、混合料组成设计和施工质量控制更是水泥稳定碎石基层施工的重点。水泥稳定碎石基层施工质量技术控制1.原材料质量控制 要求水泥，集料的相关参数要达到规范要求2.混合料的组成设计 混合料组成设计按照水泥稳定粒料保湿养生6天、浸水1天无侧限抗压强度3-5MPa的标准，确定水泥剂量
24、和混合料的最佳含水量。 3.施工质量控制 通过试验得出的数据，确定施工配合比、标准施工方法、混合料的配合比控制方法、合适的拌和时间、摊铺速度、压实机具的组合、碾压工艺、摊铺系数及合适的作业长度等一系列控制参数。 4.结论1.水泥稳定碎石中强度指标在很大程度上取决于水泥的含量，随着水泥剂量的增加，水泥稳定碎石的强度也将显著地提高。 随着水泥用量的增加，混合料7天无侧限抗压强度逐步增长，说明水泥用量的多少对混合料强度影响十分显著，混合料中水泥用量的增大，混合料强度也随之增大。2.水泥稳定级配碎石透水基层主要利用级配碎石的渗透性与水泥稳定性，使路面基层结构具有渗透性能好、强度高、易施工、适应性广等特点。 虽然随着水泥含量的增加，水泥稳定碎石的强度会有比较明显的增加，但是其抗裂性能也会降低，因此在施工过程中应当采用较低剂量的水泥。 四年大学时光匆匆流过，而今站在这里，在这最后的时刻，无数的画面浮现在眼前。 感谢这四年里给过我深刻教诲的各位老师，是你们的谆谆教诲，才让我今天站在这里能够不留遗憾。 感谢我的导师，扈惠敏老师，在过去的半年里是她不辞辛劳，督导我们完成了这样一份毕业设计。 同时感谢在毕业设计完成过程中，给过我很多帮助的各位同学。 感谢20年来养育我，教导我的父母。 你们的恩情，我此生难忘，唯有在以后更长远的道路上更加的刻苦努力，不负众望！
