[发明专利]与结构一体化的水泥稳定破碎砾石基层或底基层设计方法

说明书

本发明公开了一种与结构一体化的水泥稳定破碎砾石基层或底基层设计方法，包括以下步骤：首先拟定路面结构组合；建立计算模型，确定模型中各结构层的龄期与模量；计算水泥稳定破碎砾石基层或底基层的层底拉应力；确定7d抗压强度设计标准[R_c7]与7d劈裂强度设计标准[R_s7]；设计矿料级配；确定水泥稳定破碎砾石混合料的最大干密度ρ_max和最佳含水量w_o；测试7d无侧限抗压强度R_c7与7d劈裂强度R_s7，确定其满足R_c7≧[R_c7]、R_s7≧[R_s7]的水泥加入量，完成设计。该方法投入成本低且使用操作简便、使用效果好，能有效解决现有的水泥稳定破碎砾石设计与路面结构脱节及容易发生收缩开裂的问题。

技术领域

本发明涉及交通土建工程领域，具体涉及与结构一体化的水泥稳定破碎砾石基层或底基层设计方法。

背景技术

破碎砾石或砾石是修筑道路路面基层的主要材料，与碎石相比，破碎砾石的破碎面少、表面光滑、棱角性差，导致水泥稳定破碎砾石的强度相对较低、且容易离析。为了提高水泥稳定破碎砾石的强度，减弱离析现象，工程实践中采用提高水泥剂量和采用较细的级配成为最常见的技术手段，水泥剂量应达到4～6％以上几乎成为共识。但由此造成的后果是水泥稳定破碎砾石基层或底基层出现较为严重的收缩开裂，由此诱发的其他破坏如唧浆、网裂等大大缩短了路面使用寿命。

上述问题与目前的水泥稳定破碎砾石的设计方法有关。目前，按照现行《公路沥青路面设计规范》JTG D50-2006的设计方法进行，该方法的过程如下：首先选择水泥、破碎碎石等材料并检验其技术性能，根据级配要求确定矿料组成；然后选择4～5个水泥剂量，进行击实试验确定混合料的最大干密度和最佳含水量；按照所确定的最大干密度和最佳含水量成型试件，标准养生后测试7d无侧限抗压强度，根据水泥剂量与7d无侧限抗压强度的关系曲线，确定水泥剂量，要求7d无侧限抗压强度的代表值不小于《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)中的规定值。

与碎石相比，破碎砾石的破碎面少、表面光滑、棱角性差，导致水泥稳定破碎砾石在力学特性、疲劳特性、刚度特性等方面与水泥稳定碎石存在较大差异，如果按照上述方法进行设计，会存在以下问题：(1)水泥稳定类材料易发生收缩开裂，其与水泥剂量密切相关，水泥剂量越大，开裂就越严重。由于水泥稳定破碎砾石强度较低，因此通过提高水泥剂量而确保水泥稳定破碎砾石满足上述强度标准，几乎成为唯一手段，增加水泥用量，由此造成水泥稳定破碎砾石基层或底基层出现较为严重的收缩开裂，影响路面使用寿命；(2)在传统设计方法中，水泥稳定碎石的劈裂强度、模量和抗拉强度结构系数是路面结构设计参数，而混合料设计的唯一指标为7d无侧限抗压强度，因此混合料设计时无法考虑路面结构对材料性能的要求，结构与材料设计相脱节，使得设计的混合料并不能有效控制开裂。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种与结构一体化的水泥稳定破碎砾石基层或底基层设计方法，该方法步骤简单，针对破碎砾石的技术特征展开合理设计，投入成本低且使用操作简便、使用效果好，能有效解决现有的水泥稳定破碎砾石设计与结构设计脱节及容易发生收缩开裂的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

与结构一体化的水泥稳定破碎砾石基层或底基层设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，拟定路面结构组合，确定所述路面结构组合中的各结构层的材料类型与厚度；所述路面结构组合至少包含基层或底基层、上面层，以基层或底基层为设计层，所述基层或底基层的材料为水泥稳定破碎砾石；

步骤2，建立所述路面的施工期力学响应计算模型和运营期力学响应计算模型，分别确定所述施工期力学响应计算模型和运营期力学响应计算模型中各结构层的龄期与模量；