透水瀝青混合料孔隙率與級配對其路用性能的影響

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透水性、防滑性及降噪性優勢得到了廣泛應用。本文主要對透水瀝青混合料中孔隙率和級配對路用性能可能產生的影響進行深入化分析探討。

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.

關鍵詞： 透水瀝青混合料；孔隙率級配；路用性能

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

中圖分類號：U414 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）05-0088-02

0 引言

從根本上來說，透水瀝青混合料主要就是由單一形式級配、水泥、水、骨料及添加劑等組合而成，在經過一系列特殊加工手段后形成具有眾多孔隙特點的輕質混凝土結構，而在近幾年自然災害頻繁發生背景下，透水瀝青混合料因具備較強透水、透氣性能而逐漸取得了廣泛應用，不但能對自然災害起到一定預防作用，還能適當補充地下水資源，大大提高人們出行舒適度感受。然而其在路面具體使用過程中也因種種因素對其實際性能產生了一定影響破壞，如孔隙率、級配的變化等，在此主要針對透水瀝青混合料展開具體實驗操作，基于工程項目實際情況準確發現路用性能影響情況，為透水性能的有效保證提供幫助作用。

1 原材料實驗探索

1.1 原材料性能闡述

本次實驗主要采取原材料為P.O型號42.5級普通類型硅酸鹽水泥，骨料則主要采用某石料廠生產花崗巖碎石結構。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，該次實驗操作主要使用減水劑為某企業生產的聚羧酸緩凝高性能類型減水劑，向其中摻入0.3%時其減水率實際可達到24%左右，水資源通常都會采用自來水。

1.2 施工工藝及養護手段

在該次實驗操作過程中所采用的攪拌方式主要為集料表面包裹法，具體是先向攪拌機設備中放入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，再繼續攪拌1分鐘后將剩余所有水泥和剩余30%水資源統統投入其中，直至等到攪拌2分鐘為止。同時構件制作主要通過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構之中，利用壓力及對其進行壓力增加，保證其恒壓時間處于10s左右。除此之外，相關研究人員還需要對試件尺寸大小進行合理控制，如保證其直徑為120mm、高度在100mm左右，進而在后期實驗操作過程中便不用再將試塊取出。尤其需要注意的一點就是通常在試件成型之后還需要對其展開標準模式養護24小時之后方可拆模，拆模之后將其放置到養護室內展開試用操作。

1.3 實驗研究內容

在該次實驗操作過程中，相關研究人員還需充分考慮到所有可能對實驗結果產生影響的因素，具體包括以下幾點：第一，骨料粒徑和級配。在實驗操作展開期間，要對其中所涉及到的骨料及級配有效控制，如可將水灰比設定為0.3、集灰比設定為3.8，并且還要分別采用粒徑尺寸大小不同骨料進行瀝青混合料攪拌，從而能夠在不改變粒徑骨料百分比情況下展開粒徑的級配實驗。第二，孔隙率。該次實驗操作主要通過體積法來進行配合比設計工作，將骨料粒徑尺寸大小合理控制在4.76-9.7mm范圍之間?？紫堵蕜t控制在10-30%之間，將其共同劃分成五組結構，分別通過水泥比和集灰比的不同比例調整來制作出孔隙率不同試塊結構，但如果集灰比相同，那么水灰比之間存在差距也會縮小。第三，堵塞物質和粒徑。在具體實驗操作過程中，將孔隙率為20%的試塊結構作為主要研究對象，將其透水系數合理約束在15.79-16.23mm/s之間，并且還要積極選取不同粒徑大小黏土、泥土及砂礫展開不同物質堵塞后透水性能變化情況的準確測試，然后再將其按照4：1比例進行混合攪拌，取出部分涂抹在堵塞表面位置，緊接著再用橡膠錘對其輕輕拍打，如此循環反復8-10次之后通過PCP模擬實際堵塞情況。除此之外需要注意一點便是在養護工作順利結束之后，工作人員還要準確測量出不同試塊實際透水系數，并將試塊放置于高壓水槍沖洗層面便于準確統計不同堵塞物質穿透率。

2 實驗結果研究分析

2.1 骨料粒徑和級配對透水瀝青混合料路用性能影響

根據相關調查分析可以發現，透水瀝青混合料技術指標與骨料粒徑尺寸大小有著密切聯系，通常粒徑尺寸較大骨料出現抗壓強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卻是逐漸減少，容易導致彼此之間粘結力和摩擦力大幅度下降，但其實際透水性能卻會大大提升，主要因為骨料粒徑大小將直接決定著透水瀝青混合料孔隙率變化情況。同時形成一定模型的透水瀝青混合料也會由原來結構密實逐漸向結構松散狀態過渡，這樣一來孔隙率便也會隨之增加，而水流運行期間所產生摩擦力將會大大降低。

2.2 孔隙率對透水瀝青混合料路用性能影響

根據上述相關實驗分析可以將透水性能和孔隙率存在關系通過以下方式進行表達，具體如圖1所示。endprint

從圖1可以了解到，兩者逐漸呈現出較為突出冪函數關系，具體可將透水系數和孔隙率關系表示如下：K=，R2=0.9937，其中瀝青混合料透水系數會在孔隙率增大背景下而逐漸擴大，導致這種現象出現的根本原因在于水流在穿過瀝青混合料結構時，會與空隙墻壁和水流內部產生一系列摩擦情況，從而逐漸致使其能量面臨消失問題。除此之外，如果孔隙率空間較小，那么空隙貫通內徑也就愈加曲折，大大延長水流穿過時間，進而致使能量大量消耗，并且在孔隙率增大條件下，孔隙數量也會相應增加，這樣一來水流面積便會大大擴大，水流期間面臨摩擦阻力卻會減小，致使水流速度加快。

2.3 堵塞物質類型及粒徑大小對路用性能影響

通常在PCP建立完成之后，城市地面交通及地表徑流所產生大量泥沙會致使空隙逐漸出現堵塞情況，而PCP含有透水系數也會面臨性能大量消失問題。根據相關調查顯示，一般堵塞物質粒徑大小均在2.35mm以下，其中較大粒徑堵塞物質在工作人員定期清掃時便會被有效處理，剩余一些粒徑尺寸較小堵塞物質便會逐漸嵌入到路面運行孔隙之中，并且粒徑尺寸越小其嵌入深度越深，進而不但導致水流運行速度大大降低，還會對透水性能產生一定不利影響。同時由于黏土是一種砂礫較少的土壤類型，其具有較強可塑性特點，一旦通過物體或是人們鑲嵌在孔隙中便會很難清理出來，這樣一來當路面存在積水時，其只能通過黏土物質緩緩下滲，致使透水性能大大減弱。由此可以發現，路面結構如果長期受到黏土等物質堵塞，將會對其透水性能帶來巨大影響破壞，需要及時采取相應對策有效解決，從而才能促使路用性能達到最佳狀態。

3 結束語

總而言之，基于上述實驗結論可以充分明確，瀝青混合料透水性能和力學性能在一定程度上受到粒徑大小、孔隙率及級配等因素影響，對于孔隙率來說，在其增大條件下，透水系數也會大大提升，其二者屬于密切冪函數關系；而對粒徑級配來說，不同類型堵塞物體對瀝青混合料透水性能影響程度也是各不相同，但總體來說都會致使透水性能逐漸下降，因而就需要相關人員能夠及時對其展開清理工作，從而使其具備良好透水性能，能夠實現路用性能最佳效果。

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