透水水泥穩定碎石材料設計研究

金 平 （安徽省建筑工程質量第二監督檢測站，安徽 合肥 230001）

0 前言

透水水泥穩定碎石基層是城市路面結構排水層和承重層，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，其次要具備良好穩定性，其路面結構的強度和高度能夠支持路面施工操作的正常開展。因此，透水水泥穩定碎石材料的級配設計相較于普通的水泥混凝土復雜性更高，對此進行深入探究具有十分重要的現實意義。

1 設計參數的設定

1.1 強度參數

透水水泥穩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度指標規范。在對透水水泥穩定碎石的強度指標進行設定時，一定要從經濟性以及各項使用性能出發進行綜合分析，在此基礎上進行強度指標的設計。

1.2 總空隙率

透水水泥穩定碎石設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個部分構成，分別是連通空隙、半連通空隙以及封閉空隙。透水水泥穩定碎石的設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。根據實踐調查分析，當設計空隙率控制在20%～30%之間時，城市路面結構內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成，而無效空隙則由半連通空隙和封閉空隙構成。當前階段，針對有效空隙的測試還未形成統一的方法，本文將結合工程檢測情況設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，等到沒有明顯水滴落下，再次承重；最后經過一定的計算確定其有效空隙率。

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

1.4 滲透系數

滲透系數是透水水泥穩定碎石滲透性能的具體體現，對這一性能的測試同樣未形成統一的方法。當前階段，很多瀝青路面采用的是路面滲水儀進行滲透性能的檢測，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達到相關技術規范的要求。

②粗集料。透水水泥穩定碎石對壓碎值、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，一定要保障其品質達到相關技術規范的要求。

2 透水水泥穩定碎石配合比設計

2.1 級配擬定

首先，進行級配初選。結合工程的實際情況對透水水泥穩定碎石的最大粒徑進行設定，之后在此基礎上進行級配范圍的確定。

其次，進行粗集料骨架空隙檢測。在級配確定之后，采用和透水水泥穩定碎石成型類似的方式，將低于一定粒徑的細集料進行去除，之后對粗集料的振實密度進行測量。根據透水水泥穩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，確定細集料的用量。在進行透水水泥穩定碎石設計的過程中，不能單一的使用粗集料，這會導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，最好適當的加入一定比例的細集料。細集料具有填塞內部空隙的作用，因此，對其用量要進行嚴格的控制，避免透水性受到影響。在確定水泥的用量和水灰比之后，可以根據試驗得到的水泥砂漿密度，結合預先設定的有效空隙率對細集料的用量進行準確的計算。

2.2 水泥用量的確定

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

透水水泥穩定碎石水泥用量的參考值 表1

2.3 用水量的確定

透水水泥穩定碎石的用水量直接影響著材料材料的強度和施工流淌情況，因此必須進行合理的設定。在具體設計過程中，在確定用水量時，一方面要避免低強度高流態水泥漿體的產生，另一方面則要考慮到混凝土的和易性以及經濟性，因此應該盡量以材料的強度為參考進行用水量的確定。

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。在透水水泥穩定碎石設計中，高強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為降低水灰比以及減少水泥漿體流淌，因此在透水水泥穩定碎石設計中，應該選用減水劑以及增稠劑兩種類型的外加劑。

3 透水水泥穩定碎石配合比優化

在透水水泥穩定碎石材料設計的過程中，一般情況下在強度性能方面很少出現問題，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。具體的優化完善措施包括以下幾個方面。

3.1 對透水水泥穩定碎石的級配進行適當調整

具體的調整方法主要包括3點：選擇粒徑較大的級配類型；對粗集料各檔的通過率進行適當的調整；適當的減少細集料的使用量。通過上述三種措施的單獨或是綜合應用，可以有效實現材料設計的既定目標。

3.2 對水泥的使用量進行調整

在透水水泥穩定碎石設計過程中，滿足其性能要求的水泥用量參數并不是固定的數值，是在綜合考慮強度和空隙率的情況下得到一個范圍值。因此在進行水泥用量確定的過程中，可以采用分組的方式進行對照試驗，盡可能的掌握水泥用量的最小值。在此基礎上進行適當的提升，這對于實際工程施工質量的控制具有十分重要的意義。

3.3 水灰比的調整

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

4 結語

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

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