无机结合料配合比作业指导书(2015新版)

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标题：无机结合料配合比设计	颁 布 日 期： 2015-09-01

无机结合料配合比设计作业指导书

1  总则

1.1目的

规范公司无机结合料（混合料）配合比设计试验。

1.2 引用标准

JTG E42-2005《公路工程集料试验规程》

JTG E51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》

JTG/T F20-2015《公路路面基层施工技术细则》

2 范围

适用于公司无机结合料（混合料）配合比设计的原材料技术要求和配合比设计技术指标。

3 原材料要求

3.1 一般规定

  3.3.1 在原材料试验评定中，应随机选取具有足够数量的样本进行材料试验。

  3.3.2 再生材料可用于低于原路结构层位或原路等级的公路建设，其技术指标应满足相关要求。

  3.3.3 工业废弃物作为筑路材料使用前应进行环境评价，并满足国家相关规定。

3.2  水泥及添加剂

  3.4.1 强度等级为32.5或42.5，且满足要求的普通硅酸盐水泥等均可使用。

  3.4.2 所用水泥初凝时间应大于3h，终凝时间应大于6h，且小于10h。

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  3.4.3 在水泥稳定材料中掺加缓凝剂或早强剂时，应对混合料进行试验验证。缓凝

剂和早强剂的技术要求应符合现行《公路水泥混凝土路面施工技术细则》 （JTG/T F30）的规定。

3.3  石灰

  3.3.1 石灰技术要求应符合表3.3.1-1和表3.3.1-2的规定。

表3.3.1-1生石灰技术要求

指   标	钙质生石灰			镁质生石灰			试验方法
	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
有效氧化钙加氧化镁含量（%）	≥85	≥80	≥70	≥80	≥75	≥65	T 0813
未消化残渣含量（%）	≤7	≤11	≤17	≤10	≤14	≤20	T 0815
钙镁石灰的分类界限，氧化镁含量（%）	≤5			＞5			T 0812

表3.3.1-2

指   标		钙质消石灰			镁质消石灰			试验方法
		Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
有效氧化钙加氧化镁含量（%）		≥65	≥60	≥55	≥60	≥55	≥50	T 0813
含水率（%）		≤4	≤4	≤4	≤4	≤4	≤4	T 0801
细度	0.60mm方孔筛的筛余（%）	0	≤1	≤1	0	≤1	≤1	T 0814
	0.15mm方孔筛的筛余（%）	≤13	≤20	—	≤13	≤20	—	T 0814
钙镁石灰的分类界限，氧化镁含量（%）		≤4			＞4			T 0812

  

  3.3.2 高速公路和一级公路用石灰应不低于Ⅱ级技术要求，二级公路用石灰应不低于Ⅲ级技术要求，二级以下公路宜不低于Ⅲ级技术要求。

  3.3.3 高速公路和一级公路的基层，宜采用磨细消石灰。

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   3.3.4 二级以下公路使用等外石灰时，有效氧化钙含量应该在20%以上，且混合料强度应满足要求。

3.4粉煤灰等工业废渣

  3.4.1 干排或湿排的硅铝粉煤灰和高钙粉煤灰等均可用于作基层或底基层的结合料。粉煤灰技术要求应符合表3.4.1的规定。

                               表3.4.1粉煤灰技术要求

检 测 项 目	技 术 要 求	试 验 方 法
SiO2、Al2O3和Fe2O3总含量（%）	＞70	T 0816
烧失量（%）	≤20	T 0817
比表面积（cm²/g）	＞2500	T 0820
0.3mm筛孔通过率（%）	≥90	T 0818
0.075mm筛孔通过率（%）	≥70	T 0818
湿粉煤灰含水率（%）	≤35	T 0801

3.4.2各等级公路的底基层、二级及二级以下的基层使用粉煤灰，通过率指标不满足表3.4.1要求时，应进行混合料强度试验，达到相关要求的强度指标时，方可使用。

  3.4.3 煤矸石、煤渣、高炉矿渣、钢渣及其他冶金矿渣等工业废渣可用于修筑基层或底基层，使用前应崩解稳定，且宜通过不同龄期条件下的强度和模量试验以及温度收缩和干湿收缩试验等评价混合料性能。

   3.4.4 水泥稳定煤矸石不宜用于高速公路和一级公路。

   3.4.5工业废渣类作为集料使用时，公称最大粒径应不大于33.5mm，颗粒组成宜有一定级配，且不宜含杂质。

3.5  水

  3.5.1 符合现行《生活饮用水卫生标准》（GB 5749）的饮用水可直接作为基层、底基层材料拌和与养生用水。

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  3.5.2 拌和使用的非饮用水应进行水质检验，技术要求应符合表3.5.2的规定。

                                表3.5.2非饮用水技术要求

项 次	项 目	技 术 要 求	试验方法
1	pH值	≥4.5	JGJ 63
2	Cl- 含量（mg/L）	≤3500
3	SO24- 含量（mg/L）	≤2700
4	碱含量（mg/L）	≤1500
5	可溶物含量（mg/L）	≤10000
6	不可溶物含量（mg/L）	≤5000
7	其它杂质	不应有漂浮的油脂和泡沫及明显的颜色和异味

  3.5.3 养生用水可以不检验不溶物质含量，其他指标应符合表3.5.2的规定。

3.6 粗集料

     3.6.1 用作被稳定材料的粗集料宜采用各种硬质岩石或砾石加工成的碎石，也可

直接采用天然砾石。粗集料应符合表3.6.1中Ⅰ类规定，用作级配碎石的粗集料应符合表3.6.1中Ⅱ类的规定。

表3.6.1粗集料技术要求

指标	层 位	高速公路和一级公路				二级及二级以下公路		试验方法
		极重、特重交通		重、中、轻交通
		Ⅰ类	Ⅱ类	Ⅰ类	Ⅱ类	Ⅰ类	Ⅱ类
压碎值（%）	基层	≤22a	≤22	≤26	≤26	≤35	≤30	T 0316
	底基层	≤30	≤26	≤30	≤26	≤40	≤35
针片状颗粒含量（%）	基层	≤18	≤18	≤22	≤18	—	≤20	T 0312
	底基层	—	≤20		≤20	—	≤20
0.075mm以下粉尘含量（%）	基层	≤3.2	≤3.2	≤2	≤2	—	—	T 0310
	底基层	—	—	—	—	—	—
软石含量（%）	基层	≤3	≤3	≤5	≤5	—	—	T 0312
	底基层	—	—	—	—	—	—

注：a 对花岗岩石料，压碎值可放宽至25%。

     3.6.2基层、底基层的粗集料规格要求宜符合表3.6.2的规定。

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表3.6.2粗集料规格要求

规格名称	工程粒径（mm）	通过下列筛孔（mm）的质量百分率（%）									公称粒径（mm）
		53	37.5	33.5	26.5	19.0	13.2	9.5	4.75	4.36
G1	20~40	100	90~100			0~10	0~5	—	—	—	19~37.5
G2	20~30	—	100	90~100		0~10	0~5	—	—	—	19~33.5
G3	20~25	—	—	100	90~100	0~10	0~5	—	—	—	19~26.5
G4	15~25	—	—	100	90~100	—	0~10	0~5	—	—	13.2~26.5
G5	15~20	—	—	—	100	90~100	0~10	0~5	—	—	13.2~19
G6	10~30	—	100	90~100	—	—	—	0~10	0~5	—	9.5~33.5
G7	10~25	—	—	100	90~100	—	—	0~10	0~5	—	9.5~26.5
G8	10~20	—	—	—	100	90~100	—	0~10	0~5	—	9.5~19
G9	10~15	—	—	—	—	100	90~100	0~10	0~5	—	9.5~13.2
G10	5~15	—	—	—	—	100	90~100	40~70	0~10	0~5	4.75~13.2
G11	5~10	—	—	—	—	—	100	90~100	0~10	0~5	4.75~9.5

3.6.3 高速公路和一级公路极重、特种交通荷载等级基层的4.75mm以上粗集料应采用单一粒径的规格料。

   3.6.4 作为高速公路、一级公路底基层和二级及二级以下公路基层、底基层被稳定材料的天然砾石宜满足表3.6.1的要求，并应级配稳定、塑性指数不大于9。

   3.6.5 应选择适当的碎石加工工艺，用于破碎的原石粒径应为破碎后碎石公称最大粒径的3倍以上。高速公路基层用碎石，应采用反击破碎的加工工艺。

   3.6.6 碎石加工中，根据筛网放置的倾斜角度和工程经验，应选择合理的筛孔尺寸。粒径尺寸与筛孔尺寸对应关系宜符合表3.6.6的规定。根据破碎方式和石质的不同，可适当调整筛孔尺寸，调整范围宜为1~2mm。

表3.6.6 粒径尺寸与筛孔尺寸对应表

粒径尺寸（mm）	4.75	9.5	13.2	16.	19	26.5	33.5	37.5
筛孔尺寸（mm）	5.5	11	15	18	22	31	36	43

3.7 细集料

   

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3.7.1  细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒级配。

   3.7.2  高速公路和一级公路用细集料技术要求应符合表3.7.2的规定。

   3.7.3  细集料规格要求应符合表3.7.3的规定。

   3.7.4  对0~3mm和0~5mm的细集料应分别严格控制大于4.36mm和4.75mm的颗粒含量。对3~5mm的细集料应严格控制小于4.36mm的颗粒含量。

   3.7.5  高速公路和一级公路，细集料中小于0.075mm的颗粒含量应不大于15%；二级及二级以下公路，细集料中小于0.075mm的颗粒含量应不大于20%。

   3.7.6  级配碎石或砾石中的细集料可使用细筛余料，或专门轧制的细碎石集料。

   3.7.7 天然砾石或粗砂作为细集料时，其颗粒尺寸应满足工程需要，且级配稳定，超尺寸颗粒含量超过本细则或实际工程的规定时应筛除。

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3.8 材料分档与掺配

   3.8.1 材料分档应符合表3.8.1的规定。

  

   3.8.2 公称最大粒径为19mm、26.5mm和33.5mm的无机结合料稳定碎石或砾石的备料规格宜符合表3.8.2的规定。

表3.8.2 不同粒径混合料的备料规格

公称最大粒径	类型	一档	二档	三档	四档	五档	六档
19	三档备料	XG3	G11	G8	—	—	—
	四档备料Ⅰ	XG2	XG1	G11	G8	—	—
	四档备料Ⅱ	XG3	G3	G9	G5	—	—
	四档备料Ⅲa	XG3（1）	XG3（2）	G11	G8	—	—
	五档备料Ⅰ	XG2	XG1	G11	G9	G5	—
	五档备料Ⅱa	XG3(1)	XG3(2)	G11	G9	G5	—
26.5	四档备料	XG3	G11	G8	G3	—	—
	五档备料Ⅰ	XG3	XG11	G9	G5	—	—
	五档备料Ⅱ	XG2	XG1	G11	G8	G3	—
	五档备料Ⅲa	XG3（1）	XG3（2）	G11	G8	G3	—
	六档备料Ⅰ	XG2	XG1	G11	G9	G5	G3
	六档备料Ⅱa	XG3(1)	XG3(2)	G11	G9	G5	G3
33.5	四档备料	XG3	G11	G8	G2
	五档备料Ⅰ	XG3	G11	G9	G5	G2
	五档备料Ⅱ	XG3	G11	G9	G5	G2
	五档备料Ⅲa	XG3(1)	XG3(2)	G11	G8	G2
	六档备料Ⅰ	XG2	XG1	G11	G9	G5	G2
	六档备料Ⅱa	XG3(1)	XG3(2)	G11	G9	G5	G2

注：a表中XG3(1)和XG3(2)为两种不同级配规律的0~5mm的细集料。

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3.8.3  用于二级及二级以上公路基层和底基层的级配碎石或砾石，应由不少于4中规格的材料掺配而成。

3.8.4  天然材料用于高速公路和一级公路的基层时，应筛分分成表3.6.2中规定的规格，并按表3.8.2中备料规格进行掺配。天然材料的规格不满足设计级配的要求时，可掺配一定比例的碎石或轧碎砾石。

3.8.5  级配碎石或砾石类材料中宜掺加石屑、粗砂等材料。

3.8.6 级配碎石或砾石细集料的塑性指数应不大于12。不满足要求时，可加石灰、

无塑性的砂或石屑掺配处理。

4 混合料组成设计

4.1 一般规定

4.3.1 混合料组成设计应按设计要求，选择技术经济合理的混合料类型和配合比。

4.3.2 应根据公路等级、交通荷载等级、结构形式、材料类型等因素确定材料技术要求。

4.3.3 无机结合料稳定材料组成设计应包括原材料检验、混合料的目标配合比设计、混合料的生产配合比设计和施工参数确定四部分。（无机结合料稳定材料组成设计流程见下图）。

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    4.3.4 原材料检验应包括结合料、被稳定材料及其他相关材料的试验。所有检测指

标均应能满足相关设计标准或技术文件的要求。

4.3.5  目标配合比设计应包括下列技术内容：

1 选择级配范围。

2 确定结合料类型及掺配比例。

3 验证混合料相关的设计及施工技术指标。

4.3.6 生产配合比设计应包括下列技术内容：

1  确定料仓供料比例。

2  确定水泥稳定材料的容许延迟时间。

3  确定结合料剂量的标定曲线。

4  确定混合料的最佳含水率、最大干密度。

4.3.7  施工参数确定应包括下列技术内容：

1  确定施工中结合料的剂量。

2  确定施工合理含水率及最大干密度。

3  验证混合料强度技术指标。

4.3.8  确定无机结合料稳定材料最大干密度指标是宜采用重型击实方法，也可采用振动压实方法。

4.3.9 应根据当地材料的特点和混合料设计要求，通过配合比设计选择最优的工程级配。

4.3.10 用于基层的无机结合料稳定材料，强度满足要求时，尚宜检验其抗冲刷和抗裂性能。

4.3.11 在施工过程中，材料品质或规格发生变化、结合料品种发生变化时，应重新进行材料组成设计。

4.2  强度要求

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4.4.1  无机结合料稳定材料应满足相关规程规定的强度要求。

4.4.2  应采用7d龄期无侧限抗压强度作为无机结合料稳定材料施工质量控制的主要指标。

4.4.3  高速公路和一级公路应验证所用材料的7d龄期无侧限抗压强度与90d或180d龄期弯拉强度的关系。

4.4.4  水泥稳定材料的7d龄期无侧限抗压强度标准Rd应符合表4.4.4的规定

4.4.5  碾压贫混凝土应符合下列规定：

1  7d龄期无侧限抗压强度应不低于7MPa，且宜高于10Mpa。

2  水泥剂量宜不大于13%。

3  需要提高材料强度时，应优化混合料级配，并验证混合料收缩性能、弯拉强度和模量等指标。

4.4.6 石灰粉煤灰稳定材料的7d龄期无侧限抗压强度标准Rd应符合表4.4.6的规定，其他工业废渣稳定材料宜参照此标准。

4.4.7  水泥粉煤灰稳定材料的7d龄期无侧限抗压强度Rd应符合表4.4.7的规定。

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      表4.4.7 水泥粉煤灰稳定材料的7d龄期无侧限抗压强度Rd（MPa）

结构层	公 路 等 级	极重、特重交通	重 交 通	中、轻交通
基层	高速公路和一级公路	4.0～5.0	3.5～4.5	3.0～4.0
	二级及二级以下公路	3.5～4.5	3.0～4.0	4.5～3.5
底基层	高速公路和一级公路	4.5～3.5	4.0～3.0	3.5～4.5
	二级及二级以下公路	4.0～3.0	3.5～4.5	3.0～4.0

   4.4.8  石灰稳定材料的稳定材料的7d龄期无侧限抗压强度Rd应符合表4.4.8的规定。

表4.4.8 水泥粉煤灰稳定材料的7d龄期无侧限抗压强度Rd（MPa）

结构层	高速公路和一级公路	二级和二级以下公路
基层	—	≥0.8a
底基层	≥0.8	0.5～0.7b

注：石灰土强度达不到表4.4.8规定的抗压强度标准时，可添加部分水泥，或改用另一种土。塑性指数过小的土，不宜用石灰稳定，宜改用水泥稳定。

a在低塑性材料（塑性指数小于7）地区，石灰稳定砾石土和碎石土的7d龄期无侧限抗压强度应大于0.5Mpa（100g平衡锥形测液限）

b低限用于塑性指数小于7的黏性土，且低限值宜仅用于二级以下公路。高限用于塑性指数大于7的黏性土。

4.4.9  水泥稳定材料强度要求高时，宜采取控制原材料技术指标和优化级配设计等措施，不宜单纯通过增加水泥剂量来提高材料强度。

   4.4.10  石灰稳定砾石土或碎石土材料可仅对其中公称最大粒径小于4.75mm的石灰土进行7d龄期无侧限抗压强度验证，且无侧限抗压强度应不小于0.8MPa。

4.3 强度试验及计算

4.3.1  强度试验时，应按现场压实度标准采用静压法成型试件。

   4.3.2  强度试验试件的径高比应为1:1。无机结合料稳定细粒材料的试件直径应为100mm，无机结合料稳定中、粗粒材料的试件直径应为150mm。

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  4.3.3 强度试验时，平行试验的最少试件数量应符合表4.3.3的规定。试验结果的变异系数大于表中规定值时，应重做试验或增加试件数量。

表 4.3.3 平行试验的最少试件数量

材料类型	变异系数
	＜10%	10%～15%	15%～20%
细粒材料a	6	9	—
中粒材料b	6	9	13
粗粒材料c	—	9	13

注：公称最大粒径小于16mm的材料。

    公称最大粒径不小于16mm的材料，且小于26.5mm的材料。

公称最大粒径不小于26.5mm的材料。

  4.3.4   根据试验结果，应按式（4.3.4）计算强度代表值R0d。

式中：Zα—标准正态分布表中随保证率或置信度α而变的系数，高速公路和一级公路应取保证率95%，即Zα=3.5；二级及二级以下公路应取保证率90%，即Zα=3.282。

  4.3.5  强度数据处理时，宜按3倍标准差的标准剔除异常数值，且同一组试验样本异常值剔除应不多于2个。

  4.3.6  强度代表值R0d应不小于强度标准值Rd，见式（4.3.6）。当R0d＜Rd时，应重新进行配合比试验。

                            R0d≥Rd                               （4.3.6）

4.4  无机结合料的计算和比例

4.4.1  水泥稳定材料的水泥剂量应以水泥质量占全部干燥被稳定材料质量的百分

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率表示。4.4.2  石灰稳定材料的石灰剂量应以石灰质量占全部干燥被稳定材料质量的百分率表示。

4.4.3  石灰工业废渣混合料应采用质量配合比计算，以石灰：工业废渣：被稳定材料的质量比表示。

4.4.4  石灰粉煤灰稳定材料和石灰煤渣稳定材料比例可采用表4.4.4中的推荐值。

4.4.5 水泥粉煤灰稳定材料应采用质量配合比计算，以水泥：粉煤灰：被稳定材料的质量比表示。

4.4.6 水泥粉煤灰稳定材料和水泥煤渣稳定材料比例可采用表4.4.6中的推荐值。

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4.4.7  水泥、石灰综合稳定时，水泥用量占结合料总量不小于30%时，应按水泥稳定材料的技术要求进行组成设计，水泥和石灰的比例宜取60:40、50:50或40:60。水泥用量占结合料总量小于30%时，应按石灰稳定材料设计。

4.5  无机结合料稳定材料目标配合比设计技术要求

   4.5.1 应根据本地材料的特点，通过原材料性能的试验评定，选择适宜的结合料类型，确定混合料配合比设计的技术标准。

4.5.2 在目标配合设计中，应选择不少于5个结合料剂量，分别确定各剂量条件下混合料的最佳含水率和最大干密度。

4.5.3 应根据试验确定的最佳含水率、最大干密度及压实度要求成型标准试件，验证不同结合料剂量条件下混合料的技术性能，确定满足设计要求的最佳剂量。

4.5.4 水泥稳定材料配合比试验推荐水泥试验剂量可采用表4.6.4中的推荐值。

    

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4.5.5 对水泥稳定材料，水泥的最小剂量应符合表4.6.5的规定。材料组成设计所得水泥剂量少于表4.6.5中的最小剂量时，应按表4.6.5采用最小剂量。

4.5.6 对石灰粉煤灰稳定材料和水泥粉煤灰稳定材料，宜分别按表4.4.4和表4.4.6的推荐比例进行试验，必要时可采用正交或均匀设计方法。

   4.5.7 对无机结合料稳定材料级配碎石或砾石材料，应根据本地材料特点和技术要求，优化设计混合料级配，确定目标级配曲线和合理的变化范围。

4.5.8 在目标级配曲线优化选择过程中，应选择不少于4条级配曲线，试验级配曲线可按本规程推荐的级配范围和以往工程经验。

4.5.9 在配合比设计试验中，应将各档石料筛分成单一粒径的规格逐档配料，并按相关的试验规程操作，保证每组试验的样本量。

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4.5.10选定目标级配曲线后，应将各档材料筛分，确定其平均筛分曲线及相应的变异系数，并按2倍标准差计算出各档材料筛分级配的波动范围。

4.5.11 应按下列步骤合成目标级配曲线并进行性能验证：

1 按确定的目标级配，根据各档材料的平均筛分曲线，确定其使用比例，得到混合料的合成级配。

2 根据合成级配进行混合料重型击实试验和7d龄期无侧限抗压强度试验，验证混合料性能。

4.5.12 应根据已确定的各档材料试验比例和各档材料级配的波动范围，计算实际生产中混合料的级配波动范围；并应针对这个波动范围的上、下限验证性能。

4.6 无机结合料生产配合比设计技术要求

4.6.1  根据目标配合比确定的各档材料比例，应对拌和设备进行调试和标定，确定合理的生产参数。

4.6.2  拌和设备的调试和标定应包括料都称量精度的标定、结合料剂量的标定和设备加水量的控制等内容，并应符合下列规定：

1  绘制不少于5个点的结合料剂量标定曲线。

2 按个档材料的比例关系，设定相应的称量装置，调整拌和设备各个料仓的进料速度。

3 按设定好的施工参数进行第一阶段试生产，验证生产级配。不满足要求时，应进一步调整施工参数。

4.6.3  对水泥稳定、水泥粉煤灰稳定材料，应分别进行不同成型时间条件下的混合料强度试验，绘制相应的延迟时间曲线，并根据设计要求确定容许延迟时间。

4.6.4  应在第一阶段试生产试验的基层上进行第二阶段试验。分别按不同结合料剂量和含水率进行混合料试拌，并取样、试验。试验应符合下列规定：

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1  通过混合料中实际含水率的测定，确定施工过程中水流量计的设定范围。

2  通过混合料中实际结合料剂量的测定，确定施工过程中结合料掺加的相关技术参数。

3  通过击实试验，确定结合料剂量变化、含水率变化对混合料最大干密度的影响。

4  通过抗压强度试验，确定材料的实际强度水平和拌和工艺的变异水平。

4.6.5  混合料生产参数的确定应包括剂量、含水率和最大干密度等指标，并应符合下列规定：

1 对水泥稳定材料，工地实际采用的水泥剂量宜比室内试验确定的剂量多0.5～3.0个白分点。采用集中厂拌法施工时宜增加0.5个百分点；采用路拌法施工时宜增加1个百分点。

2 以配合比设计的结果为依据，综合考虑施工过程的气候条件，对水泥稳定材料，含水率增加0.5～3.5个百分点；对其他稳定材料，可增加1～2个百分点。

3 最大干密度应以最终合成级配击实试验的结果为标准。下载本文