透水瀝青混合料孔隙率與級(jí)配對(duì)其路用性能的影響

武琨璐　武雷　申少華　張宇弛　陶雅炆　孫嘉雯

摘要： 在建筑工程數(shù)量不斷增多和材料種類日益多樣的背景下，透水性瀝青混合料因其具有較強(qiáng)透水性、防滑性及降噪性優(yōu)勢(shì)得到了廣泛應(yīng)用。本文主要對(duì)透水瀝青混合料中孔隙率和級(jí)配對(duì)路用性能可能產(chǎn)生的影響進(jìn)行深入化分析探討。

Abstract： In the context of increasing number of construction projects and increasing variety of materials， the permeable asphalt mixture is widely used because of its strong water permeability， slip resistance and noise reduction advantages. This paper mainly discusses the possible analysis of the influence of porosity and gradation on pavement performance in permeable asphalt mixture.

關(guān)鍵詞： 透水瀝青混合料；孔隙率級(jí)配；路用性能

Key words： permeable asphalt mixture；porosity gradation；road performance

中圖分類號(hào)：U414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）05-0088-02

0 引言

從根本上來(lái)說(shuō)，透水瀝青混合料主要就是由單一形式級(jí)配、水泥、水、骨料及添加劑等組合而成，在經(jīng)過(guò)一系列特殊加工手段后形成具有眾多孔隙特點(diǎn)的輕質(zhì)混凝土結(jié)構(gòu)，而在近幾年自然災(zāi)害頻繁發(fā)生背景下，透水瀝青混合料因具備較強(qiáng)透水、透氣性能而逐漸取得了廣泛應(yīng)用，不但能對(duì)自然災(zāi)害起到一定預(yù)防作用，還能適當(dāng)補(bǔ)充地下水資源，大大提高人們出行舒適度感受。然而其在路面具體使用過(guò)程中也因種種因素對(duì)其實(shí)際性能產(chǎn)生了一定影響破壞，如孔隙率、級(jí)配的變化等，在此主要針對(duì)透水瀝青混合料展開(kāi)具體實(shí)驗(yàn)操作，基于工程項(xiàng)目實(shí)際情況準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)路用性能影響情況，為透水性能的有效保證提供幫助作用。

1 原材料實(shí)驗(yàn)探索

1.1 原材料性能闡述

本次實(shí)驗(yàn)主要采取原材料為P.O型號(hào)42.5級(jí)普通類型硅酸鹽水泥，骨料則主要采用某石料廠生產(chǎn)花崗巖碎石結(jié)構(gòu)。一般不同粒徑大小骨料其性能也是存在較大差距，具體如表1所示。

另外，該次實(shí)驗(yàn)操作主要使用減水劑為某企業(yè)生產(chǎn)的聚羧酸緩凝高性能類型減水劑，向其中摻入0.3%時(shí)其減水率實(shí)際可達(dá)到24%左右，水資源通常都會(huì)采用自來(lái)水。

1.2 施工工藝及養(yǎng)護(hù)手段

在該次實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中所采用的攪拌方式主要為集料表面包裹法，具體是先向攪拌機(jī)設(shè)備中放入70%左右水資源和全部骨料，將其攪拌約至一分鐘后再向其中放入50%左右水泥和減水劑，再繼續(xù)攪拌1分鐘后將剩余所有水泥和剩余30%水資源統(tǒng)統(tǒng)投入其中，直至等到攪拌2分鐘為止。同時(shí)構(gòu)件制作主要通過(guò)壓制法讓其逐漸成型，如將攪拌物體放入到靜壓成型模具結(jié)構(gòu)之中，利用壓力及對(duì)其進(jìn)行壓力增加，保證其恒壓時(shí)間處于10s左右。除此之外，相關(guān)研究人員還需要對(duì)試件尺寸大小進(jìn)行合理控制，如保證其直徑為120mm、高度在100mm左右，進(jìn)而在后期實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中便不用再將試塊取出。尤其需要注意的一點(diǎn)就是通常在試件成型之后還需要對(duì)其展開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)模式養(yǎng)護(hù)24小時(shí)之后方可拆模，拆模之后將其放置到養(yǎng)護(hù)室內(nèi)展開(kāi)試用操作。

1.3 實(shí)驗(yàn)研究?jī)?nèi)容

在該次實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，相關(guān)研究人員還需充分考慮到所有可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響的因素，具體包括以下幾點(diǎn)：第一，骨料粒徑和級(jí)配。在實(shí)驗(yàn)操作展開(kāi)期間，要對(duì)其中所涉及到的骨料及級(jí)配有效控制，如可將水灰比設(shè)定為0.3、集灰比設(shè)定為3.8，并且還要分別采用粒徑尺寸大小不同骨料進(jìn)行瀝青混合料攪拌，從而能夠在不改變粒徑骨料百分比情況下展開(kāi)粒徑的級(jí)配實(shí)驗(yàn)。第二，孔隙率。該次實(shí)驗(yàn)操作主要通過(guò)體積法來(lái)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)工作，將骨料粒徑尺寸大小合理控制在4.76-9.7mm范圍之間。孔隙率則控制在10-30%之間，將其共同劃分成五組結(jié)構(gòu)，分別通過(guò)水泥比和集灰比的不同比例調(diào)整來(lái)制作出孔隙率不同試塊結(jié)構(gòu)，但如果集灰比相同，那么水灰比之間存在差距也會(huì)縮小。第三，堵塞物質(zhì)和粒徑。在具體實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，將孔隙率為20%的試塊結(jié)構(gòu)作為主要研究對(duì)象，將其透水系數(shù)合理約束在15.79-16.23mm/s之間，并且還要積極選取不同粒徑大小黏土、泥土及砂礫展開(kāi)不同物質(zhì)堵塞后透水性能變化情況的準(zhǔn)確測(cè)試，然后再將其按照4：1比例進(jìn)行混合攪拌，取出部分涂抹在堵塞表面位置，緊接著再用橡膠錘對(duì)其輕輕拍打，如此循環(huán)反復(fù)8-10次之后通過(guò)PCP模擬實(shí)際堵塞情況。除此之外需要注意一點(diǎn)便是在養(yǎng)護(hù)工作順利結(jié)束之后，工作人員還要準(zhǔn)確測(cè)量出不同試塊實(shí)際透水系數(shù)，并將試塊放置于高壓水槍沖洗層面便于準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)不同堵塞物質(zhì)穿透率。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果研究分析

2.1 骨料粒徑和級(jí)配對(duì)透水瀝青混合料路用性能影響

根據(jù)相關(guān)調(diào)查分析可以發(fā)現(xiàn)，透水瀝青混合料技術(shù)指標(biāo)與骨料粒徑尺寸大小有著密切聯(lián)系，通常粒徑尺寸較大骨料出現(xiàn)抗壓強(qiáng)度下降的主要原因在于粒徑增大條件下，各骨料之間的切合點(diǎn)卻是逐漸減少，容易導(dǎo)致彼此之間粘結(jié)力和摩擦力大幅度下降，但其實(shí)際透水性能卻會(huì)大大提升，主要因?yàn)楣橇狭酱笮⒅苯記Q定著透水瀝青混合料孔隙率變化情況。同時(shí)形成一定模型的透水瀝青混合料也會(huì)由原來(lái)結(jié)構(gòu)密實(shí)逐漸向結(jié)構(gòu)松散狀態(tài)過(guò)渡，這樣一來(lái)孔隙率便也會(huì)隨之增加，而水流運(yùn)行期間所產(chǎn)生摩擦力將會(huì)大大降低。

2.2 孔隙率對(duì)透水瀝青混合料路用性能影響

根據(jù)上述相關(guān)實(shí)驗(yàn)分析可以將透水性能和孔隙率存在關(guān)系通過(guò)以下方式進(jìn)行表達(dá)，具體如圖1所示。endprint

從圖1可以了解到，兩者逐漸呈現(xiàn)出較為突出冪函數(shù)關(guān)系，具體可將透水系數(shù)和孔隙率關(guān)系表示如下：K=，R2=0.9937，其中瀝青混合料透水系數(shù)會(huì)在孔隙率增大背景下而逐漸擴(kuò)大，導(dǎo)致這種現(xiàn)象出現(xiàn)的根本原因在于水流在穿過(guò)瀝青混合料結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)與空隙墻壁和水流內(nèi)部產(chǎn)生一系列摩擦情況，從而逐漸致使其能量面臨消失問(wèn)題。除此之外，如果孔隙率空間較小，那么空隙貫通內(nèi)徑也就愈加曲折，大大延長(zhǎng)水流穿過(guò)時(shí)間，進(jìn)而致使能量大量消耗，并且在孔隙率增大條件下，孔隙數(shù)量也會(huì)相應(yīng)增加，這樣一來(lái)水流面積便會(huì)大大擴(kuò)大，水流期間面臨摩擦阻力卻會(huì)減小，致使水流速度加快。

2.3 堵塞物質(zhì)類型及粒徑大小對(duì)路用性能影響

通常在PCP建立完成之后，城市地面交通及地表徑流所產(chǎn)生大量泥沙會(huì)致使空隙逐漸出現(xiàn)堵塞情況，而PCP含有透水系數(shù)也會(huì)面臨性能大量消失問(wèn)題。根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，一般堵塞物質(zhì)粒徑大小均在2.35mm以下，其中較大粒徑堵塞物質(zhì)在工作人員定期清掃時(shí)便會(huì)被有效處理，剩余一些粒徑尺寸較小堵塞物質(zhì)便會(huì)逐漸嵌入到路面運(yùn)行孔隙之中，并且粒徑尺寸越小其嵌入深度越深，進(jìn)而不但導(dǎo)致水流運(yùn)行速度大大降低，還會(huì)對(duì)透水性能產(chǎn)生一定不利影響。同時(shí)由于黏土是一種砂礫較少的土壤類型，其具有較強(qiáng)可塑性特點(diǎn)，一旦通過(guò)物體或是人們鑲嵌在孔隙中便會(huì)很難清理出來(lái)，這樣一來(lái)當(dāng)路面存在積水時(shí)，其只能通過(guò)黏土物質(zhì)緩緩下滲，致使透水性能大大減弱。由此可以發(fā)現(xiàn)，路面結(jié)構(gòu)如果長(zhǎng)期受到黏土等物質(zhì)堵塞，將會(huì)對(duì)其透水性能帶來(lái)巨大影響破壞，需要及時(shí)采取相應(yīng)對(duì)策有效解決，從而才能促使路用性能達(dá)到最佳狀態(tài)。

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，基于上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論可以充分明確，瀝青混合料透水性能和力學(xué)性能在一定程度上受到粒徑大小、孔隙率及級(jí)配等因素影響，對(duì)于孔隙率來(lái)說(shuō)，在其增大條件下，透水系數(shù)也會(huì)大大提升，其二者屬于密切冪函數(shù)關(guān)系；而對(duì)粒徑級(jí)配來(lái)說(shuō)，不同類型堵塞物體對(duì)瀝青混合料透水性能影響程度也是各不相同，但總體來(lái)說(shuō)都會(huì)致使透水性能逐漸下降，因而就需要相關(guān)人員能夠及時(shí)對(duì)其展開(kāi)清理工作，從而使其具備良好透水性能，能夠?qū)崿F(xiàn)路用性能最佳效果。

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