CN103182742A - 高密实路面基层配制方法及其配合比、一种筛孔比例≥2.4143筛 - Google Patents

Abstract

本发明通过建立一个新的数学模型，一次性解决了干贫混凝土与水泥稳定粒料的最大密度问题，进而提出了一种全新的高密实贫混凝土与水泥稳定粒料配制方法，使刚性、半刚性路面基层配合比设计向数字化跨出重要一步。本发明通过对高密实贫混凝土与水泥稳定粒料组成材料配合比例的优化——包括材料重量比例和材料颗粒直径比例的优化，3％水泥用量水泥稳定粒料，强度可以达到10MPa以上。5％水泥剂量配制的贫混凝土，抗压强度、抗弯拉强度都超过规范规定的“特重、重交通”相关要求。通过发明一种新的孔径比例(≥2.4143倍比例)的标准筛，使通过小一级筛孔集料可以填充到大一级筛孔集料空隙中，方便地解决了集料间的颗粒填充问题。

Description

高密实路面基层配制方法及其配合比、一种筛孔比例≥2.4143筛

技术领域：

本发明涉及一类路用建筑材料——高密实刚性、半刚性路面基层的配制方法及其配合比以及一种筛孔孔径比例≮2.4143倍比例关系的筛。 

背景技术：

本发明之前配制刚性路面基层及配制半刚性路面基层的方法为试配法。 

现有各级标准筛筛孔大一级筛孔直径与小一级筛孔直径是2倍比例关系。发明人发明标准筛筛孔间直径比例是≥2.4143倍比例关系。 

发明内容：

发明目的和作用：本发明通过建立一个新的数学模型，一次性解决了干贫混凝土与水泥稳定粒料的最大密度问题，进而提出了一种全新的高密实贫混凝土与水泥稳定粒料配制方法，使刚性、半刚性路面基层配合比设计向数字化跨出重要一步。本发明通过对高密实贫混凝土与水泥稳定粒料组成材料配合比例的优化——包括材料重量比例和材料颗粒直径比例的优化，运用发明人发现的混凝土内在规律——现代混凝土学口袋理论配制的、使用三级集料配制的水泥稳定粒料，干密度实验室已经可以很容易地超过2400kg/m³，即使使用交通部JTG D50——2006《公路沥青路面设计规范》6.3.2推荐的3％最低剂量，在实验室配制的半刚性基层——水泥稳定粒料，强度也可以很容易达到10MPa。使用交通部JTG D50——2006《公路沥青路面设计规范》6.3.2推荐的最低剂量水泥配制的贫混凝土，，7天，28天龄期抗压强度、抗弯拉强度已经全部大大超过规范规定的强度要求。本发明简单实用，准确可靠，易于设计及施工，离差小，稳定性高，质量均衡易于压实，无原始缺陷及原始裂纹。 

通过发明一种新的孔径比例(≥2.4143倍比例)的标准筛，使通过小一级筛孔集料可以填充到大一级筛孔集料空隙中，方便地解决了集料间的颗粒填充问题。 

名词解释：高密实路面基层的配制方法是用现代理念配制的合理材料比例的——包 括合理重量比例和合理颗粒直径比例的、以水泥为胶结物适用振动挤压成型的高技术环保配制方法。 

发明人认为，高密实刚性贫混凝土与高密实半刚性水泥稳定粒料只是水泥剂量高低不同，没有本质不同。贫混凝土与高密实水泥稳定粒料使用材料相同，配制目标都是追求密度最大化，均为集料包裹水泥净浆；成型方法也相同。因此，发明人将使用材料相同、配制方法相同、成型方法一样的干贫混凝土路面基层、水泥稳定粒料的配制方法定义为高密实路面基层的配制方法。高密实路面基层配制方法包括高密实贫混凝土的配制方法与高密实水泥稳定粒料的配制方法，配制的混合料包括干贫混凝土混合料及水泥稳定碎石混合料。 

本说明书中，贫混凝土基层、碾压贫混凝土基层、刚性基层即指干贫混凝土基层。贫混凝土包括水泥贫混凝土与粉煤灰水泥贫混凝土及矿粉水泥贫混凝土。湿贫混凝土的配制方法请登陆国家知识产权局网站参阅第一发明人王昱海先生的发明专利现代混凝土配制方法及现代混凝土配合比(发明号ZL200710111796.8)。 

半刚性基层在本发明中指水泥稳定粒料基层。水泥稳定粒料又称作水泥稳定碎石，水泥稳定碎石混合料。本发明所说的水泥稳定粒料不包括水泥稳定细粒土。细粒土是指颗粒的最大粒径小于9.5mm，且其中小于2.36mm的颗粒不少于90％的土(砂)。 

《普通混凝土配合比设计规程》不适合于刚性、半刚性路面基层的配合比设计。 

高密实路面基层使用集料应该全部是合格的路用材料。 

标准筛筛孔的尺寸最合理的分布应该为：大一级筛孔尺寸是小一级筛孔尺寸的2.4143倍及以上时，才符合小一级集料填充到大一级集料空隙中这样的自然规律。 

发明原理：第一发明人创建的现代混凝土学口袋理论：口袋本身没有抗压强度，干燥的粮食也没有抗压强度，但我们把粮食装入口袋并使粮食密实，装粮口袋表现出良好的抗压能力，而且粮食愈密实装粮口袋的抗压强度愈高；当我们把不同颗粒直径的粮食——黄豆、小米、面粉按照一定重量比例均匀混合装入口袋时，装粮口袋的抗压能力最高。口袋理论的主要内容包括： 

1.同排列等空隙定则：只要材料堆积秩序相同，无论材料的粒径如何变换，堆积材料的空隙率即相同而且是一定值。 

1.1我们以卵石为例，而且假定卵石是球状的。先证明同粒径集料行列式排列情况下，集料空隙率不随粒径变化而变化，且是一个定值48％。 

证明：设正六面体容器边长为L，φ为卵石直径(假定卵石为球状)，且假定卵石是不可分割的球形的，由于单个卵石的体积V＝πφ³/6，则： 

当卵石直径φ＝L时，容器可行列式排列卵石一个，卵石与容器六个面相切，卵石体积： 

VL＝πφ³/6＝πL³/6 

当卵石直径φ＝L/2时，容器可行列式排列卵石2³个，此时卵石总体积： 

∑V_L/2＝2³×πφ³/6＝2³×π(L/2)³/6＝πL³/6 

当卵石直径φ＝L/3时，容器可行列式排列卵石3³个，此时卵石总体积： 

∑V_L/3＝3³×πφ³/6＝3³×π(L/3)³/6＝πL³/6 

当卵石直径φ＝L/4时，容器可行列式排列卵石4³个，此时卵石总体积： 

∑V_L/4＝4³×πφ³/6＝4³×π(L/4)³/6＝πL³/6 

当卵石直径φ＝L/5时，容器可行列式排列卵石5³个，此时卵石总体积： 

∑V_L/5＝5³×πφ³/6＝3×π(L/5)³/6＝πL³/6 

同理，当卵石直径φ分别等于L/6，L/7，L/8，……，L/n(n→+∞)；容器中可容行列式排列的卵石个数为6³，7³，8³，……，n³；卵石总体积均为： 

∑V_L/n＝n³×πφ³/6＝n³×π(L/n)³/6＝πL³/6 

由于，卵石直径分别为L、L/2、L/3、L/4、L/5、L/6、L/7、L/8、L/9、……L/n(n→+∞)时，无论容器中卵石个数多还是少，容器中行列式排列卵石的总体积均为：∑V_石＝πL³/6 

容器中空隙体积均为：V_e＝L³-πL³/6＝(1-π/6)L³

故，不论卵石直径如何变化，只要卵石在容器中呈行列式排列，容器中卵石的空隙率均为： 

e＝V_e/V×100％＝(1-π/6)L³/L³×100％＝47.64％≈48％ 

如果考虑到一种极端情况，空隙处被填充，卵石处为空隙，最大空隙率可以达到52.36％。 

1.2  在集料金字塔状排列，且假定卵石是可分割的球形的情况下(相邻球体间两两相切)，集料的最小空隙率为26％。 

证明：设正六面体容器边长为L，φ为卵石直径，且假定卵石是可分割的球形的，由于单个卵石的体积V＝πφ³/6，则： 

在集料金字塔状排列情况下(相邻球体间两两相切)，我们假定卵石直径足够小，L□10000φ，则被切割的小于1/2的球体几乎可以忽略不计： 

1.2.1  在φ＝L/10000时，边长L的正六面体内，每一层可以紧密排列的球体列数： 

1+9999/sin60°＝11546.85 

每一层可以放置的卵石数：10000；9999；10000；9999；……共11546列。 

每一层卵石数量为：19999*11546/2＝115454227(偶数层反方向排列) 

可以放置的紧密排列的卵石层数是： 

总卵石数：115454227*12247＝1.413967918*10¹²

卵石总体积：∑V_石＝1.413967918*10¹²*πL³/(6*10000³)＝0.74035L³

即在卵石直径φ＝L/10000时，相邻卵石间两两相切，集料金字塔状排列，卵石空隙率为26％。 

1.2.2  在φ＝L/100000时，边长L的正六面体内，每一层可以紧密排列的球体列数： 

1+99999/sin60°＝115469.8991 

每一层可以放置的卵石数：100000；99999；100000；99999；……共115469列。 

每一层卵石数量为：199999*115469/2＝1.154684227*10¹⁰(偶数层反方向排列)可以放置的紧密排列的卵石层数是： 

总卵石数：1.154684227*10¹⁰*122474＝1.41418796*10¹⁵

卵石总体积：∑V_石＝1.41418796*10¹⁵*πL³/(6*10000³)＝0.74047L³

在卵石直径φ＝L/100000时，相邻卵石间两两相切，集料金字塔状排列，卵石空隙率为26％。 

...... 

同理，我们可以证明，在φ＝L/1000000；φ＝L/10000000；φ＝L/100000000；……； 相邻卵石间两两相切，集料金字塔状排列，卵石空隙率为26％。 

2.集料单一粒径定则：只要同种集料最大粒径φ_max与最小粒径φ_min之比小于2.41，即φ _max/φ_min＜2.41，最小粒径φ_min集料就不能完全填充到最大粒径φ_max材料形成的空隙中，我们就认为这种材料为单一粒径材料。 

2.1.集料在最小空隙率(26％)情况下，相邻球体间两两相切。设直径为φ₁＝2R圆球体A、B、C、两两相切，球心为A、B、C，内切球体f直径为φ₂＝2r，则容易推出，球心平面内： 

$\sqrt{3}\×R/2=3r+3R-3\sqrt{3}R/2$

$r=(2\sqrt{3}/3-1)R$ r＝0.1547R 

R＝6.46r                   即：φ₁＝6.46φ₂

考虑到集料的不均匀性，在大比例高密实沥青混凝土中，大一级集料颗粒直径至少是小一级集料颗粒直径6.46倍以上，小一级集料才能填充到大一级集料密实堆积形成的平面空隙中。 

事实上，由于填充发生在致密的立体空间，大一级集料颗粒直径φ₁至少是小一级集料φ ₂的： 

倍，小一级集料才能够完全填充到大一级集料形成的空隙中。 

(声明：第一发明人王昱海在发明专利200710111796.8《现代混凝土配制方法及现代混凝土配合比》及发明专利200810177270.4《现代高密实沥青混凝土配制方法及其配合比》中描述：在致密的立体空间中，大一级集料颗粒直径φ₁应该是小一级集料φ₂的6.46/sin60°＝7.46倍有误，特此声明。) 

由此我们知道：在致密的立体空间中，只要组成材料的最大颗粒直径与最小颗粒直径之比不大于7.91，我们就可以认为它们是同一颗粒直径范围材料。 

2.2集料在最大空隙率情况下(48％)，材料间行列式排列，设颗粒直径大的一级集料直径为φ₁，颗粒直径小的一级集料直径为φ₂，容易推出： 

φ₂＝0.414213562φ₁         即：φ₁＝2.4142φ₂

也就是说：颗粒直径大一级集料颗粒直径至少是小一级集料颗粒直径2.41倍以上，小一级集料才能完全填充到大一级集料形成的空隙中。 

在集料颗粒行列式排列时，8个同直径集料间能够容纳的球体的最大直径为： 

φ₂＝0.732050807φ₁         即：φ₁＝1.366φ₂

这就是细一级矿粉比表面积仅仅是粗一级矿粉比表面积1.366倍时，混凝土中能够容纳少量细一级矿粉的原因。 

由2.1、2.2数学证明我们得出：只要同种材料最大粒径φmax与最小粒径φmin之比小于2.41，即φmax/φmin＜2.41，我们就认为这种材料为单一粒径材料。我们把以上定则称作集料单一粒径定则。事实上，大量的实验结果也证明：无扰动松堆砂、松堆碎石料的空隙率均在46-48％这一范围内，数学计算与实验结果是相符的。 

3.相同颗粒直径材料堆积时的最小空隙率为26％，最大空隙率为48％(材料颗粒行列式排列时的空隙率)。 

集料比表面积和集料的粒径成反比。 

3.1最小孔隙率最大孔隙率证明见发明原理1. 

3.2半径R球体表面积A＝4πR²，我们设每kg集料甲中含半径R球集料g粒，每kg集料乙含半径r球k粒，甲乙集料为同一种材料，P为集料表观密度，则： 

∑A_甲＝g4πR²                   ∑A_乙＝k4πr²

∑V_甲＝g4πR³＝∑A_甲R           ∑V_乙＝k4πr³＝∑A_乙r 

由于集料重量G＝PV               则有：P∑V_甲＝P∑V_乙

∑A_甲R＝∑A_乙r                  ∑A_乙/∑A_甲＝R/r 

即：材料相同时，集料比表面积和集料的粒径成反比。 

4.现代混凝土填充定则： 

为保证颗粒直径小一级材料的完全填充，我们规定： 

混凝土主要材料填充定则：混凝土主要组成材料中，同颗粒直径材料堆积空隙率取值范围为30％-53％，并且只有大一级材料颗粒直径是小一级材料颗粒直径的2.42倍以上时，小一级材料才能够完全填充到大一级材料形成的空隙中。 

大一级材料颗粒直径是小一级材料颗粒直径的2.42倍以上是指相邻两级材料颗粒直径之比大于2.42；即Φ_n-1/Φ_n≥2.42，n为任意正整数。 

混凝土集料填充定则1：在非塑性混凝土中，同颗粒直径集料空隙率取值范围30％-37％；并且只有大一级集料颗粒直径是小一级集料颗粒直径6.4倍以上19(2.41×7.91)倍以下时，小一级集料才能够填充到大一级集料形成的空隙中并且空隙最小。 

混凝土集料填充定则2：在塑性混凝土中，同颗粒直径集料空隙率取值范围38％-45％；并且只有大一级集料颗粒直径是小一级集料颗粒直径3.3(1.37×2.41)倍以上8.8(1.37×6.4)倍以下时，小一级集料才能填充到大一级集料的空隙中并且空隙最小。 

混凝土集料填充定则3：在自密实(流态)混凝土中，同颗粒直径集料空隙率取值范围46％-53％；并且只有大一级集料颗粒直径是小一级集料颗粒直径的2.41倍以上5.8(2.41×2.41)倍以下时，小一级集料才能填充到大一级集料的空隙中并且空隙最小。 

混凝土集料颗粒直径比例共用区间及高效减水剂的使用，使根据混凝土拌和物稠度划分的混凝土是相对的：干硬(稠)混凝土在加入适量外加剂后，可以变成塑性或者自密实混凝土；自密实混凝土去掉外加剂后或者减掉部分用水量后，就可能成为塑性或者干硬(稠)混凝土、碾压混凝土。 

高效减水剂和水泥、拌和物温度有一个相互适应性问题。 

(声明：与第一发明人王昱海在发明专利200710111796.8《现代混凝土配制方法及现代混凝土配合比》及发明专利200810177270.4《现代高密实沥青混凝土配制方法及其配合比》中描述的现代混凝土集料填充定则微有不同。) 

5.混凝土中，水灰比大于0.36的水为游离水。 

6.胶灰比分配定则：混凝土中，产生抗压强度的水泥胶凝物和产生抗弯拉强度的水泥灰集料，有大致1∶1的分配比例，这个比例在一定范围内向偏大于水泥灰集料的比例波动。用公式表达为： 

C_胶≤C_灰…………………………………………………1 

右下角汉字表示该水泥重量是胶凝物或者灰集料。 

胶灰比分配定则由《混凝土》2003年第八期第13--16页杨文科先生的《试论抗压与抗折的辨证关系及综合值的概念》而推导，发明人在此表示感谢。这里，由于证明过程会涉及 杨文科先生的知识产权，这里从略。 

7.最大堆集密度原理：在合理重量比例和合理颗粒直径比例情况下，混凝土颗粒直径细一级材料完全填充到颗粒直径粗一级组成材料形成的空隙中，使混凝土具有最小空隙率，最大堆集密度。用公式表达为： 

D₁＝P_D1(1-e_D1)            …………………………2 

D₂＝e_D1P_D2(1-e_D2)         …………………………3 

D₃＝e_D1e_D2P_D3(1-e_D3)      …………………………4 

D_n＝e_D1e_D2e_D3……e_Dn1P_Dn(1-e_Dn)   ………………5 

以上公式中，当我们运用四级集料配制高密实路面基层时，考虑到1.5％水泥对空隙的填充，不考虑水成空隙，压实后的空隙率已经可以低于4％。假定集料表观密度均为2700kg/m³，水泥表观密度为3000kg/m³，压实的路面基层最大干密度理论上可以达到2660kg/m³，与一些风化岩石表观密度相当。 

8.混凝土拌和物体积及混凝土空隙率： 

混凝土拌和物体积为混凝土全部组成材料表观体积及含气体积之和： 

V＝V_D1+V_D2+V_D3+V_D4+…+V_Dn+V_C+V_S+V_W+V_Q………………………6 

良好施工情况下，混凝土的空隙为水成空隙、气成空隙之和。 

混凝土气成空隙V_Q与试验条件、操作水平(施工人员的施工水平)、混凝土材料性质、使用工具有关。试验条件、操作水平(施工人员的施工水平)、混凝土材料性质、使用工具良好时，混凝土气成空隙体积V_Q为混凝土表观体积的1-2％；一般或者较差时，混凝土气成空隙体积V_Q为混凝土表观体积的2-5％。 

9.混凝土强度方程  混凝土强度增长规律 

9.1混凝土强度方程 

混凝土抗压强度是混凝土空隙率及水泥强度的函数。混凝土强度方程用公式表达为： 

m＝log_f100e_砼……………………………………………8 

如果混凝土的实际水泥用量C_实小于C＝C_胶+C_灰，只要混凝土中水泥用量大于水泥表观密度0.03倍kg/m³，则强度方程变为： 

式中：C_少＝C_胶+C_灰-C_实的水泥用量，单位kg/m³。 

混凝土强度方程适合任何混凝土——包括砂浆(无粗集料混凝土)、水泥石(微晶混凝土、 无骨料混凝土)、D.A.Abrams混凝土的强度计算。 

9.2.混凝土强度增长规律：标准养护条件下，现代混凝土强度增长基本遵循“倍龄136”规律；即混凝土龄期增加一倍，强度在原来基础上增加0.136倍。用函数式表达为： 

R_2n＝1.136R_n……………………………………………10

10.单位体积的配合比、最大湿密度与最大干密度。 

与混凝土的配制不同，高密实水泥稳定碎石的检测项目中，有最大干密度的检测。

对高密实水泥稳定碎石，单位体积的配合比： 

近单位体积高密实水泥稳定碎石单个组成材料重量与高密实水泥稳定碎石所有组成材料表观体积(包括空气体积)之和的商，即为该材料试验室配合比用量Y。即： 

Y＝D_m/V………………………………………………11 

式中，D_m表示近单位体积高密实水泥稳定碎石单个组成材料重量。 

高密实水泥稳定碎石单位体积的全部组成材料配合比重量之和即为最大湿密度。即

P_湿＝∑Y…………………………………………………12 

高密实水泥稳定碎石单位体积的全部集料与水泥重量的1.36倍之和，即为最大干密度。即：

P_干＝D₁/V+D₂/V+D₃/V+…+D_n/V 

+1.36C/V+S/V……………………………13 

式1-式13中：D₁，D₂，D₃，……，D_n表示颗粒直径由粗到细的混凝土主要材料，并且任意颗粒直径D_n-1/D_n≥2.41；n为任意正整数；C、S、W、Q分别表示近单位体积混凝土中水泥、磨细矿粉、水、气体及其重量，e、P表示空隙率和表观密度，V表示体积，n为任意正整数。R₂₈：标准养护条件下配制混凝土28天抗压强度；b：与水泥强度试验试件形状尺寸及材料比例有关的水泥常数：对ISO679-1989试验(GB/T17671-1999)，b＝4.15；σ₁：水泥28天ISO679-1989法实测抗压强度；e_砼：配制混凝土的空隙率；m，根指数；f：与混凝土试件形状有关的混凝土常数：对150×150×150mm立方体试件，f＝1.9；对直径150mm高径比为2圆柱体试件，f＝1.65；对棱长150mm高棱比为2的棱柱体试件，f＝1.6。 

11  R.jons曲线：混凝土中，随着集(料)灰(水泥)比的提高，混凝土强度有逐渐提高的趋势。 

12  关于级配及标准筛： 

12.1  关于级配： 

关于级配，现有规范规程是这样定义的：集料中各级颗粒通过各级标准筛筛孔(单位：mm)：75，63，53，37.5，31.5，26.5，19，16，13.2，9.5，4.75，2.36，1.18，0.6，0.3，0.15， 0.075的分布情况即为级配。关于连续级配，几乎没有一个标准的、权威的定义。按照字面意思，我们基本上可以把连续级配理解为：最大公称粒径之后的各级标准筛筛孔上均有筛余时，该集料即为连续级配。 

从填充角度说，发明人不赞成或者说不同意现在所有规范有关砂石料所谓“级配”“连续级配”的定义。国际标准组织对各级筛孔尺寸的规定，不符合也不可能天然符合大自然的客观规律。由2.2的数学计算我们知道：2倍直径比例的26.5mm集料与63mm集料我们完全可以认为是一种颗粒直径的集料，无论从颗粒填充还是从连续的字面意思去理解，“连续级配”——即“无间断级配”，这样的定义和结论都是不科学、不严谨的——有理数数轴上两个数之间距离再短再小，它们之间仍然是可以再无数次分割的，数轴上距离再近的点间都是间断的。因此，规范对所谓“连续级配”一些规定，在没有前提条件限制的条件下，是不科学的。如果非要定义所谓连续级配，其定义至少要符合2个条件：一，单一粒径时，大粒径φmax与小粒径φmin之比大于2.41；二，小一级颗粒质量是大一级颗粒质量的26％及以上。没有颗粒直径以及质量比例的限制，关于砂石料的“连续级配”的描述，可以说神马都是浮云。 

12.2关于标准筛： 

关于标准筛，中国国内使用的各级标准筛筛孔尺寸为(单位：mm)：75.0，63.0，53.0，37.5，31.5，16.0，13.2，9.50，4.75，2.36，1.18，0.60，0.30，0.15，0.075。其中，筛孔直径75，37.5，19.0，9.50，4.75，2.36，1.18，0.60，0.30，0.15，0.075之间，63，31.5，16.0之间，53，26.5，13.2之间，大一级筛孔与小一级筛孔直径之间是2倍比例关系。欧盟各国各级标准筛筛孔尺寸为(单位：mm)：80.0，63.0，40.0，32.0，20.0，16.0，10.0，8.0，4.0，2.0，1.0，0.500，0.250，0.125；其筛孔80.0，40.0，20.0，10.0间，63.0，32.0，16.0，8.0，4.0，2.0，1.0，0.500，0.250，0.125间，大一级筛孔与小一级筛孔直径之间也是2倍比例关系。美国ASTM筛，筛孔尺寸分别为(单位：mm)：76.0，50.8，38.1，25.4，19.1，12.7，9.520，4.760，2.380，1.190，0.595，0.297，0.149，0.075；其筛孔76.0，38.1，19.1，9.520，4.760，2.380，1.190，0.595，0.297，0.149，0.075间，50.8，25.4，12.7间，大一级筛孔与小一级筛孔直径之间也是2倍比例关系。 

通过发明原理1及发明原理2的数学计算，我们已经用数学方法证明：只要同种材料最大粒径φmax与最小粒径φmin之比小于2.4143，即φmax/φmin＜2.4143，我们就可以认为这种材料为单一粒径材料。无论是美国的、欧盟的、还是中国的现行标准筛，其筛分的大一级集料均为小一级集料直径的2倍。集料粒径间2倍直径比例关系，通过小一级筛孔的集料并不能够填充到通过大一级筛孔集料产生的空隙中。美国、欧洲、中国的现行标准筛，筛分结果并不能达到小一级集料填充到大一级集料空隙中使空隙最小这样的目的，其筛分结果也 就并不天然符合我们希望的小一级集料填充到大一级集料空隙中这样的规律。 

通过发明原理1及发明原理2的数学计算，我们已经知道：只有大一级集料的颗粒直径是小一级集料颗粒直径的2.4143倍以上，小一级集料才能够填充到大一级集料形成的空隙中。所以，标准筛筛孔尺寸最合理的分布应该为：大一级筛孔尺寸是小一级筛孔尺寸的2.4143倍及以上(比如2.42倍，或者2.50倍)时，小一级集料才能够完全填充到大一级集料空隙中。这样筛分出的集料颗粒直径间比例关系才能够得到有效填充，空隙率能够达到最小。因此，发明人发明的标准筛是一种筛孔可方可圆的标准筛，大一级筛孔尺寸与小一级筛孔尺寸比例为≥2.4143，通过小一级筛孔集料可以完全填充到通过大一级筛孔集料形成的空隙中；根据需要，可以设定不同的基数进行标准筛孔径设计。假定基数m为任意正数，f≥2.4143，则，标准筛筛孔间的孔径比例为：m/fⁿ((n为整数，分别为3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6)。发明人认为，这样设计的标准筛筛孔比例才是合理的，才符合小一级集料填充到大一级集料空隙中这样的自然规律。发明人推荐使用2.4143或者2.42倍比关系设计标准筛。考虑到便于沥青混凝土、水泥混凝土、水泥稳定粒料的使用习惯，以及新的标准筛筛孔尺寸与现有国际标准、国家标准、行业标准的衔接，发明人建议：对大于10mm标准筛筛孔，以16mm、13mm及10mm为基数，按照2.42倍比关系进行设计，即筛孔尺寸分别为(单位：mm)：76，59，39，31.5，24.2，16，13，10；对筛孔尺寸小于10mm的标准筛，发明人建议：1.以16/2.42ⁿ进行设计(n为1，2，3，4，5，6)；或者，2.以13/2.42ⁿ进行设计(n为1，2，3，4，5，6)；或者3.以13/2.42ⁿ进行设计(n为1，2，3，4，5，6)。 

12.2.1.对大于10mm标准筛筛孔，以16mm、13mm及10mm为基数，进行设计，筛孔尺寸小于10mm的标准筛，以16/2.4143ⁿ进行设计(n为1，2，3，4，5，6)，设计出的筛孔尺寸分别为(单位：mm)：76，59，39，31.5，24.2，16，13，10，6.55(16/2.4143)，2.71(16/2.4143²)，1.12(16/2.4143³)，0.47(16/2.4143⁴)，0.19(16/2.4143⁵)，0.08(16/2.4143⁶)。 

12.2.2.对大于10mm标准筛筛孔，以16mm、13mm及10mm为基数，进行设计，筛孔尺寸小于10mm的标准筛，以13/2.4143ⁿ进行设计(n为1，2，3，4，5，6)，设计出的筛孔尺寸分别为(单位：mm)：76，59，39，31.5，24.2，16，13，10，5.38(13/2.4143)，2.23(13/2.4143²)，0.92(13/2.4143³)，0.38(13/2.4143⁴)，0.16(13/2.4143⁵)，0.07(16/2.4143⁶)。 

12.2.3.对大于10mm标准筛筛孔，以16mm、13mm及10mm为基数，进行设计，筛孔尺寸小于10mm的标准筛，以10/2.4143ⁿ进行设计(n为1，2，3，4，5，6)，设计出的筛孔尺寸分别为(单位：mm)：76，59，39，31.5，24.2，16，13，10，4.14(10/2.4143)，1.72(10/2.42²)，0.71(10/2.42³)，0.29(10/2.42⁴)，0.12(10/2.42⁵)，0.05(10/2.42⁶)。 

以上尺寸标准筛可以根据需要适当选择。 

筛孔形状可方可圆。发明人建议使用圆孔。 

发明人发明的标准筛筛孔间尺寸比例是2.4143及大于2.4143倍的倍比关系。通过标准筛小一级筛孔集料可以填充到通过大一级筛孔集料形成空隙中。 

发明人认为，筛孔尺寸比例为2.4143及以上时，筛分结果才符合自然规律。 

13.高密实路面基层与水泥混凝土比较的相同点与不同点： 

高密实路面基层与水泥混凝土的相同点相似点为：使用原材料相同、发明原理相似(计算方法某些原理甚至是相同的)。 

高密实刚性贫混凝土、高密实水泥稳定碎石与水泥混凝土相比较，具有很大的不同： 

13.1.密度不同：发明人配制的高密实路面基层密度甚至可以达到2600kg/m³。这样高的配制密度，对使用振动棒振捣密实的水泥混凝土是不可想象的。对水泥混凝土来说，施工密度2500kg/m³基本上就是其极限密度。 

13.2.成型方法不同：高密实刚性贫混凝土、高密实水泥稳定碎石为振动碾压成型，成型后集料包裹水泥净浆，构造物表面相对粗糙；水泥混凝土为振动成型，成型后水泥净浆包裹集料，构造物表面可以相对光滑。 

13.3.用水量不同：高密实路面基层的用水量每立方米一般不会超过130kg，最多不超过150kg；对水泥混凝土来说，即使使用目前已知的减水率最高的减水剂，每立方米用水量低于120kg，混凝土已经很难施工。 

13.4.水泥用量不同：高密实路面基层水泥用量较低，水泥混凝土水泥用量较高。 

13.5.微观结构不同：水泥混凝土中，由于含有丰富的水泥净浆，是水泥净浆包裹集料，成型后表面光滑；高密实路面基层中，水泥净浆的体积不足于完全填充集料空隙，是集料包裹水泥净浆，成型后表面相对粗糙。 

13.6.适用规范不同：高密实路面基层配合比设计不适用《普通混凝土设计规程》，水泥混凝土包括湿贫混凝土适用于《普通混凝土设计规程》。 

具体实施方式及内容： 

发明人认为：合理的材料比例——包括合理重量比例和合理颗粒直径比例是高密实路面基层设计、配制、生产的必要条件；合理材料比例加良好施工方法和良好施工工艺构成配制高密实路面基层的充分必要条件。 

由于交通部JTG D50——2006《公路沥青路面设计规范》规定：半刚性7天无侧限抗 压强度的代表值为宜，在保证半刚性基层稳定性、较小的收缩(温缩及干缩)变形和较强的抗冲刷能力，在中冰冻、重冰冻区应检验半刚性基层、底基层的抗冻性能。所以，发明人配制的半刚性水泥稳定粒料基层强度可以有所超出。由于规范规定，用贫混凝土做刚性基层时，贫混凝土的配合比设计应根据28天龄期的抗弯拉强度试验确定水泥剂量，宜为8％——12％。发明人配制的的贫混凝土采用4.5％剂量的复合硅酸盐32.5水泥剂量，混凝土抗弯拉强度已经大于3.5MPa，28天抗压强度已经超过20MPa，各项指标已经达到了“特重、重交通”要求。 

一.高密实路面基层的配制方法： 

高密实路面基层按照步骤1-步骤9所列方法进行配制生产： 

步骤1根据道路设计要求，确定配制强度。 

步骤2根据路面基层摊铺厚度，施工条件，运用高密实路面基层集料填充定则，确定各种不同颗粒直径集料颗粒直径范围及其表观密度。 

高密实路面基层主要材料填充定则：高密实路面基层主要组成材料中，同颗粒直径材料堆积空隙率取值范围为30％-53％，并且只有大一级材料颗粒直径是小一级材料颗粒直径的2.42倍以上时，小一级材料才能够完全填充到大一级材料形成的空隙中。 

大一级材料颗粒直径是小一级材料颗粒直径的2.42倍以上是指相邻两级材料颗粒直径之比大于2.42；即Φ_n-1/Φ_n≥2.42，n为任意正整数。 

高密实路面基层集料填充定则1：高密实路面基层拌合物中，同颗粒直径集料空隙率取值范围30％-37％；并且只有大一级集料颗粒直径是小一级集料颗粒直径6.4倍以上19(2.41×7.91)倍以下时，小一级集料才能够填充到大一级集料形成的空隙中并且空隙最小。 

高密实路面基层集料填充定则2：高密实路面基层拌合物中，同颗粒直径集料空隙率取值范围38％-45％；并且只有大一级集料颗粒直径是小一级集料颗粒直径3.3(1.37×2.41)倍以上8.8(1.37×6.4)倍以下时，小一级集料才能填充到大一级集料的空隙中并且空隙最小。 

高密实路面基层集料填充定则3：高密实路面基层拌合物中，同颗粒直径集料空隙率取值范围46％-53％；并且只有大一级集料颗粒直径是小一级集料颗粒直径的2.41倍以上5.8(2.41×2.41)倍以下时，小一级集料才能填充到大一级集料的空隙中并且空隙最小。 

发明人推荐运用高密实路面基层集料填充定则3中较低的空隙率或者运用高密实水泥稳定碎石集料填充定则2中较高的空隙率三料仓配制高密实路面基层。运用高密实路面基层集料填充定则1或者运用高密实路面基层集料填充定则2中较低的空隙率进行配制高密实路面基层时，理论上两个料仓可以配制出空隙率小于9％的或者三个料仓可以配制出空隙率小于3％的高密实路面基层，发明人实践证明，其施工时集料容易离析，干密度离差大。所以，步骤 2中明确列出集料颗粒直径的最适宜、最优化的推荐值范围。 

1  确定最大颗粒直径直径范围并确定其表观密度： 

发明人建议：高密实路面基层中，最大粒径集料不超过摊铺厚度的五分之一，并且最大一级集料粒径宜选择31.5mm以下集料(请注意与最大粒径区别，允许有不超过10％的集料粒径大于31.5mm小于37.5mm)。 

发明人认为，最适宜的碎石颗粒直径范围是16-26.5mm级碎石。 

确定该级碎石表观密度。 

2  根据最大一级集料粒径范围确定确定较粗一级集料颗粒直径范围并确定其表观密度。 

发明人认为，最适宜的碎石颗粒直径是4.75-9.5mm级碎石。 

确定该级碎石表观密度。 

3  根据较粗一级集料颗粒直径范围确定第三级集料(细集料)颗粒直径范围，并确定其表观密度。 

发明人认为，最适宜的碎石颗粒直径是2.36-0.6mm的天然砂、机制砂、石粉。天然砂、机制砂、石粉中，颗粒直径大于2.36的部分，因为数量有限(重量一般仅为几十千克甚至更少)，计量到到4.75-9.5mm级碎石数量中。使用三级集料时，颗粒直径小于0.6mm的集料重量，计量到2.36-0.6mm的天然砂、机制砂、石粉中。 

确定该级集料表观密度。 

粉煤灰、特细砂、尾矿缺乏地区，使用三级集料配制水泥稳定碎石。 

4  根据第三级集料颗粒直径范围确定最小一级集料(更细集料)颗粒直径范围，并确定其表观密度。 

当砂中颗粒直径小于0.6mm细集料，不足于完全填充2.36-0.6mm范围细集料形成的空隙时，可用特细砂、等外粉煤(III级粉煤灰)、尾矿废料等材料补充，在缺乏特细砂、尾矿、等外粉煤灰的地方，这一级集料可以不用。 

确定该级集料表观密度。 

5 如果配制无空隙高密实路面基层(空隙率小于2％)，可以使用颗粒直径更小的磨细矿粉、磨细石灰石粉填充特细砂、等外粉煤灰(III级粉煤灰)、尾矿废料的空隙。 

使用磨细矿粉、磨细石灰石粉理论上是可行的。这一级集料可以不用。 

步骤3确定使用水泥品种，并确定其表观密度。 

从理论上说，任何一种合格的硅酸盐类水泥都可以作为高密实路面基层的胶凝材料。但可能的情况下，我们还是应该在复合硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥中进行适当选择。通过成本比较结果我们会 发现，合适的水泥品种，可以适当降低高密实路面基层的成本。 

发明人推荐使用32.5级复合硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥。 

确定使用水泥的表观密度。 

步骤4  确定减水剂品种和添加比例。 

根据高密实路面基层拌合物搅拌站生产能力、运输距离、运输能力、摊铺能力、压实速度确定缓凝时间，选择缓凝剂品种，确定添加比例。 

在使用初凝、终凝时间较长的复合硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥配制半刚性路面基层时，可以不用缓凝剂；配制刚性路面基层——贫混凝土基层时，宜使用减水剂，最好是缓凝型减水剂。 

步骤5  确定高密实路面基层各种粒径集料的用量： 

根据已经选择材料间颗粒直径比例，应用高密实路面基层集料填充定则，确定合理的空隙率。 

高密实路面基层集料填充定则3：在高密实路面基层中，同颗粒直径集料空隙率取值范围46％-53％；并且只有大一级集料颗粒直径是小一级集料颗粒直径的2.4倍以上5.8倍以下时，小一级集料才能填充到大一级集料的空隙中并且空隙最小。 

高密实路面基层集料填充定则2：在高密实路面基层中，同颗粒直径集料空隙率取值范围38％-45％；并且只有大一级集料颗粒直径是小一级集料颗粒直径3.3倍以上8.8倍以下时，小一级集料才能填充到大一级集料的空隙中并且空隙最小。 

高密实路面基层集料填充定则1：在高密实路面基层中，同颗粒直径集料空隙率取值范围30％-37％；并且只有大一级集料颗粒直径是小一级集料颗粒直径6.4倍以上19倍以下时，小一级集料才能够填充到大一级集料形成的空隙中并且空隙最小。 

运用最大堆集密度原理，确定配制近单位体积(接近一立方米)路面基层主要材料的用量： 

集料1  X₁＝P_X1(A-e_X1)        ……………………1---1 

集料2  X₂＝e_X1P_X2(1-e_X2)     ……………………1---2 

集料3  X₃＝e_X1e_X2P_X3(1-e_X3)  ……………………1---3 

集料  4X₄＝e_X1e_X2e_X3P_X4(1-e_X4) …………………1---4 

…… 

集料n  X_n＝e_X1e_X2e_X3……e_Xn1P_Xn(1-e_Xn) ………1---5 

不使用水泥时，配制的即高密实稳定碎石。 

步骤6  确定用水量及水泥用量： 

近单位体积半刚性路面基层，其最佳用水量为集料堆积空隙体积，气成空隙体积之和Ve的1-1.2倍，即： 

Vw＝(0.9-1.2)*Ve………………………………………1---6 

对刚性路面基层，用水量与搅拌设备、与使用减水剂减水率有关，通过试配确定用水量。一般不应该大于150kg/m³。 

按照3%——3.5％、4.5％——5％的水泥用量，分别计算近单位体积半刚性路面基层混合料、刚性路面基层混合料中水泥用量： 

近单位体积半刚性路面基层混合料水泥用量： 

C₁＝(X₁+X₂+X₃+X₄+……+X_n+W)*(3％——3.5％)…………………1---7 

近单位体积刚性路面基层混合料水泥用量： 

C₂＝(X₁+X₂+X₃+X₄+……+X_n+W)*(4.5％——5.5％)………………1---8 

步骤7计算近单位体积高密实路面基层体积、单位体积高密实路面基层的配合比、最大湿密度与最大干密度，估算高密实路面基层压实强度。 

近单位体积高密实路面基层体积为其各种组成材料表观体积与含气体积之和，用公式表达为： 

V＝V_X1+V_X2+V_X3+V_X4+…+V_Xn+V_C+V_S+V_W+V_Q…………1---9 

对高密实路面基层，单位体积的配合比：近单位体积高密实路面基层单个组成材料重量与高密实路面基层所有组成材料表观体积(包括空气体积)之和的商，即为该材料理论配合比用量Y。即： 

Y＝D_m/V……………………………………………1---10 

式中，D_m表示近单位体积高密实路面基层单个组成材料重量。 

高密实路面基层单位体积的全部组成材料配合比重量之和即为最大湿密度。即 

P_湿＝∑Y………………………………………………1---11 

高密实路面基层单位体积的全部集料与水泥重量的1.36倍之和，即为最大干密度。即：

P_干＝X₁/V+X₂/V+X₃/V+X₄/V+…+X_n/V 

+1.36C/V+S/V…………………………………1---12 

高密实路面基层强度增长规律：标准养护条件下，现代高密实路面基层强度增长基本遵循“倍龄136”规律；即龄期增加一倍，强度在原来基础上增加0.136倍。用函数式表达为： 

R_2n＝1.136R_n……………………………………………1---13 

高密实路面基层强度方程：高密实路面基层抗压强度是高密实路面基层空隙率及水泥强 度的函数。用公式表达为： 

m＝1og _f100e_砼……………………………………………1---15 

如果高密实路面基层的实际水泥用量C_实小于C_min＝C_胶+C_灰＝276kg，则强度方程变为： 

由于高密实路面基层试件养护与混凝土试件标准养护有所区别：高密实水泥稳定混合料试件与混凝土标准试件尺寸形状也不尽相同，高密实路面基层水泥用量一般又小于理论最小水泥用量276kg/m³，式1---13、式1---14、式1---16的计算结果仅供参考。 

按照混凝土强度公式计算出的强度为高密实路面基层可能的最大强度，按照砂浆强度计算出的强度为可能的最低强度。高密实路面基层的设计强度往往小于等于计算最大强度。 

式1---1-1---16中，X₁、X₂、X₃、X₄、……、X_n分别表示颗粒直径从大到小的集料重量，并且任意颗粒直径X_n-1/X_n≥2.42，n为任意正整数，单位kg；e，空隙率，无量纲；P，表观密度，单位，kg/m³；V，体积，单位升或者m³；A，工作性调整系数，为小于等于1的常数，发明人取0.85-0.9；R₂₈：标准养护条件下混凝土或者砂浆28天抗压强度；b：与水泥强度试验试件形状尺寸及材料比例有关的水泥常数：对ISO679-1989试验(GB/T17671-1999)，b＝4.15；σ_I：水泥28天ISO679-1989法实测抗压强度；e_砼：配制混凝土的空隙率；m，根指数；f：与混凝土试件形状有关的混凝土常数：对150×150×150mm立方体试件，f＝1.9；对直径150mm高径比为2圆柱体试件，f＝1.65；对棱长150mm高棱比为2的棱柱体试件，f＝1.6。 

步骤8  用以上计算结果做按照规定试件，并按照规定养护至规定龄期，做试验并记录，计算实验结果的平均值和偏差系数。 

用各种集料、材料以上计算结果，称量并均匀拌合后，按照规定尺寸、规定方法成型规定数量试件。 

按照规定温度、湿度养护至规定龄期，做试验并记录。 

计算实验结果的平均值、中值和偏差系数。 

步骤9  将理论配合比换算成施工配合比施工。 

二.高密实路面基层配合比： 

根据以上配制方法配制的高密实路面基层配合比为： 

1.高密实路面基层由粗集料、较粗集料、细集料、更细集料、水泥、磨细矿粉、水、缓凝减水外加剂中三种以上材料组成；其集料间的颗粒直径比例为：大一级材料粒径与小一级材 料粒径之比≥2.42时，小一级材料才能够完全填充到大一级材料形成的空隙中；同颗粒直径材料堆积空隙率取值范围为30％-53％时，组成材料间的重量比例kg/m³为：最粗集料X₁用量为其表观密度P_X1的0-0.7倍；次粗集料X₂用量为其表观密度P_X2的0-0.7倍；细集料X₃用量为其表观密度P_x3的0-0.7倍；更细集料X₄用量为其表观密度P_X4的0-0.3倍；磨细矿粉S用量为其表观密度P_S的0-0.2倍；水泥C用量为0-300；水；减水剂为水泥总重量的0-5％。 

2.根据配合比1所述高密实路面基层配合比，其最为优化的配合比为：高密实路面基层由粗集料、较粗集料、细集料、更细集料、水泥、磨细矿粉、水、减水外加剂中三种以上材料组成；其集料间的颗粒直径比例为：只有大一级集料颗粒直径是小一级集料颗粒直径的2.42倍以上4.82(2×2.41)倍以下时，小一级集料才能填充到大一级集料的空隙中并且空隙最小；同颗粒直径材料堆积空隙率取值范围为46％-53％时，组成材料间的重量比例kg/m³为：最粗集料X₁用量为其表观密度P_X1的0-0.54倍；次粗集料X₂用量为其表观密度P_X2的0-0.54倍；细集料X₃用量为其表观密度P_x3的0-0.54倍；更细集料X₄用量为其表观密度P_X4的0-0.28倍；磨细矿粉S用量为其表观密度P_s的0-0.26倍；水泥C用量为0-200；水0-180；减水剂为水泥总重量的0-5％。 

3.根据配合比1所述高密实路面基层石配合比，其最为优化的配合比为：高密实路面基层由粗集料、较粗集料、细集料、更细集料、水泥、磨细矿粉、水、缓凝减水外加剂中三种以上材料组成；其集料间的颗粒直径比例为：只有大一级集料颗粒直径是小一级集料颗粒直径的3.3倍以上8.8倍以下时，小一级集料才能填充到大一级集料的空隙中并且空隙最小；同颗粒直径材料堆积空隙率取值范围为38％-45％时，组成材料间的重量比例kg/m³为：最粗集料X₁用量为其表观密度P_X1的0-0.62倍；次粗集料X₂用量为其表观密度P_X2的0-0.62倍；细集料X₃用量为其表观密度P_X3的0-0.62倍；更细集料X₄用量为其表观密度P_X4的0-0.3倍；磨细矿粉S用量为其表观密度P_S的0-0.15倍；水泥C用量为0-200；水0-180；减水剂为水泥总重量的0-5％。 

4.根据配合比1所述高密实路面基层配合比，其最为优化的配合比为：高密实路面基层由粗集料、较粗集料、细集料、更细集料、水泥、磨细矿粉、水、缓凝减水外加剂中三种以上材料组成；其集料间的颗粒直径比例为：只有大一级集料颗粒直径是小一级集料颗粒直径的6.4倍以上15.8倍以下时，小一级集料才能填充到大一级集料的空隙中并且空隙最小；同颗粒直径材料堆积空隙率取值范围为30％-37％时，组成材料间的重量比例kg/m³为：最粗集料X₁用量为其表观密度P_X1的0-0.7倍；次粗集料X₂用量为其表观密度P_X2的0-0.7倍；细集料X₃用量为其表观密度P_x3的0-0.7倍；更细集料X₄用量为其表观密度P_X4的0-0.21倍； 磨细矿粉S用量为其表观密度P_s的0-0.1倍；水泥C用量为0-200；水0-180；减水剂为水泥总重量的0-5％。 

5.根据配合比1所述高密实路面基层配合比，在不使用水泥时，其优化的高密实稳定碎石配合比为：高密实稳定碎石由粗集料、较粗集料、细集料、更细集料、磨细矿粉、水三种以上材料组成；其集料间的颗粒直径比例为：大一级材料粒径与小一级材料粒径之比≥2.42时，小一级材料才能够完全填充到大一级材料形成的空隙中；同颗粒直径材料堆积空隙率取值范围为30％-53％时，组成材料间的重量比例kg/m³为：最粗集料X₁用量为其表观密度P_X1的0-0.7倍；次粗集料X₂用量为其表观密度P_X2的0-0.7倍；细集料X₃用量为其表观密度P_X3的0-0.7倍；更细集料X₄用量为其表观密度P_X4的0-0.3倍；磨细矿粉S用量为其表观密度P_s的0-0.2倍；水0-150。 

三筛孔尺寸大于等于2.4143倍倍比关系的标准筛： 

发明人发明的标准筛是一种筛孔可方可圆的标准筛，大一级筛孔尺寸与小一级筛孔尺寸比例为≥2.4143，通过小一级筛孔集料可以完全填充到通过大一级筛孔集料形成的空隙中；根据需要，可以设定不同的基数进行标准筛孔径设计。假定基数m为任意正数，f≥2.4143，则，标准筛筛孔间的孔径比例为：m/fⁿ((n为整数，分别为-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6)。发明人认为，这样设计的标准筛筛孔比例才是合理的，才符合小一级集料填充到大一级集料空隙中这样的自然规律。因此，发明人推荐使用2.4143或者2.42倍比关系设计标准筛。考虑到便于沥青混凝土、水泥混凝土、水泥稳定粒料的使用习惯，以及新的标准筛筛孔尺寸与现有国际标准、国家标准、行业标准的衔接，发明人建议：对大于10mm标准筛筛孔，以16mm、13mm及10mm为基数，按照2.42倍比关系进行设计，即筛孔尺寸分别为(单位：mm)：76，59，39，31.5，24.2，16，13，10；对筛孔尺寸小于10mm的标准筛，发明人建议：1.以16/2.4143ⁿ进行设计(n为1，2，3，4，5，6)；或者，2.以13/2.4143ⁿ进行设计(n为1，2，3，4，5，6)；或者3.以13/2.4143ⁿ进行设计(n为1，2，3，4，5，6)。 

1.发明人认为：对大于10mm标准筛筛孔，以16mm、13mm及10mm为基数进行设计，筛孔尺寸小于10mm的标准筛，以16/2.4143ⁿ(n为1，2，3，4，5，6)进行设计，设计出的筛孔尺寸分别为(单位：mm)：76，59，39，31.5，24.2，16，13，10，6.55，2.71，1.12，0.47，0.19，0.08，这样的标准筛设计才是最合理的，最优化的。 

2.发明人认为：对大于10mm标准筛筛孔，以16mm、13mm及10mm为基数，进行设计，筛孔尺寸小于10mm的标准筛，以13/2.4143ⁿ(n为1，2，3，4，5，6)进行设计，设计出的筛孔尺寸分别为(单位：mm)：76，59，39，31.5，24.2，16，13，10，5.38，2.23，0.92，0.38，0.16，0.07，这样的标准筛设计才是最合理的，最优化的。 

3.发明人认为：对大于10mm标准筛筛孔，以16mm、13mm及10mm为基数进行设计，筛孔尺寸小于10mm的标准筛，以10/2.4143ⁿ进行设计(n为1，2，3，4，5，6)，设计出的筛孔尺寸分别为(单位：mm)：76，59，39，31.5，24.2，16，13，10，4.14，1.72，0.71，0.29，0.12，0.05，这样的标准筛设计才是最合理的，最优化的。 

实施效果： 

高密实路面基层配制方法及其配合比具有下列主要特点： 

1、具有合理的材料比例。相邻两级集料粒径比大于2.4，较细一级集料重量应正好填充满较粗一级集料形成的空隙——合适颗粒直径、合适材料重量。 

2、空隙率先知、可控、可调，具有极高稳定性，强度可以运用混凝土强度公式按照水泥砂浆强度、混凝土强度估算强度范围。 

3、在同样水泥用量情况下，堆积密度最大，空隙率最小，强度最高。无原始缺陷及原始裂纹，收缩小。 

4、具有很好工作性，更便于施工与压实。 

5、具有超长耐久性和很高经济性。 

6、具有很高环保性。 

7、使用振动挤压方法成型，试件密度大。 

发明人发明的标准筛筛孔的尺寸最合理的分布为：大一级筛孔尺寸是小一级筛孔尺寸的孔径比例≥2.4143，通过小一级筛孔集料可以完全填充到通过大一级筛孔集料形成的空隙中。 

具体实施方式举例： 

例1  大广高速公路冀豫界至南乐段水泥稳定粒料混合料配合比设计报告 

1 情况说明：大广高速公路冀豫界至南乐段地处河南省濮阳市境内，属于黄河冲积平原地区，地处河南河北交界处。路面基层水泥稳定粒料2层厚度为40cm。为了保证路面基层的质量，项目公司委托重庆鹏方路面工程技术研究院有限公司(以下简称重庆鹏方)对路面基层的水泥稳定碎石进行了配合比设计。2010年3月16日，受领导委托，第一发明人对重庆鹏方设计的“连续级配”的基层水泥碎石混合料配合比进行了研究。重庆鹏方设计的基层水泥碎石混合料振动压实密度在2.39-2.40，水泥用量3.5％，7天无侧限抗压强度10-11Mpa。发明人对重庆鹏方设计的混合料基本评价是：重庆鹏方设计的混合料已经达到较大干密度。 设计是成功的，但仍然有改进的空间。根据领导安排，发明人碎石混合料配合比进行了设计。 

2.原材料：原材料采用与重庆鹏方相同的原材料。包括水泥试验数据、集料表观密度检测、筛分结果、水泥添加比例均采用重庆鹏方原始数据。 

2.1.水泥 

承包方推荐的水泥品种有：濮阳同力与鹤壁同力32.5复合硅酸盐水泥。检测结果如表例1.1、表例1.2所示。 

发明人采用的水泥28天ISO679-1989法实测抗压强度值为水泥厂的报告平均值，濮阳同力P.C32.5水泥43.3MPa，鹤壁同力P.C32.5水泥45.9MPa，计算时采用的是平均强度44.6MPa。 

表例1.1濮阳同力P.C32.5水泥实验结果 

表例1.2鹤壁同力P.C32.5水泥实验结果 

2.2.集料 

水泥碎石稳定基层用集料生产地为鹤壁，各粒径集料表观密度见表例1.3。通过各筛孔集料百分比见表例1.4。 

表例1.3各粒径集料表观密度 

表例1.4集料筛分结果 

3.混合料配合比设计： 

3.1根据高密度水泥稳定碎石配制方法，发明人选择10-30，05-10，0-3进行骨架密实结构混合料配制(D_n-1/D_n＝3≥2.4)。由于10-30碎石主要粒径在19-26.5mm范围，05-10碎石主要粒径在19-26.5mm范围，10-30、05-10是单一粒径集料，松堆空隙率选择45-47％应该是合适的，这里选择47％。由于0-3石粉是多粒径集料，2.34/0.6＝3.93，76.7/31.6＝2.42，0.52*0.5＝0.26。所以0-3石粉空隙率选择26％。 

3.2根据最大密度堆积原理式1---1、式1---2、式1---3、式1---6、式1---7、式1---9、式1---10、式1---11、式1---12、式1---13、式1---15、式1---16，则每立方混合料中： 

10-30碎石用量：X₁＝2732*(0.9-0.47)＝1175kg 

05-10碎石用量：X₂＝0.47*2736*(1-0.47)＝682kg 

石粉用量：X₃＝0.47*0.47*2668*0.74＝436kg 

最佳用水量：W＝1000*(0.47*0.47*0.26+0.02)*1.2＝93kg 

水泥用量：C＝(1175+682+436+93)*0.035＝84kg 

以上材料含气2％时绝对体积： 

V＝1175/2.732+682/2.736+436/2.668+93+84/2.9+20＝985升 

每立方米水泥稳定碎石混合料配合比： 

10-30碎石∶05-10碎石∶0-3石粉∶水∶水泥＝1193∶692∶443∶94∶85

以上配合比理论堆积密度：1193+692+443+94+85＝2507kg/m³

理论最大干密度：1193+692+443+85*1.36＝2444kg/m³

按照混凝土强度估算： 

空隙率e_砼＝(94+20)/1000＝11.4％  f＝1.65  σ_I＝44.6MPa 

m＝log _f100e_砼＝log _1.6511.4＝4.8597 

R₇＝R₂₈/1.136²＝20.5/1.29＝15.9MPa 

按照砂浆强度估算： 

砂浆绝对体积：V＝436/2.668+93+84/2.9＝285.38升 

砂浆中水成空隙率：e＝94//285.38＝32.58％ 

含气2％时空隙率：e_砼＝32.58％+2％＝34.6％ 

m＝1og _f100e_砼＝log _1.6534.6＝7.07673435 

R₇＝R₂₈/1.136²＝7.9/1.29＝6.1MPa 

所以，该配合比7天无侧限抗压强度应该在6——15.9MPa之间，即极端最低强度6mpa，极端最高强度15.9mpa。 

试验室干密度平均值2.439kg/m3，使用濮阳同力P.C32.5水泥振动成型试件试验室标准养护6天浸水一天，7天无侧限抗压强度13.4MPa。 

计算结果与实际测试的结果是相符的。 

试验由河南省公路工程局大广高速试验室完成，发明人对完成试验的史守强等先生表示衷心感谢。 

例2  S228水泥稳定粒料配比设计举例 

S228一级公路改建项目位于河南省北部的太行山区。路面基层水泥稳定基层厚度2层34cm。该一级公路改建项目高密实路面基层按照步骤1-步骤9所列方法进行配制生产： 

步骤1  根据道路设计要求，确定配制强度3.5-4.5MPa，压实度≥98％。 

步骤2  确定各种不同颗粒直径集料颗粒直径范围及其表观密度。 

1.路面基层摊铺厚度17cm，我们选择的碎石颗粒直径范围是16-26.5mm级碎石即小1-3碎石，使用网篮法测定的1-3碎石表观密度为2723kg/m³. 

2 根据最大一级集料粒径范围确定确定较粗一级集料颗粒直径范围并确定其表观密度。发明人认为，最适宜的碎石颗粒直径是4.75-9.5mm级碎石即05-1碎石。 

使用网篮法测定的该级碎石表观密度2728kg/m³。 

3 第三级集料(细集料)颗粒直径范围我们选择石粉，粒径范围0-3mm， 

使用密度瓶确定的石粉表观密度2776kg/m³。 

集料筛分结果见表例2.1 

表例2.1集料筛分结果 

表例2.2安阳彰德P.S.A32.5水泥实验结 

(送样出厂编号A044  报告编号0013373) 

矿渣30％  石膏4％  筛余1.6％          表观密度为2920kg/m³。 

步骤3确定使用水泥品种，水泥抗弯拉强度、抗压强度并确定其表观密度。 

该项目承包人送检的可供选择的水泥品种有彰德牌P.S.A32.5水泥及康佳牌康佳P.S.A32.5水泥，试验结果如表例2.2、表例2.3所示。 

根据实验结果，建议选用彰德P.S.A 32.5水泥。 

步骤4  不使用减水剂。 

表例2.3安阳康佳P.S.A 32.5水泥实验结果 

(出厂编号A091    报告编号    ) 

矿粉参量42％  水石膏5％  筛余2.0％    表观密度为2910kg/m³。 

步骤5  确定高密实路面基层组成材料的用量： 

运用最大堆集密度原理，确定配制近单位体积(接近一立方米)路面基层主要材料的用量： 

工作性调整系数，发明人取0.85，1-3碎石空隙率取50％，05-1碎石空隙率取50％，由于石粉为多级复合颗粒直径的集料，空隙率选择30％，则 

1-3碎石集料  X₁＝2723*(0.85-0.5)＝953Kg 

由于1-3碎石4.75筛孔通过的有1％，所以，1-3碎石集料实际用量应该为： 

X₁＝963/0.99＝963Kg，其中，包含05-1碎石10kg 

05-1集料     X₂＝0.5*2728(1-0.5)＝682Kg 

石粉集料     X₃＝0.5*0.5*2776*(1-0.30)＝486Kg 

由于2.36mm以上筛孔，累计筛余19％，石粉实际掺用量： 

X₃＝486/0.81＝600Kg，其中，包含05-1集料：600*0.19＝114Kg 

实际使用的05-1集料：X2＝682124＝558Kg 

步骤6确定用水量及水泥用量： 

集料空隙：e＝0.5*0.5*0.3＝7.5％ 

气成空隙按照2％计量，空隙体积占9.5％。 

用水量W＝1.0*9.5％*1000＝95kg 

即近单位立方体积半刚性路面基层最佳用水量应该为95Kg。 

即气成空隙体积20升，水成空隙体积95升。水泥集料体积885升。 

用3.5％水泥用量计算近单位体积半刚性路面基层混合料水泥用量： 

C₁＝(963+558+600+95)*3.5％＝78Kg 

以上计算集料水泥体积：(963/2723+558/2728+600/2776+78/2920)＝0.801m³＝801升 

步骤7计算近单位体积高密实路面基层体积、单位体积高密实路面基层的配合比、最大湿密度与最大干密度，估算高密实路面基层压实强度。 

用水量为95升时，S228一级公路改建项目水泥稳定碎石基层每立方米理论配合比： 

1-3碎石集料   X₁＝963*885/801＝1064Kg 

05-1集料      X₂＝558*885/801＝616Kg 

石粉集料      X₃＝600*885/801＝663Kg 

水泥：C＝79*885/801＝87 

压实后的理论湿密度：P＝1064+616+663+95+87＝2525kg/m³

理论最大干密度：P_干＝1064+616+663+87*1.36＝2461kg/m³

实际压实后湿密度2540kg/m³， 

实际最大干密度P_干＝2540*96.3％＝2446kg/m³

直径100mm的水泥稳定碎石试件成型方法为静压法。 

强度估算：按照水泥混凝土估算最大强度： 

混凝土计算空隙率e＝(95+20)/1000*100％＝11.5％ 

m＝log_1.6511.5＝4.877131708 

混凝土28天计算强度： $R_{28}=4.15*39*(1-\sqrt[4.877131708]{0.115})*85/276=17.9\mathrm{Mpa}$

混凝土7天计算强度：R₇＝R₂₈/1.136²＝13.9MPa 

即7天无侧限抗压强度最大不超过13.9MPa 

按照水泥砂浆估算的最小强度： 

水泥砂浆体积：V＝95/1000+85/2920+663/2776＝0.3629m³

水成空隙率：e＝0.095/0.3629＝26.2％ 

水泥砂浆总空隙率：e＝26.2％+2％＝28.2％ 

m＝log_1.6528.2＝6.689435697 

水泥砂浆28天计算强度： $R_{28}=4.15*39*(1-\sqrt[6.689435697]{0.285})*85/276=8.52\mathrm{Mpa}$

水泥砂浆7天的计算强度：R₇＝R₂₈/1.136²＝6.6MPa 

直径100mm3.5％水泥稳定粒料试件7天无侧限抗压强度极限最大12.1MPa，极端最低6.5MPa，平均强度9.1MPa，中值8.9MPa。压力机有效压力值(单位KN)为：60，77.2，70，61.4，66.5，74.4，88.6，极端低值50.9，极端高值95。全部指标已经达到或者超过规范的规定值。而且计算结果与实际测试的结果是相符的。 

例2试验由林州公路局试验室完成，发明人对完成试验工作的张程军先生、郭逸乔女士表示真挚谢意。 

以上两例水泥稳定粒料设计，水泥剂量3.5％时，水泥稳定粒料干密度全部在2400Kg/m³以上，无论是静压成型还是振动成型，7天无侧限抗压强度已经远远超出交通部JTG D50——2006《公路沥青路面设计规范》6基层底基层一章关于水泥稳定材料的规定，很多指标已经达到了贫混凝土的要求。 

交通部JTG D50——2006《公路沥青路面设计规范》6基层底基层一章规定： 

6.1半刚性基层、底基层 

6.1.1半刚性基层、底基层应具有足够的强度和稳定性、较小的收缩(温缩及干缩)变形和较强的抗冲刷能力，在中冰冻、重冰冻区应检验半刚性基层、底基层的抗冻性能。 

6.1.5水泥稳定类材料的压实度、7天无侧限抗压强度的代表值应符合表6.1.5规定范围的要求，且不宜超过高限。混合料成型宜采用振动成型方法，见附录A的A.1，缺乏试验条件时，对悬浮密实和均匀密实型混合料可采用静压成型方法。 

水泥稳定集料水泥剂量一般为3％——5.5％，当达不到强度要求时应调整级配，水泥的最大剂量不应超过6％。 

表6.1.5  水泥稳定类材料的压实度及7天无侧限抗压强度 

按照以上方法设计的、4.5％-5.5％水泥用量配制的贫混凝土，除水泥剂量外，其它所有指标完全可以满***通部JTG D50——2006《公路沥青路面设计规范》6基层底基层一章关于贫混凝土刚性基层的规定： 

6.3.2当用贫混凝土做刚性基层时，贫混凝土的配合比设计应根据28天龄期的抗弯拉强度试验确定水泥剂量，宜为8％——12％。贫混凝土的强度应符合表6.3.2的要求，施工质量管理与控制，宜用7天龄期抗压强度评价。 

表6.3.2  贫混凝土基层材料的强度要求 

试验项目	特重、重交通	中交通
			28天抗弯拉强度MPa	2.5——3.5	2.03.0
28天抗压强度MPa	12——20	9——16
			7天抗压强度MPa	9——15	7——12

有兴趣的朋友可以用同样办法设计贫混凝土，通过试验证明之。 

例3  在原材料与例2完全相同情况下，4.5％水泥用量配制的水泥水泥稳定粒料理论强度。 

步骤1-4与例2相同。 

步骤5  确定高密实路面基层组成材料的用量： 

运用最大堆集密度原理，确定配制近单位体积(接近一立方米)路面基层主要材料的用量： 

工作性调整系数，发明人取0.88，1-3碎石空隙率取51％，05-1碎石空隙率取49％，由于石粉为多级复合颗粒直径的集料，空隙率选择28％，则 

1-3碎石集料  X1＝2723*(0.88-0.51)＝1008Kg 

由于1-3碎石4.75筛孔通过的有1％，所以，1-3碎石集料实际用量应该为： 

X₁＝1008/0.99＝1020Kg，其中，包含05-1碎石10kg 

051集料       X₂＝0.51*2728(1-0.49)＝710Kg 

石粉集料      X₃＝0.51*0.49*2776*(1-0.28)＝499Kg 

由于2.36mm以上筛孔，累计筛余19％，石粉实际掺用量： 

X₃＝499/0.81＝616Kg，其中，包含05-1集料：616*0.19＝117Kg 

实际使用的05-1集料： 

X₂＝710-127-10＝573Kg 

步骤6确定用水量及水泥用量： 

集料空隙：e＝0.51*0.49*0.28＝7.0％ 

气成空隙按照2％计量，空隙体积占9.0％。 

用水量W＝1.0*9.0％*1000＝90kg 

即近单位立方体积半刚性路面基层最佳用水量应该为90Kg。 

即气成空隙体积20升，水成空隙体积90升。水泥集料体积890升。 

用4.5％水泥用量计算近单位体积半刚性路面基层混合料水泥用量： 

C₁＝(1020+573+616+90)*4.5％＝103Kg 

以上计算集料水泥体积：(1020/2723+573/2728+616/2776+103/2920)＝0.841m³＝841升 

步骤7计算近单位体积高密实刚性路面基层体积、单位体积高密实刚性路面基层的配合比、最大湿密度与最大干密度，估算高密实刚性路面基层压实强度。 

用水量为90升时，刚性基层每立方米理论配合比： 

1-3碎石集料  X₁＝1020*890/841＝1079Kg 

05-1集料     X₂＝573*890/838＝606Kg 

石粉集料     X₃＝616*890/838＝652Kg 

水泥：C＝103*890/841＝109 

压实后的理论湿密度：P＝1079+606+652+90+109＝2536kg/m³

理论最大干密度：P_干＝1079+606+652+109*1.36＝2485kg/m³

强度估算： 

按照水泥混凝土估算的贫混凝土最大强度： 

混凝土计算空隙率e＝(90+20)/1000*100％＝11.0％ 

m＝log_1.6511.0＝4.788365821 

混凝土28天计算强度： 

$R_{28}=4.15*39*(1-\sqrt[4.788365821]{0.11})*109/276$

$=4.15*39*(1-0.630674)*109/276=23.6\mathrm{Mpa}$

混凝土7天计算强度： 

R₇＝R₂₈/1.136²＝23.6/1.136²＝18.3MPa 

即7天抗压强度最大理论计算值18.3MPa 

根据“胶灰比分配定则：混凝土中，产生抗压强度的水泥胶凝物和产生抗弯拉强度的水泥灰集料，有大致1∶1的分配比例，这个比例在一定范围内向偏大于水泥灰集料的比例波 动”结论，4.5％水泥剂量配制的贫混凝土28天理论抗弯拉强度≮23.6/10＝2.36MPa，理论上完全符合“贫混凝土基层材料的强度要求”中“特重、重交通”28天抗弯拉强度2.5-3.5MPa的要求。 

按照水泥砂浆强度估算的贫混凝土最小强度： 

水泥砂浆体积：V＝90/1000+109/2920+654/2776＝0.3629m³

水成空隙率：e＝0.090/0.3629*100％＝24.8％ 

水泥砂浆总空隙率：e＝24.8％+2％＝26.8％ 

m＝log_1.6526.8＝6.56662173 

按照水泥砂浆计算的28天强度： 

$R_{28}=4.15*39*(1-\sqrt[6.56662173]{0.268})*109/276$

$=4.15*39*(1-0.8183)*109/276=11.6\mathrm{Mpa}$

由于试件实测最低强度全部大于水泥砂浆计算强度，水泥用量是合适的。 

水泥砂浆7天的计算强度： 

R₇＝R28/1.136²＝11.6/1.136²＝9.0MPa 

即4.5％水泥用量的贫混凝土刚性基层，28天理论抗压强度在12-23MPa之间，抗弯拉强度≮2.36MPa，7天强度在9-18.3之间。符合交通部JTG D50-2006《公路沥青路面设计规范》6基层底基层一章“当用贫混凝土做刚性基层时，贫混凝土的配合比设计应根据28天龄期的抗弯拉强度试验确定水泥剂量”中“中交通”的规定，部分指标已经达到中“特重、重交通”的规定。使用5％水泥剂量，部分指标将超过交通部JTG D50-2006《公路沥青路面设计规范》关于贫混凝土“特重、重交通”的有关指标。 

Claims (10)

1.高密实水泥稳定碎石按照步骤1一步骤8所列方法进行配制：

步骤1根据道路设计要求，确定配制强度；

步骤2根据路面摊铺厚度，摊铺机型号，施工条件，施工环境位置区间，运用高密实水泥稳定碎石集料填充定则，确定各种不同颗粒直径集料颗粒直径范围；

1)确定最大颗粒直径直径范围并确定其表观密度；

2)根据最大一级集料粒径范围确定确定较粗一级集料颗粒直径范围并确定其表观密度；

3)根据较粗一级集料颗粒直径范围确定第三级集料(细集料)颗粒直径范围，并确定其表观密度；

4)根据第三级集料颗粒直径范围确定最小一级集料(更细集料)颗粒直径范围，并确定其表观密度；

5)如果配制无空隙水泥稳定碎石，可以使用颗粒直径更小的磨细矿粉、磨细石灰石粉填充特细砂、等外粉煤灰(III级粉煤灰)、尾矿废料的空隙；

步骤3确定使用水泥品种，并确定其表观密度；

步骤4在需要情况下，确定缓凝减水剂品种和添加比例；

在需要情况下，根据水泥稳定碎石搅拌站生产能力、运输距离、摊铺能力、压实速度确定缓凝时间，选择缓凝剂品种，确定添加比例；

步骤5确定混凝土组成材料的用量：

根据已经选择材料间颗粒直径比例，应用高密实水泥稳定碎石集料填充定则1、2、3，确定合理的空隙率；

运用混凝土最大堆集密度原理，确定配制近单位体积水泥稳定碎石主要材 料的用量；

步骤6按照3％、3.5％、4％的水泥用量，添加适量的水和适量缓凝型减水剂，均匀拌合后，用重(轻)型击实法或者振动击实仪振动击实法做试件；

步骤7计算近单位体积高密实水泥稳定碎石体积、单位体积高密实水泥稳定碎石的配合比、最大湿密度与最大干密度；

步骤8选择合适的配合比作为施工配合比；

试件在规定温度下保湿养护6天，浸水1天后，进行无侧限抗压强度试验，并计算抗压强度实验结果的平均值和偏差系数；

实验结果与配制强度进行比较，在保证质量前提下，选择较经济一组作为理论施工配合比。

2.高密实水泥稳定碎石配合比：高密实水泥稳定碎石由粗集料、较粗集料、细集料、更细集料、水泥、磨细矿粉、水、缓凝减水外加剂中三种以上材料组成；其集料间的颗粒直径比例为：大一级材料粒径与小一级材料粒径之比≥2.42时，小一级材料才能够完全填充到大一级材料形成的空隙中；同颗粒直径材料堆积空隙率取值范围为30％-53％时，组成材料间的重量比例kg/m³为：最粗集料X₁用量为其表观密度P_X1的0-0.7倍；次粗集料X₂用量为其表观密度P_X2的0-0.7倍；细集料X₃用量为其表观密度P_X3的0-0.7倍；更细集料X₄用量为其表观密度P_X4的0-0.3倍；磨细矿粉S用量为其表观密度P_S的0-0.2倍；水泥C用量为0-200；水；缓凝减水剂为水泥总重量的0-5％。

3.根据权利要求2所述高密实水泥稳定碎石配合比，其最为优化的配合比为：高密实水泥稳定碎石由粗集料、较粗集料、细集料、更细集料、水泥、磨细矿粉、水、缓凝减水外加剂中四种以上材料组成；其集料间的颗粒直径比例为：只有大一级集料颗粒直径是小一级集料颗粒直径的2.4倍以上4.8(2.×2.41)倍以下时，小一级集料才能填充到大一级集料的空隙中并且空隙最小；同颗粒直径材料堆积空隙率取值范围为46％-53％时，组成材料间的重量比例kg/m³为：最粗集料X₁用量为其表观密度P_X1的0-0.54倍；次粗集料X₂用量为其表观密度 P_X2的0-0.54倍；细集料X₃用量为其表观密度P_X3的0-0.54倍；更细集料X₄用量为其表观密度P_X4的0-0.28倍；磨细矿粉S用量为其表观密度P_S的0-0.26倍；水泥C用量为0-200；水0-150；缓凝减水剂为水泥总重量的0-5％。

4.根据权利要求2所述高密实水泥稳定碎石配合比，其最为优化的配合比为：高密实水泥稳定碎石由粗集料、较粗集料、细集料、更细集料、水泥、磨细矿粉、水、缓凝减水外加剂中三种或者四种以上材料组成；其集料间的颗粒直径比例为：只有大一级集料颗粒直径是小一级集料颗粒直径的3.3倍以上8.8倍以下时，小一级集料才能填充到大一级集料的空隙中并且空隙最小；同颗粒直径材料堆积空隙率取值范围为38％-45％时，组成材料间的重量比例kg/m³为：最粗集料X1用量为其表观密度PX₁的0-0.62倍；次粗集料X₂用量为其表观密度P_X2的0-0.62倍；细集料X₃用量为其表观密度P_X3的0-0.62倍；更细集料X₄用量为其表观密度P_X4的0-0.3倍；磨细矿粉S用量为其表观密度PS的0-0.15倍；水泥C用量为0-200；水0-150；缓凝减水剂为水泥总重量的0-5％。

5.根据权利要求2所述高密实水泥稳定碎石配合比，其最为优化的配合比为：高密实水泥稳定碎石由粗集料、较粗集料、细集料、更细集料、水泥、磨细矿粉、水、缓凝减水外加剂中三种以上材料组成；其集料间的颗粒直径比例为：只有大一级集料颗粒直径是小一级集料颗粒直径的6.4倍以上15.8倍以下时，小一级集料才能填充到大一级集料的空隙中并且空隙最小；同颗粒直径材料堆积空隙率取值范围为30％-37％时，组成材料间的重量比例kg/m³为：最粗集料X₁用量为其表观密度P_X1的0-0.7倍；次粗集料X₂用量为其表观密度P_X2的0-0.7倍；细集料X₃用量为其表观密度P_X3的0-0.7倍；更细集料X₄用量为其表观密度P_X4的0-0.21倍；磨细矿粉S用量为其表观密度P_S的0-0.1倍；水泥C用量为0-200；水0-150；缓凝减水剂为水泥总重量的0-5％。

6.根据权利要求2所述高密实水泥稳定碎石配合比，在不使用水泥时，其优化的高密实稳定碎石配合比为：高密实稳定碎石由粗集料、较粗集料、细集料、更细集料、磨细矿粉、水三种以上材料组成；其集料间的颗粒直径比例为： 大一级材料粒径与小一级材料粒径之比≥2.42时，小一级材料才能够完全填充到大一级材料形成的空隙中；同颗粒直径材料堆积空隙率取值范围为30％-53％时，组成材料间的重量比例kg/m³为：最粗集料X₁用量为其表观密度P_X1的0-0.7倍；次粗集料X₂用量为其表观密度P_X2的0-0.7倍；细集料X₃用量为其表观密度P_X3的0-0.7倍；更细集料X₄用量为其表观密度P_X4的0-0.3倍；磨细矿粉S用量为其表观密度P_S的0-0.2倍；水0-150。

7.一种筛孔可方可圆的标准筛，大一级筛孔尺寸与小一级筛孔尺寸比例为≥2.4143，通过小一级筛孔集料可以完全填充到通过大一级筛孔集料形成的空隙中；根据需要，可以设定不同的基数进行标准筛孔径设计；假定基数m为任意正数，f≥2.4143，则，标准筛筛孔间的孔径为：m/fⁿ((n为整数，分别为-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6)。

8.根据权利要求7所述的标准筛，对大于10mm标准筛筛孔，发明人认为最为优化的标准筛筛孔(单位：mm)为：76，59，39，31.5，24.2，16，13，10；对于筛孔尺寸小于10mm的标准筛，以16/2.4143ⁿ(n为1，2，3，4，5，6)进行设计，设计出的最为优化的标准筛筛孔尺寸分别为(单位：mm)：76，59，39，31.5，24.2，16，13，10，6.55，2.71，1.12，0.47，0.19，0.08。

9.根据权利要求7所述的标准筛，对大于10mm标准筛筛孔，发明人认为最为优化的标准筛筛孔(单位：mm)为：76，59，39，31.5，24.2，16，13，10；对于筛孔尺寸小于10mm的标准筛，以13/2.4143ⁿ(n为1，2，3，4，5，6)进行设计，设计出的最为优化的标准筛筛孔尺寸分别为(单位：mm)：76，59，39，31.5，24.2，16，13，10，5.38，2.23，0.92，0.38，0.16，0.07。

10.根据权利要求7所述的标准筛，对大于10mm标准筛筛孔，最为优化的标准筛筛孔(单位：mm)为：76，59，39，31.5，24.2，16，13，10；对于筛孔尺寸小于10mm的标准筛，以10/2.4143ⁿ(n为1，2，3，4，5，6)进行设 计，设计出的最为优化的标准筛筛孔尺寸分别为(单位：mm)：76，59，39，31.5，24.2，16，13，10，4.14，1.72，0.71，0.29，0.12，0.05。