掺碎石红土粒料及其配制方法
【专利摘要】本发明公开了一种掺碎石红土粒料的配制方法，包括：步骤(1)确定天然红土粒料的天然级配和目标级配；步骤(2)确定天然红土粒料的压实级配；步骤(3)分别计算目标级配与天然级配之间的差值以及目标级配与压实级配之间的差值；步骤(4)将第一级粒组和第二级粒组混合以得到初级混合料；确定CBR值最大时对应的最佳d值；之后再将第三组粒组掺入至最佳d值对应的初级混合料中，确定CBR值最大时对应的最佳e值。本发明还提供了一种掺碎石红土粒料。本发明通过掺入特定比例的碎石来改善天然红土粒料级配不良、承载力不高的缺陷，最终得到承载力最高的新型材料。
【专利说明】
惨碎石红±粒料及其配制方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种路面柔性(底)基层工程技术，尤其设及一种渗碎石红±粒料及其 配制方法。
【背景技术】
[0002] 天然红±粒料在西非地区分布广泛，一般用作低等级交通的道路路面结构的底基 层材料。然而，天然红±粒料粗颗粒含量偏少、中间粒径范围颗粒缺失，细粒±含量偏高，是 一种级配不良的道路材料。赤道几内亚红±粒料的结核程度高，击实过程中破碎率较低，颗 粒破碎进而改善级配的可能性较小。不同地区的天然红±粒料性能差异较大，甚至同一地 区其性能也不完全一致，赤道几内亚部分料场的红±粒料邸R值不能满足现有规范要求。
【发明内容】
[0003] 针对上述技术问题，本发明提供了一种可改善红±粒料的级配和性能，方便易行 的渗碎石红上粒料的配制方法。
[0004] 本发明还提供了一种渗碎石红±粒料。
[0005] 本发明提供的技术方案为：
[0006] -种渗碎石红±粒料的配制方法，包括：
[0007] 步骤(1)确定天然红±粒料的天然级配和目标级配:针对天然红±粒料，进行筛分 试验，确定该天然红±粒料的天然级配，其中，粒组分类为:a组粒径为大于2.36mm，b组粒径 为2.36~0.075mm，C组粒径为小于0.075mm，卯旧标级配中ai代表筛孔大于2.36mm的目标通 过率，bi代表筛孔在2.36~0.075mm之间的目标通过率，Cl代表筛孔小于0.075mm的目标通过 率，天然级配中32代表筛孔大于2.36mm的天然通过率，b2代表筛孔在2.36~0.075mm之间的 天然通过率，C2代表筛孔小于0.075mm的天然通过率；
[000引步骤(2)确定天然红±粒料的压实级配:根据±工试验规程JTG E40-2007的规定， 采用大筒重型击实方法对天然红±粒料进行击实，经过烘箱烘干后重新进行筛分，确定天 然红±粒料的压实级配，其中，压实级配中曰3代表筛孔大于2.36mm的压实后的通过率，b3代 表筛孔在2.36~0.075mm之间的压实后的通过率，C3代表筛孔小于0.075mm的压实后的通过 率.
[0009] 步骤(3)分别计算目标级配与天然级配之间的差值W及目标级配与压实级配之间 的差值：A a = a广日2、A b = b广b2, A C = C广C2
[0010] 步骤（4)确定碎石的渗入量：选用粒径大于2.36讓的碎石，W粒径在2.36~ 0.075mm之间的压实后的红±粒料作为第一级粒组，W粒径大于2.36mm的压实后的红±粒 料和碎石作为第二级粒组，其中，碎石在第二级粒组中的渗入量为d，将第一级粒组和第二 级粒组混合W得到初级混合料;根据A b值和黎款值，将d取多个值，从而得到多个初级混合 料，利用每个初级混合料设计多个试件，测定多个试件的CBR值，从而确定CBR值随d值的变 化规律，并确定CBR值最大时对应的最佳d值;之后再将W粒径小于0.075mm的红±粒料作为 第=级粒组，W第=组粒组在最佳d值对应的初级混合料中的渗入量为e，将第=组粒组渗 入至最佳d值对应的初级混合料中，将e取多个值，从而得到多个二级混合料，利用每个二级 混合料设计多个试件，测定多个试件的C服值，从而确定C服值随e值的变化规律，并确定CBR 值最大时对应的最佳e值，W最佳e值对应的二级混合料作为所需要的渗碎石红±粒料，其 中，压实后的红±粒料为通过W下方式的:根据±工试验规程JTG E40-2007的规定，采用大 筒重型击实方法对天然红±粒料进行击实，经过烘箱烘干后重新进行筛分。
[OOW 优选的是，所述的渗碎石红±粒料的配制方法中，d在2~8%之间取多个值。
[0012] 优选的是，所述的渗碎石红±粒料的配制方法中，最佳d值为4%。
[0013] 优选的是，所述的渗碎石红±粒料的配制方法中，最佳e值为10%。
[0014] 优选的是，所述的渗碎石红±粒料的配制方法中，所述天然红±粒料为西非红± 粒料。
[0015] 优选的是，所述的渗碎石红±粒料的配制方法中，所述步骤（1)中，确定天然红± 粒料的天然级配曲线和目标级配曲线。
[0016] 优选的是，所述的渗碎石红±粒料的配制方法中，所述步骤(2)中，确定天然红± 粒料的压实后的级配曲线。
[0017] -种渗碎石红±粒料，其由按重量份数计的W下各组分组成：
[001引粒径大于2.36mm的压实后的红±粒料100份；
[0019] 粒径在2.36~0.075mm的压实后的红±粒料39~49份；
[0020] 粒径小于0.075mm的压实后的红±粒料7~44份；
[0021 ] 粒径大于2.36mm的碎石3~15份；
[0022] 其中，压实后的红±粒料为通过W下方式的：根据±工试验规程JTG E40-2007的 规定，采用大筒重型击实方法对天然红±粒料进行击实，经过烘箱烘干后重新进行筛分。
[0023] 本发明所述的渗碎石红±粒料的配制方法通过渗入特定比例的碎石来改善天然 红±粒料级配不良、承载力不高的缺陷，即通过直接添加碎石来改善天然红±粒料不良的 级配，同时通过逐级填充来形成骨架-密实结构，最终得到承载力最高的新型材料。
[0024] 其次，本发明的配制方法过程方便易行，具有很高的工程应用价值。
[0025] 再次，相比于级配碎石，本发明可W有效减少碎石的开采量，具有良好经济效益。
【附图说明】
[0026] 图1为天然红±粒料的天然级配曲线、目标级配曲线和压实后的级配曲线。
[0027] 图2(a)为初级混合料随着碎石渗入量不同得到的CBR值曲线，图2(b)为二级混合 料随着第=级粒组渗入量不同得到的邸R值曲线。
[0028] 图3(a)和图3 (b)为实施例一中的CBR值曲线，图3 (a)为初级混合料随着碎石渗入 量不同得到的C服值曲线，图3(b)为二级混合料随着第S级粒组渗入量不同得到的CBR值曲 线。
[0029] 图4(a)和图4(b)为实施例二中的CBR值曲线，图4(a)为初级混合料随着碎石渗入 量不同得到的C服值曲线，图4(b)为二级混合料随着第S级粒组渗入量不同得到的CBR值曲 线。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，W令本领域技术人员参照说明书文 字能够据W实施。
[0031] 如图1、图2(a)和图2(b)所示，本发明提供一种渗碎石红±粒料的配制方法，包括：
[0032] 步骤(1)确定天然红±粒料的天然级配和目标级配:针对天然红±粒料，进行筛分 试验，确定该天然红±粒料的天然级配，其中，粒组分类为:a组粒径为大于2.36mm，b组粒径 为2.36~0.075mm，C组粒径为小于0.075mm，卯旧标级配中ai代表筛孔大于2.36mm的目标通 过率，bi代表筛孔在2.36~0.075mm之间的目标通过率，Cl代表筛孔小于0.075mm的目标通过 率，天然级配中32代表筛孔大于2.36mm的天然通过率，b2代表筛孔在2.36~0.075mm之间的 天然通过率，C2代表筛孔小于0.075mm的天然通过率。
[0033] 将天然红±粒料用于道路的基层时，根据《公路基层施工技术细则KJTG/T F20- 2015)和法国、美国等国家规范的规定，拟定目标级配，如图1所示，其中，横坐标是筛孔尺 寸，纵坐标是筛孔通过率。
[0034] 针对红±粒料原材料，进行筛分试验，确定其天然级配，如图1所示。具体地，天然 红±粒料的天然级配曲线绘制方法如下：选取一定重量(总质量一般取2000 ±500)烘干的 天然红 ± 粒料，按筛孔尺寸大小 31.5、26.5、19、16、13.2、9.5、4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、 0.15、0.075mm的顺序进行逐级筛选，称取每级筛上质量，计算每级筛孔通过率。将天然级配 曲线与目标级配曲线相比，天然的红±粒料中间粒径缺失，粗颗粒含量较少。
[0035] 步骤(2)确定天然红±粒料的压实级配:根据±工试验规程JTG E40-2007的规定， 采用大筒重型击实方法对天然红±粒料进行击实，经过烘箱烘干后重新进行筛分，确定天 然红±粒料的压实级配，其中，压实级配中曰3代表筛孔大于2.36mm的压实后的通过率，b3代 表筛孔在2.36~0.075mm之间的压实后的通过率，C3代表筛孔小于0.075mm的压实后的通过 率。
[0036] 图1中，红±粒料的压实后级配曲线的绘制方法与天然级配曲线的绘制方法一致。 如图1所示，压实后的红±粒料粗颗粒破碎，中间粒径范围颗粒得到改善，细粒±含量增加， 大粒径范围粒料含量更少。
[0037] 步骤(3)分别计算目标级配与天然级配之间的差值W及目标级配与压实级配之间 的差值：A 曰=日广日2、A b = bi_b2, A c = ci_C2'
[0038] 步骤（4)确定碎石的渗入量：选用粒径大于2.3 6mm的碎石，W粒径在2.3 6~ 0.075mm之间的压实后的红±粒料作为第一级粒组，W粒径大于2.36mm的压实后的红±粒 料和碎石作为第二级粒组，其中，碎石在第二级粒组中的渗入量为d，将第一级粒组和第二 级粒组混合W得到初级混合料;根据A b值和餐1?值，将(!取多个值，从而得到多个初级混合 料，利用每个初级混合料设计多个试件，测定多个试件的CBR值，从而确定CBR值随d值的变 化规律，并确定CBR值最大时对应的最佳d值;之后再将W粒径小于0.075mm的红±粒料作为 第=级粒组，W第=组粒组在最佳d值对应的初级混合料中的渗入量为e，将第=组粒组渗 入至最佳d值对应的初级混合料中，将e取多个值，从而得到多个二级混合料，利用每个二级 混合料设计多个试件，测定多个试件的C服值，从而确定C服值随e值的变化规律，并确定CBR 值最大时对应的最佳e值，W最佳e值对应的二级混合料作为所需要的渗碎石红±粒料，其 中，压实后的红±粒料为通过W下方式的:根据±工试验规程JTG E40-2007的规定，采用大 筒重型击实方法对天然红±粒料进行击实，经过烘箱烘干后重新进行筛分。
[0039] 对于赤道几内亚地区的天然红±粒料，碎石的渗入量d-般可取2%~8%。按照图 2(a)所示，分别选取0%、2%、4%、6%、8%的碎石渗量，将所得的初级混合料制备成多个试 件，得到初级混合料的CBR值，从而确定最佳的碎石渗量。
[0040] 其中，初级混合料的CB时式验过程为:每个d值对应一组试件，共得到5组试件，每组 试件对应于不同击实次数分别取3个平行试件(试件的直径15.2cm，高度12cm)，浸于水中，4 天后取出并进行试件的加载，取=次测量平均值。
[0041 ]请审阅图2(a)，随着碎石渗入量的增加，第一级粒组和第二级粒组混合料的CBR值 先增大后变下。当碎石渗入量小于最佳渗入量时，初级混合料中粗颗粒相对较少，细颗粒占 主导，粗颗粒悬浮于较小的颗粒之间形成类似的悬浮密实结构；当碎石渗入量大于最佳渗 入量时，初级混合料中粗颗粒与粗颗粒间的空隙不能被细颗粒完全填充，形成类似的骨架- 空隙结构；随着碎石含量逐渐接近于最佳渗入量时，粗颗粒形成骨架，细颗粒进行充分填 充，形成类似的骨架-密实结构，具有良好的承载力。
[0042] 请审阅图2(b)，随着第S级粒组含量的增加，二级混合料的CBR值先增大后变小。 当第=级粒组的渗入量小于最佳渗入量时，第=级粒组提供的粘聚性不能充分地将二级混 合料中的颗粒与颗粒粘结，表现出二级混合料的CBR值较小；当第S级粒组的渗入量大于最 佳渗入量时，因多余的细料而可能减小二级混合料中粗颗粒间的嵌挤力，导致二级混合料 的CBR值变小;随着第S级粒组的渗入量逐渐接近于最佳渗入量时，粗颗粒间具有很强的嵌 挤力，同时第=级粒组为粒料提供足够的粘聚力，表现出较高的承载力。
[0043] 碎石渗量与混合料CBR值曲线及第S级粒组含量与混合料CBR值曲线描述的就是 随着渗量的不同，混合料的CBR值的变化情况。对于分布广泛不同地区的红±粒料来说，均 应存在着拐点，即最佳渗量，理想曲线如图2(a)和图2(b)所示。
[0044] 在一个优选的实施例中，所述的渗碎石红±粒料的配制方法中，d在2~8%之间取 多个值。
[0045] 在一个优选的实施例中，所述的渗碎石红±粒料的配制方法中，最佳d值为4%。
[0046] 在一个优选的实施例中，所述的渗碎石红±粒料的配制方法中，最佳e值为10%。
[0047] 在一个优选的实施例中，所述的渗碎石红±粒料的配制方法中，所述天然红±粒 料为西非红±粒料。
[0048] 在一个优选的实施例中，所述的渗碎石红±粒料的配制方法中，所述步骤（1)中， 确定天然红±粒料的天然级配曲线和目标级配曲线。
[0049] 在一个优选的实施例中，所述的渗碎石红±粒料的配制方法中，所述步骤(2)中， 确定天然红±粒料的压实后的级配曲线。
[0050] 本发明提供了一种渗碎石红±粒料，其由按重量份数计的W下各组分组成:粒径 大于2.36mm的压实后的红±粒料100份;粒径在2.36~0.075mm的压实后的红±粒料39~49 份;粒径小于0.075mm的压实后的红±粒料7~44份;粒径大于2.36mm的碎石3~15份;其中， 压实后的红±粒料为通过W下方式的：根据±工试验规程JTG E40-2007的规定，采用大筒 重型击实方法对天然红±粒料进行击实，经过烘箱烘干后重新进行筛分。本发明得到的渗 碎石红±粒料具有良好的级配和较高的承载力，可应用于道路工程路面(底)基层。
[0051] 为了进一步说明本发明的技术方案，提供W下实施例。
[0052] 实施例一
[0053] 选用赤道几内亚己波路段的红±粒料和社石场生产的未筛分碎石作为原材料，其 材料性能分别如下表1和表2所示。
[0054] 表1己波路段红±粒料的筛分结果
[0化5]
[0058] 由天然红王粒料的天然级配和压实后级配可得，初选碎石的慘入量选定为2 %、 4%、6 %、8 %，混合制备初级混合料，制备5组试件，每组试件取3个不同平行试件;之后，再 用第S组粒组制备得到二级混合料，制备5组试件，每组试件取3个不同平行试件。CBR试验 结果如图3(a)和图3(b)所示。
[0059] 根据图3 (a)和图3 (b)可得，碎石渗量为最佳值4 %时，初级混合料的CBR值最大，可 W达到58;第=级粒组含量为最佳值10%时，二级混合料的邸R值最大，可W达到90。
[0060] 最终确定的渗碎石红±粒料中各组分的重量配比为:压实后的红±粒料(粒径大 于2.36mm):碎石(粒径大于2.36mm):压实后的红±粒料(粒径在2.36~0.075mm):压实后的 红上粒料(粒径小于0.075mm) =64:4:9:10。
[0061 ]按照上述设计配合比制作3组试件，每组3个平行试件，浸于水中4天，测得CBR值均 在90附近，说明本发明的渗碎石红±粒料的配制方法是有效的。
[0062] 实施例二
[0063] 选用赤道几内亚宾桐路段的红±粒料和社石场生产的未筛分碎石作为原材料，其 材料性能分别如下表3和表4所示。
[0064] 表3宾桐路段红±粒料的筛分结果
[00 化]
[0066]表4宾桐路段未筛分碎石的筛分结果
[0OA71
[0068] 天然红±粒料的天然级配和压实后级配可得，初选碎石的渗入量选定为2%、4%、 6%、8%，混合制备初级混合料，制备5组试件，每组试件取3个不同平行试件;之后，再用第 S组粒组制备得到二级混合料，制备5组试件，每组试件取3个不同平行试件。CB时式验结果 如图4(a)和图4(b)所示。
[0069 ] 根据图4 (a)和图4 (b)可得，碎石渗量为最佳值6 %时，初级混合料的CBR值最大，可 W达到54;第=级粒组含量为最佳值8 %时，二级混合料的邸R值最大，可W达到75。
[0070] 最终确定的渗碎石红±粒料配合比为:压实后的红±粒料(粒径大于2.36mm):碎 石(粒径大于2.36mm):压实后的红±粒料(粒径在2.36~0.075mm):压实后的红±粒料(粒 径小于0.075mm) =55:6:12: 8。
[0071] 按照上述设计配合比制作3组试件，每组3个平行试件，浸于水中4天，测得CBR值均 在75附近，说明本发明的渗碎石红±粒料的配制方法是有效的。
[0072] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列 运用，它完全可W被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地 实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限 于特定的细节和运里示出与描述的图例。
【主权项】
1. 一种掺碎石红土粒料的配制方法，其特征在于，包括： 步骤（1)确定天然红土粒料的天然级配和目标级配：针对天然红土粒料，进行筛分试 验，确定该天然红土粒料的天然级配，其中，粒组分类为:a组粒径为大于2.36mm，b组粒径为 2.36~0.075mm，c组粒径为小于0.075mm，则目标级配中ai代表筛孔大于2.36mm的目标通过 率，bi代表筛孔在2 · 36~0 · 075mm之间的目标通过率，Ci代表筛孔小于0 · 075mm的目标通过 率，天然级配中a2代表筛孔大于2.36mm的天然通过率，b2代表筛孔在2.36~0.075mm之间的 天然通过率，C2代表筛孔小于0.075mm的天然通过率； 步骤(2)确定天然红土粒料的压实级配:根据土工试验规程JTG E40-2007的规定，采用 大筒重型击实方法对天然红土粒料进行击实，经过烘箱烘干后重新进行筛分，确定天然红 土粒料的压实级配，其中，压实级配中a 3代表筛孔大于2.36mm的压实后的通过率，b3代表筛 孔在2.36~0.075mm之间的压实后的通过率，C 3代表筛孔小于0.075mm的压实后的通过率； 步骤(3)分别计算目标级配与天然级配之间的差值以及目标级配与压实级配之间的差 值：A a = ai_a2、A b = bi_b2, A c = ci_C2、1? 二免.-%、1?: =bi_b3、交C =CrCr 步骤(4)确定碎石的掺入量:选用粒径大于2.36mm的碎石，以粒径在2.36~0.075mm之 间的压实后的红土粒料作为第一级粒组，以粒径大于2.36mm的压实后的红土粒料和碎石作 为第二级粒组，其中，碎石在第二级粒组中的掺入量为d，将第一级粒组和第二级粒组混合 以得到初级混合料;根据A b值和Ii:值，将d取多个值，从而得到多个初级混合料，利用每个 初级混合料设计多个试件，测定多个试件的CBR值，从而确定CBR值随d值的变化规律，并确 定CBR值最大时对应的最佳d值;之后再将以粒径小于0.075mm的红土粒料作为第三级粒组， 以第三组粒组在最佳d值对应的初级混合料中的掺入量为e，将第三组粒组掺入至最佳d值 对应的初级混合料中，将e取多个值，从而得到多个二级混合料，利用每个二级混合料设计 多个试件，测定多个试件的CBR值，从而确定CBR值随e值的变化规律，并确定CBR值最大时对 应的最佳e值，以最佳e值对应的二级混合料作为所需要的掺碎石红土粒料，其中，压实后的 红土粒料为通过以下方式的：根据土工试验规程JTG E40-2007的规定，采用大筒重型击实 方法对天然红土粒料进行击实，经过烘箱烘干后重新进行筛分。2. 如权利要求1所述的掺碎石红土粒料的配制方法，其特征在于，d在2~8 %之间取多 个值。3. 如权利要求2所述的掺碎石红土粒料的配制方法，其特征在于，最佳d值为4%。4. 如权利要求3所述的掺碎石红土粒料的配制方法，其特征在于，最佳e值为10 %。5. 如权利要求1所述的掺碎石红土粒料的配制方法，其特征在于，所述天然红土粒料为 西非红土粒料。6. 如权利要求1所述的掺碎石红土粒料的配制方法，其特征在于，所述步骤（1)中，确定 天然红土粒料的天然级配曲线和目标级配曲线。7. 如权利要求1所述的掺碎石红土粒料的配制方法，其特征在于，所述步骤(2)中，确定 天然红土粒料的压实后的级配曲线。8. -种掺碎石红土粒料，其特征在于，其由按重量份数计的以下各组分组成： 粒径大于2.36mm的压实后的红土粒料100份； 粒径在2.36~0.075mm的压实后的红土粒料39~49份； 粒径小于0.075mm的压实后的红土粒料7~44份； 粒径大于2.36mm的碎石3~15份； 其中，压实后的红土粒料为通过以下方式的：根据土工试验规程JTG E40-2007的规定， 采用大筒重型击实方法对天然红土粒料进行击实，经过烘箱烘干后重新进行筛分。
【文档编号】E01C3/04GK106012736SQ201610409447
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】钱劲松, 贾其军, 罗志刚, 汪淼, 周广利, 张瑞菊, 曾峰
【申请人】中国路桥工程有限责任公司, 同济大学