透水水泥稳定碎石材料设计研究

金 平 （安徽省建筑工程质量第二监督检测站，安徽 合肥 230001）

0 前言

透水水泥稳定碎石基层是城市路面结构排水层和承重层，其性能必须充分满足这两个方面的需求，首先要具备良好的透水性，其次要具备良好稳定性，其路面结构的强度和高度能够支持路面施工操作的正常开展。因此，透水水泥稳定碎石材料的级配设计相较于普通的水泥混凝土复杂性更高，对此进行深入探究具有十分重要的现实意义。

1 设计参数的设定

1.1 强度参数

透水水泥稳定碎石是一种较为特殊的混凝土，截止到目前为止，我国还未出台明确的强度指标规范。在对透水水泥稳定碎石的强度指标进行设定时，一定要从经济性以及各项使用性能出发进行综合分析，在此基础上进行强度指标的设计。

1.2 总空隙率

透水水泥稳定碎石设计的空隙率为总空隙率，即混合料总体积扣除固体骨架所占体积后剩余的部分，主要由3个部分构成，分别是连通空隙、半连通空隙以及封闭空隙。透水水泥稳定碎石的设计空隙率和其排水的有效空隙率之间存在着十分紧密的联系，因此总空隙率的确定要充分考虑到材料的排水效果。根据实践调查分析，当设计空隙率控制在20%～30%之间时，城市路面结构内部的有效空隙能够初步满足城市排水的基本要求。

1.3 有效空隙率

就城市排水而言，透水水泥稳定碎石的空隙通常情况下可以分为有效空隙和无效空隙，水可以自由通过有效空隙，而无效空隙在排水过程中发挥不出任何作用。一般情况下，有效空隙多由孔径较大的连通空隙构成，而无效空隙则由半连通空隙和封闭空隙构成。当前阶段，针对有效空隙的测试还未形成统一的方法，本文将结合工程检测情况设计一套合适的检测方法：将混凝土立方体试件置于水中浸泡一段时间，取出承重；之后悬挂静置，等到没有明显水滴落下，再次承重；最后经过一定的计算确定其有效空隙率。

本次试验设计的有效空隙率为15%～25%之间，使得材料能够在具备一定强度性能的基础上获得良好的排水效率。

1.4 渗透系数

渗透系数是透水水泥稳定碎石渗透性能的具体体现，对这一性能的测试同样未形成统一的方法。当前阶段，很多沥青路面采用的是路面渗水仪进行渗透性能的检测，这种方法实际操作较为简单。

1.5 原材料的要求

①水泥。在城市道路工程建设中比较常用的水泥品种都可以用作试验，无论选择哪一品种的水泥，都要保障水泥的品质达到相关技术规范的要求。

②粗集料。透水水泥稳定碎石对压碎值、针片状以及含泥量存在具体要求。

③其他材料。水可以选用平时常用的自来水，在添加掺合料以及外加剂时，一定要保障其品质达到相关技术规范的要求。

2 透水水泥稳定碎石配合比设计

2.1 级配拟定

首先，进行级配初选。结合工程的实际情况对透水水泥稳定碎石的最大粒径进行设定，之后在此基础上进行级配范围的确定。

其次，进行粗集料骨架空隙检测。在级配确定之后，采用和透水水泥稳定碎石成型类似的方式，将低于一定粒径的细集料进行去除，之后对粗集料的振实密度进行测量。根据透水水泥稳定碎石对有效空隙的要求，粗集料级配试验得到的骨架空隙率要高于25%。

其三，确定细集料的用量。在进行透水水泥稳定碎石设计的过程中，不能单一的使用粗集料，这会导致材料的轻度和耐久性能受到影响，因此若是不添加其它外加剂的情况下，最好适当的加入一定比例的细集料。细集料具有填塞内部空隙的作用，因此，对其用量要进行严格的控制，避免透水性受到影响。在确定水泥的用量和水灰比之后，可以根据试验得到的水泥砂浆密度，结合预先设定的有效空隙率对细集料的用量进行准确的计算。

2.2 水泥用量的确定

透水水泥稳定碎石的强度和许多方面的因素存在联系，例如水灰比、密实度、自身空隙分布情况等，复杂性较高。因此对于水泥的用量，要结合推荐范围，综合空隙率、强度值等多方面因素进行综合分析后得出。下表为透水水泥稳定碎石水泥用量的参考值。

透水水泥稳定碎石水泥用量的参考值 表1

2.3 用水量的确定

透水水泥稳定碎石的用水量直接影响着材料材料的强度和施工流淌情况，因此必须进行合理的设定。在具体设计过程中，在确定用水量时，一方面要避免低强度高流态水泥浆体的产生，另一方面则要考虑到混凝土的和易性以及经济性，因此应该尽量以材料的强度为参考进行用水量的确定。

2.4 外加剂的选择

使用外加剂能够起到改善材料性能的作用，是满足材料特殊性能要求的有效手段。在透水水泥稳定碎石设计中，高强度和透水性是两个必须考虑的重要因素，因此外加剂的选用也要从这两个方面性能的加强入手，保障外加剂种类的用量的合理性。使用外加剂的具体目标为降低水灰比以及减少水泥浆体流淌，因此在透水水泥稳定碎石设计中，应该选用减水剂以及增稠剂两种类型的外加剂。

3 透水水泥稳定碎石配合比优化

在透水水泥稳定碎石材料设计的过程中，一般情况下在强度性能方面很少出现问题，问题主要集中在有效透水空隙方面，例如粗集料骨架空隙率较小或是透水性不满足要求。具体的优化完善措施包括以下几个方面。

3.1 对透水水泥稳定碎石的级配进行适当调整

具体的调整方法主要包括3点：选择粒径较大的级配类型；对粗集料各档的通过率进行适当的调整；适当的减少细集料的使用量。通过上述三种措施的单独或是综合应用，可以有效实现材料设计的既定目标。

3.2 对水泥的使用量进行调整

在透水水泥稳定碎石设计过程中，满足其性能要求的水泥用量参数并不是固定的数值，是在综合考虑强度和空隙率的情况下得到一个范围值。因此在进行水泥用量确定的过程中，可以采用分组的方式进行对照试验，尽可能的掌握水泥用量的最小值。在此基础上进行适当的提升，这对于实际工程施工质量的控制具有十分重要的意义。

3.3 水灰比的调整

在水灰比确定之后，要进行拌合试验，对集料表面的水泥浆体形貌以及细集料的离析流淌情况进行细致的观察。在对水灰比进行调整的过程中，除了对单位水泥用水量进行调整之外，还可以通过使用外加剂的方式改善材料的各项性能。如果通过调整水灰比的方式无法使材料的强度和性能达到要求，可以考虑更换水泥的品种。

4 结语

综上所述，在进行透水水泥稳定碎石设计的过程中，必须同时考虑强度和空隙率两个方面的指标，通过本文的阐述和分析可以得到以下结论：透水水泥稳定碎石的材料设计参数主要包括抗压强度、有效空隙率以及渗水系数等方面，直接影响着路面的承载能力和排水性能；在具体设计的过程中，可以通过骨架空隙率对粗集料级配进行调整，同时综合细集料的应用，确定最合理的级配。

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