透水水泥穩(wěn)定碎石材料設(shè)計研究

金 平 （安徽省建筑工程質(zhì)量第二監(jiān)督檢測站，安徽 合肥 230001）

0 前言

透水水泥穩(wěn)定碎石基層是城市路面結(jié)構(gòu)排水層和承重層，其性能必須充分滿足這兩個方面的需求，首先要具備良好的透水性，其次要具備良好穩(wěn)定性，其路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和高度能夠支持路面施工操作的正常開展。因此，透水水泥穩(wěn)定碎石材料的級配設(shè)計相較于普通的水泥混凝土復(fù)雜性更高，對此進(jìn)行深入探究具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 設(shè)計參數(shù)的設(shè)定

1.1 強(qiáng)度參數(shù)

透水水泥穩(wěn)定碎石是一種較為特殊的混凝土，截止到目前為止，我國還未出臺明確的強(qiáng)度指標(biāo)規(guī)范。在對透水水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行設(shè)定時，一定要從經(jīng)濟(jì)性以及各項使用性能出發(fā)進(jìn)行綜合分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行強(qiáng)度指標(biāo)的設(shè)計。

1.2 總空隙率

透水水泥穩(wěn)定碎石設(shè)計的空隙率為總空隙率，即混合料總體積扣除固體骨架所占體積后剩余的部分，主要由3個部分構(gòu)成，分別是連通空隙、半連通空隙以及封閉空隙。透水水泥穩(wěn)定碎石的設(shè)計空隙率和其排水的有效空隙率之間存在著十分緊密的聯(lián)系，因此總空隙率的確定要充分考慮到材料的排水效果。根據(jù)實踐調(diào)查分析，當(dāng)設(shè)計空隙率控制在20%～30%之間時，城市路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的有效空隙能夠初步滿足城市排水的基本要求。

1.3 有效空隙率

就城市排水而言，透水水泥穩(wěn)定碎石的空隙通常情況下可以分為有效空隙和無效空隙，水可以自由通過有效空隙，而無效空隙在排水過程中發(fā)揮不出任何作用。一般情況下，有效空隙多由孔徑較大的連通空隙構(gòu)成，而無效空隙則由半連通空隙和封閉空隙構(gòu)成。當(dāng)前階段，針對有效空隙的測試還未形成統(tǒng)一的方法，本文將結(jié)合工程檢測情況設(shè)計一套合適的檢測方法：將混凝土立方體試件置于水中浸泡一段時間，取出承重；之后懸掛靜置，等到?jīng)]有明顯水滴落下，再次承重；最后經(jīng)過一定的計算確定其有效空隙率。

本次試驗設(shè)計的有效空隙率為15%～25%之間，使得材料能夠在具備一定強(qiáng)度性能的基礎(chǔ)上獲得良好的排水效率。

1.4 滲透系數(shù)

滲透系數(shù)是透水水泥穩(wěn)定碎石滲透性能的具體體現(xiàn)，對這一性能的測試同樣未形成統(tǒng)一的方法。當(dāng)前階段，很多瀝青路面采用的是路面滲水儀進(jìn)行滲透性能的檢測，這種方法實際操作較為簡單。

1.5 原材料的要求

①水泥。在城市道路工程建設(shè)中比較常用的水泥品種都可以用作試驗，無論選擇哪一品種的水泥，都要保障水泥的品質(zhì)達(dá)到相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求。

②粗集料。透水水泥穩(wěn)定碎石對壓碎值、針片狀以及含泥量存在具體要求。

③其他材料。水可以選用平時常用的自來水，在添加摻合料以及外加劑時，一定要保障其品質(zhì)達(dá)到相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求。

2 透水水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計

2.1 級配擬定

首先，進(jìn)行級配初選。結(jié)合工程的實際情況對透水水泥穩(wěn)定碎石的最大粒徑進(jìn)行設(shè)定，之后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行級配范圍的確定。

其次，進(jìn)行粗集料骨架空隙檢測。在級配確定之后，采用和透水水泥穩(wěn)定碎石成型類似的方式，將低于一定粒徑的細(xì)集料進(jìn)行去除，之后對粗集料的振實密度進(jìn)行測量。根據(jù)透水水泥穩(wěn)定碎石對有效空隙的要求，粗集料級配試驗得到的骨架空隙率要高于25%。

其三，確定細(xì)集料的用量。在進(jìn)行透水水泥穩(wěn)定碎石設(shè)計的過程中，不能單一的使用粗集料，這會導(dǎo)致材料的輕度和耐久性能受到影響，因此若是不添加其它外加劑的情況下，最好適當(dāng)?shù)募尤胍欢ū壤募?xì)集料。細(xì)集料具有填塞內(nèi)部空隙的作用，因此，對其用量要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，避免透水性受到影響。在確定水泥的用量和水灰比之后，可以根據(jù)試驗得到的水泥砂漿密度，結(jié)合預(yù)先設(shè)定的有效空隙率對細(xì)集料的用量進(jìn)行準(zhǔn)確的計算。

2.2 水泥用量的確定

透水水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度和許多方面的因素存在聯(lián)系，例如水灰比、密實度、自身空隙分布情況等，復(fù)雜性較高。因此對于水泥的用量，要結(jié)合推薦范圍，綜合空隙率、強(qiáng)度值等多方面因素進(jìn)行綜合分析后得出。下表為透水水泥穩(wěn)定碎石水泥用量的參考值。

透水水泥穩(wěn)定碎石水泥用量的參考值 表1

2.3 用水量的確定

透水水泥穩(wěn)定碎石的用水量直接影響著材料材料的強(qiáng)度和施工流淌情況，因此必須進(jìn)行合理的設(shè)定。在具體設(shè)計過程中，在確定用水量時，一方面要避免低強(qiáng)度高流態(tài)水泥漿體的產(chǎn)生，另一方面則要考慮到混凝土的和易性以及經(jīng)濟(jì)性，因此應(yīng)該盡量以材料的強(qiáng)度為參考進(jìn)行用水量的確定。

2.4 外加劑的選擇

使用外加劑能夠起到改善材料性能的作用，是滿足材料特殊性能要求的有效手段。在透水水泥穩(wěn)定碎石設(shè)計中，高強(qiáng)度和透水性是兩個必須考慮的重要因素，因此外加劑的選用也要從這兩個方面性能的加強(qiáng)入手，保障外加劑種類的用量的合理性。使用外加劑的具體目標(biāo)為降低水灰比以及減少水泥漿體流淌，因此在透水水泥穩(wěn)定碎石設(shè)計中，應(yīng)該選用減水劑以及增稠劑兩種類型的外加劑。

3 透水水泥穩(wěn)定碎石配合比優(yōu)化

在透水水泥穩(wěn)定碎石材料設(shè)計的過程中，一般情況下在強(qiáng)度性能方面很少出現(xiàn)問題，問題主要集中在有效透水空隙方面，例如粗集料骨架空隙率較小或是透水性不滿足要求。具體的優(yōu)化完善措施包括以下幾個方面。

3.1 對透水水泥穩(wěn)定碎石的級配進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整

具體的調(diào)整方法主要包括3點：選擇粒徑較大的級配類型；對粗集料各檔的通過率進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整；適當(dāng)?shù)臏p少細(xì)集料的使用量。通過上述三種措施的單獨或是綜合應(yīng)用，可以有效實現(xiàn)材料設(shè)計的既定目標(biāo)。

3.2 對水泥的使用量進(jìn)行調(diào)整

在透水水泥穩(wěn)定碎石設(shè)計過程中，滿足其性能要求的水泥用量參數(shù)并不是固定的數(shù)值，是在綜合考慮強(qiáng)度和空隙率的情況下得到一個范圍值。因此在進(jìn)行水泥用量確定的過程中，可以采用分組的方式進(jìn)行對照試驗，盡可能的掌握水泥用量的最小值。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶嵘@對于實際工程施工質(zhì)量的控制具有十分重要的意義。

3.3 水灰比的調(diào)整

在水灰比確定之后，要進(jìn)行拌合試驗，對集料表面的水泥漿體形貌以及細(xì)集料的離析流淌情況進(jìn)行細(xì)致的觀察。在對水灰比進(jìn)行調(diào)整的過程中，除了對單位水泥用水量進(jìn)行調(diào)整之外，還可以通過使用外加劑的方式改善材料的各項性能。如果通過調(diào)整水灰比的方式無法使材料的強(qiáng)度和性能達(dá)到要求，可以考慮更換水泥的品種。

4 結(jié)語

綜上所述，在進(jìn)行透水水泥穩(wěn)定碎石設(shè)計的過程中，必須同時考慮強(qiáng)度和空隙率兩個方面的指標(biāo)，通過本文的闡述和分析可以得到以下結(jié)論：透水水泥穩(wěn)定碎石的材料設(shè)計參數(shù)主要包括抗壓強(qiáng)度、有效空隙率以及滲水系數(shù)等方面，直接影響著路面的承載能力和排水性能；在具體設(shè)計的過程中，可以通過骨架空隙率對粗集料級配進(jìn)行調(diào)整，同時綜合細(xì)集料的應(yīng)用，確定最合理的級配。

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