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1、10申请公布号CN103130433A43申请公布日20130605CN103130433ACN103130433A21申请号201310064198522申请日20130228C04B14/02200601E01C7/0420060171申请人浙江理工大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区2号大街5号72发明人王修山杨云芳杨岳斌吴大志崔旸74专利代理机构杭州中成专利事务所有限公司33212代理人金祺54发明名称高原公路级配砾碎石材料的设计方法57摘要本发明公开了一种高原干线公路级配砾碎石材料的设计方法，按照如下步骤A一级填充测定475MM及其以上各档单一粒径集料的毛体积密度；建立不同集。
2、料比例与捣实密度、空隙率之间的关系，确立20315MM和1020MM粒径之间形成骨架结构的最优组成比例；B二级填充确立20315MM1020MM和510MM粒径之间形成骨架结构的最优组成比例；经过二级填充，形成主骨架；C按照规范方法分别获得细集料的筛余率；将细集料填充到主骨架中，获得公路级配碎石材料。本发明的设计级配既重视了大颗粒的骨架作用，又兼顾了粒径敏感区域，减少了施工离析等的发生。51INTCL权利要求书2页说明书6页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图3页10申请公布号CN103130433ACN103130433A1/2页21高原公路级。
3、配砾碎石材料的设计方法，其特征在于包括以下步骤将碎石分成如下如干档将公称粒径大于475MM的分成20315MM档、1020MM档、510MM档；将公称粒径475MM称为细集料；测定20315MM档、1020MM档、510MM档的毛体积密度；A一级填充按照20315MM档1020MM档1991的质量比例将20315MM档和1020MM档混合，得若干份的一级集料，每份一级集料的质量相等；将每份一级集料均进行如下处理干捣，并记20315MM档的质量为W11，1020MM档的质量为W12；将一级集料均匀搅拌后分三层装入标定过的干捣筒内，干捣筒容积为10L或15L，每层以相同力度均匀插捣2040下；从而。
4、保证最上层的集料上表面水平，在干捣筒十字对称处分别量取集料上表面距离击实筒上边缘的高度，计算其平均值；得到捣实后集料所占总体积V1，计算出混合集料的捣实密度1W11W12/V1；空隙率VV11W11/11W12/12/V1，其中11、12分别为20315MM档和1020MM档的毛体积密度；建立不同集料比例与捣实密度、空隙率之间的关系，从而确立20315MM档和1020MM档之间形成骨架结构的最优组成比例（即，捣实密度1最大，且空隙率VV1最小时的组成比例，为一级比例；B二级填充按照20315MM档1020MM档510MM档1991的比例将20315MM档1020MM档和510MM档混合，得若干。
5、份的二级集料，所述20315MM档1020MM档的质量比为一级比例，每份二级集料的质量相等；将每份二级集料均进行如下处理干捣，并记20315MM1020MM的质量为W21，510MM的质量为W22；将二级集料混合搅拌后分三层装入标定过的干捣筒内，干捣筒容积为10L或15L，每层以相同力度均匀插捣2040下；保证最上层集料上表面水平，在干捣筒十字对称处分别量取集料上表面距离击实筒上边缘的高度，计算其平均值；得到捣实后集料所占总体积V2，计算出混合集料的捣实密度2W21W22/V2；空隙率VV21W21/21W22/22/V2，其中21、22分别为20315MM档1020MM档和510MM档的毛体。
6、积密度；从而建立不同集料比例与捣实密度、空隙率之间的关系，确立20315MM档1020MM档和510MM档之间形成骨架结构的最优组成比例即，捣实密度2最大，且空隙率VV2最小时的组成比例，为二级比例；经过二级填充，形成主骨架；C将细集料填充到主骨架中，获得公路级配碎石材料。2根据权利要求1所述的高原公路级配砾碎石材料的设计方法，其特征在于按照规范方法将细集料分别通过236MM、118MM、06MM、03MM、015MM、0075MM的筛孔，分别获得的筛余率为23、16、11、8、6、3。3根据权利要求1或2所述的高原公路级配砾碎石材料的设计方法，其特征在于20315MM档1020MM档73的重。
7、量比，权利要求书CN103130433A2/2页320315MM档1020MM档510MM档73的重量比，细集料中236MM档118MM档06MM档03MM档015MM档0075MM档10705030203的重量比。权利要求书CN103130433A1/6页4高原公路级配砾碎石材料的设计方法技术领域0001本发明属于材料领域，涉及一种公路级配砾碎石材料的设计方法，尤其是一种高原公路级配砾碎石材料的设计方法。背景技术0002材料的性能与材料的结构有密切的联系。对于级配砾碎石材料来讲，由于没有结合料，其性能受到颗粒级配的影响更为突出。0003当级配砂砾中的碎石掺量很少时，碎石颗粒和天然砂砾的大颗粒。
8、将悬浮于天然砂砾的细料中，粗颗粒无法相互接触形成相互嵌挤的结构，即形成所谓的悬浮密实结构；随天然砂砾中碎石掺量的增大，碎石颗粒及天然砂砾的粗颗粒开始相互接触而形成空间骨架结构，同时还有天然砂砾的细料填充由碎石和粗砾石颗粒组成的空间网架结构空隙，即形成骨架密实结构；当碎石掺量进一步增大时，级配砾碎石材料将由于粗集料过多而缺乏足够的细料填充空隙而形成骨架空隙结构。虽然骨架密实结构具有比较高的强度和抗变形能力，但是施工时容易出现离析。特别是该种材料由于没有结合料，若施工时采用密实骨架结构，集料的离析将非常严重。0004在我国公路路面基础施工技术规范（JTJ0342000）和公路沥青路面设计规范（JT。
9、GD502006）中明确规定了级配碎石材料的级配范围。分析规范的级配可知旧规范的级配范围太粗，对于不同交通和不同地区的指导性不强，因此，在新规范中做了一些较为重大的改进。在新规范进一步的应用中发现，级配碎石骨架密实结构的粗骨料空隙比较大，而细料含量却很少，施工现场易出现离析。发明内容0005本发明要解决的技术问题是提供一种高原公路级配砾碎石材料的设计方法，该设计方法在新规范骨架密实结构的基础上，通过对级配设计方法的进一步研究，对级配砾碎石材料的级配进行优化设计，同时与工地的设计级配进行比较，使优化设计出的级配更具合理性和优越性。0006为了解决上述技术问题，本发明提供一种高原公路级配砾碎石材料。
10、的设计方法，包括以下步骤0007将碎石分成如下如干档0008将公称粒径大于475MM的分成20315MM档、1020MM档、510MM档；将公称粒径475MM称为细集料；0009测定20315MM档、1020MM档、510MM档的毛体积密度（毛体积密度是指单位体积该档集料物质颗粒的干质量）；0010A一级填充0011按照20315MM档1020MM档1991的质量比例将20315MM档和1020MM档混合，得若干份的一级集料，每份一级集料的质量相等；说明书CN103130433A2/6页50012将每份一级集料均进行如下处理0013干捣，并记20315MM档的质量为W11，1020MM档的质量。
11、为W12；0014将一级集料均匀搅拌后分三层装入标定过的干捣筒（标定过的干捣筒是指预先对干捣筒的精度进行检测是否满足标准）内，干捣筒容积为10L或15L，每层以相同力度均匀插捣2040下（例如为30下）；从而保证最上层的集料上表面水平，在干捣筒十字对称处分别量取集料上表面距离击实筒（干捣筒）上边缘的高度，计算其平均值（高度的平均值）；得到捣实后集料所占总体积V1，计算出混合集料（即，一级集料）的捣实密度1W11W12/V1；空隙率VV11W11/11W12/12/V1，其中11、12分别为20315MM档和1020MM档的毛体积密度；建立不同集料比例（20315MM档1020MM档1991的质。
12、量比例）与捣实密度、空隙率之间的关系，从而确立20315MM档和1020MM档之间形成骨架结构的最优组成比例（即，捣实密度1最大，且空隙率VV1最小时的组成比例，为一级比例；0015B二级填充0016按照20315MM档1020MM档510MM档1991的比例将20315MM档1020MM档和510MM档混合，得若干份的二级集料，所述20315MM档1020MM档的质量比为一级比例，每份二级集料的质量相等；0017将每份二级集料均进行如下处理0018干捣，并记20315MM1020MM的质量为W21，510MM的质量为W22；0019将二级集料混合搅拌后分三层装入标定过的干捣筒内，干捣筒容积为。
13、10L或15L，每层以相同力度均匀插捣2040下（例如为30下）；保证最上层集料上表面水平，在干捣筒十字对称处分别量取集料上表面距离击实筒（干捣筒）上边缘的高度，计算其平均值（高度的平均值）；得到捣实后集料所占总体积V2，计算出混合集料（即，二级集料）的捣实密度2W21W22/V2；空隙率VV21W21/21W22/22/V2，其中21、22分别为20315MM档1020MM档和510MM档的毛体积密度；从而建立不同集料比例20315MM档1020MM档510MM档1991的比例与捣实密度、空隙率之间的关系，确立20315MM档1020MM档和510MM档之间形成骨架结构的最优组成比例即，捣实。
14、密度2最大，且空隙率VV2最小时的组成比例，为二级比例；0020备注说明20315MM档1020MM档的毛体积密度可采用我国规范的T0330法（塌落筒法）测得，以下类同；0021经过二级填充，形成主骨架；0022C将细集料填充到主骨架中，获得公路级配碎石材料。0023作为本发明的高原公路级配砾碎石材料的设计方法的改进0024按照规范方法将细集料分别通过236MM、118MM、06MM、03MM、015MM、0075MM的筛孔，分别获得的筛余率为23、16、11、8、6、3。0025作为本发明的高原公路级配砾碎石材料的设计方法的进一步改进002620315MM档1020MM档73的重量比，002。
15、720315MM档1020MM档510MM档73的重量比，0028细集料中236MM档118MM档06MM档03MM档015MM档0075MM档10705030203的重量比。说明书CN103130433A3/6页60029备注说明上述步骤A（B）中的质量比例例如可按照1为基准进行集料间的配比的调节。0030本发明的在进行级配研究时采用公称粒径为315MM的砾碎石进行级配设计。具体设计情况如下0031（1）测定掺配的各档粗集料（大于475MM的部分，即510、1020、20315MM）的毛体积密度。0032（2）以相同的总质量，不同的比例取20315和1020的集料进行填充试验，并测得最大装填。
16、密度时这两档集料的掺配比例。0033（3）以上面确定的两档集料的掺配比例，按同样的方法研究各档集料取得最大装填密度时的掺量比例。0034本发明的设计级配既重视了大颗粒的骨架作用，又兼顾了粒径敏感区域，减少了施工离析等的发生。附图说明0035下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。0036图1为一级填充体系内不同比例集料捣实密度曲线图；0037图2为一级填充体系内不同比例集料孔隙率曲线图；0038图3为二级填充体系内不同比例集料捣实密度曲线图；0039图4为二级填充体系内不同比例集料孔隙率曲线图；0040图5为三种级配曲线对比图；0041代表规范连续级配中值，0042代表本文推荐设计。
17、级配，0043代表规范骨架级配中值。0044图6为不同级配CBR值对比图。具体实施方式0045下面结合附图对本发明做进一步详细描述0046级配研究时采用公称粒径为315MM的砾碎石进行级配设计。具体设计情况如下0047（1）测定掺配的各档粗集料（大于475MM的部分，即510、1020、20315MM）的毛体积密度。0048（2）以相同的总质量，不同的比例取20315和1020的集料进行填充试验，并测得最大装填密度时这两档集料的掺配比例。0049（3）以上面确定的两档集料的掺配比例，按同样的方法研究各档集料取得最大装填密度时的掺量比例。0050试验结果与分析0051（1）原材料的技术性质005。
18、2表1原材料的技术性质说明书CN103130433A4/6页700530054（2）一级填充试验0055按前面所述的方法进行体积填充试验，将20315MM档和1020MM档两档集料以不同比例取总重为20KG并拌合均匀进行试验，试验结果见表2及图1和图2。0056表2一级填充不同比例集料的干捣试验00570058因此，最佳为20315MM1020MM73（重量比）。0059（3）二级填充试验0060在一级填充体系的基础上进行了二级填充试验，即在（20315）MM档和（1020）MM档确定比例的情况下，通过掺加不同量的（510）MM档的集料，掺加方法同前。结果见表3及图3和图4。0061表3二级填。
19、充不同比例集料的干捣试验00620063因此，最佳为20315MM档1020MM档510MM档73（重量比）。0064（4）三级填充试验0065由于捣实方法对细料的可操作性比较差，因此，这里对细料部分仍采用规范公路沥青路面设计规范（JTGD502006）的方法，即0066表4细料各档通过率说明书CN103130433A5/6页800670068备注说明分计筛余率某号筛上的筛余量占试样总质量的百分率。0069上述6档，即，0070236MM档118MM档06MM档03MM档015MM档0075MM档10705030203的重量比。0071最后，确定的各档集料各个筛孔的通过率如表5所示。0072表。
20、5设计级配通过率一览表00730074因此，设计级配中一级填充体系二级填充体系细料的重量比11406。0075不同级配砾碎石材料力学性能试验对于缺少结合料的级配砾碎石材料来讲，材料的级配情况是仅次于材料在结构中受力情况而影响材料的强度和力学性能的。因此，优化级配砾碎石材料的级配对于改进该材料的力学性能有极其重要的意义。0076这里采用的级配类型一共有3类本发明的优化设计级配、规范骨架级配、规范连续级配。具体的级配情况见表6及图5；0077表6级配研究的级配筛孔通过率一览表0078说明书CN103130433A6/6页90079即，在规范骨架级配中值中20315MM档1020MM档148的重量比。
21、，一级填充体系二级填充体系细料11105的重量比；0080规范连续级配中值中20315MM档1020MM档149的重量比，一级填充体系二级填充体系细料11307的重量比。0081通过对这4种级配进行CBR试验可得到材料强度指标，见表7及图6所示。0082表7不同级配的力学性能00830084备注说明CBR试验为加州承载比试验。公路路基设计规范（JTGD302004）中对CBR值有解释。0085含水量的定义为含水物质中所含水分量占该物质总重量的百分比。因此，此的最佳水量指的是水占“水一级填充体系二级填充细料”的重量比。0086由上面的分析可知，本发明的设计级配其力学性能在实验室试验水平上表现出较。
22、明显的优势。0087高原公路级配碎（砾）石材料推荐级配0088分析表6可以看出，规范骨架级配的大粒径颗粒较多，整个级配偏粗，而且95475MM的颗粒含量只有3，但是粒径为475MM附近的颗粒含量对材料级配的敏感性较强，其含量较低并不好。因此，规范骨架级配虽然强调了大粒径的作用，但是却忽视了过渡带的颗粒对材料性能的影响。这样一方面容易导致施工离析，且施工现场难以压实，而本文的设计级配既重视了大颗粒的骨架作用，又兼顾了粒径敏感区域，减少了施工离析等的发生。0089三种级配相比较，规范骨架级配存在不合理的地方，规范连续级配并无明显不合理的地方，只是与设计级配相比较，设计级配更合理些。也就是规范骨架级。
23、配规范连续级配设计级配。0090参考规范推荐的骨架密实型级配和本文的级配研究成果，推荐本文推荐的设计级配做为高原公路的工地选择级配。0091以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。说明书CN103130433A1/3页10图1图2说明书附图CN103130433A102/3页11图3图4说明书附图CN103130433A113/3页12图5图6说明书附图CN103130433A12。