多孔混凝土排水基層研究

第四章研究認為聚合物乳液能夠改善混凝土的力學性能及耐久性，從而更好地滿足普通道路路面路用性能的要求。在普通水泥砂漿內部，水泥石與集料界面存在許多裂縫、缺陷，而摻加聚合物的改性水泥砂漿內部則很少看到明顯的裂縫。水泥砂漿中裂縫缺陷產生的主要是由水泥水化水分的減少而產生的收縮引起的，在普通砂漿中加入聚合物后，聚合物顆粒與水泥相互交聯(lián)形成空間網(wǎng)絡結構，并能夠填充因水分散失而產生的孔隙，改善了砂漿的內部結構，在一定程度上改善了砂漿強度等相關性能[3,4]。主要作用機理有以下幾個方面：①形成網(wǎng)絡互穿結構在普通水泥砂漿中，水化生成的水化硅酸鈣（C-S-H）之間以棒條型或針狀的鈣礬石晶體相連，且纖維狀的和針狀的鈣釩石晶體相互交聯(lián)，形成不連續(xù)的網(wǎng)絡結構。而聚合物的加入可以促進水泥砂漿中連續(xù)網(wǎng)架結構的形成，由于聚合物的摻入成膜，包裹水泥砂漿的水化產物和未水化水泥顆粒，且網(wǎng)狀聚合物膜結構逐步形成；隨著聚合物摻量的增加及水泥水化的不斷進行，聚合物逐漸形成不連續(xù)的薄膜，并且在相關物理化學作用下與水泥水化產物相互交聯(lián)貫穿，形成空間網(wǎng)絡結構，不僅改善了水泥砂漿的內部結構，而且還逐漸形成了聯(lián)結強度[5]。②改善界面過渡區(qū)普通砂漿在水化產物和集料界面處存在明顯的微裂紋絡及孔隙缺陷，并且存在許多針狀和纖維狀的AFT（鈣礬石，高硫型水化硫鋁酸鈣）和AFM（單硫型水化硫鋁酸鈣）

晶體。向水泥砂漿中摻入聚合物后，聚合物開始呈現(xiàn)間斷的網(wǎng)狀且包裹界面區(qū)的針狀和纖維狀的AFT和AFM晶體，界面區(qū)的微裂縫被填充后而逐漸減少。隨著聚合物的不斷摻加，聚合物膜與水泥水化產物結合形成不連續(xù)且較完整的空間網(wǎng)狀結構，聚合物浸潤、滲透在界面區(qū)面并包裹水泥水化顆粒，形成網(wǎng)絡交聯(lián)結構，孔隙減少并以圓孔形式存在，過渡區(qū)被C-S-H與聚合物填充，結構致密性改善，強度提高。第五章）計算初步配合比（1）確定目標空隙率及試配強度①目標空隙率根據(jù)當?shù)亟邓囟鹊葰庀笏馁Y料，確定合理的目標空隙率。

多孔混凝土設計有效空隙率范圍一般為20％～30％。②試配強度根據(jù)本文中配合比設計指標研究結果，按表5-2確定多孔混凝土基層7D抗壓強度的設計值，據(jù)式（5.4）確定試配強度。

（5.4）式中：——多孔混凝土7D試配抗壓強度，MPA；

——多孔混凝土7D設計抗壓強度，MPA。在進行路面結構設計時，多孔混凝土基層的設計指標一般為彎拉強度。前期研究發(fā)現(xiàn)，多孔混凝土抗壓強度與彎拉強度之間具有良好的相關性（詳見第四章），可將彎拉強度換算成抗壓強度后，再根據(jù)式（5.4）確定試配強度

。（2）確定集料用量

首先根據(jù)現(xiàn)有集料情況，結合空隙率和強度要求，利用與多孔混凝土成型相同的方式，即插搗法法測得該種級配設計中集料的搗實密度。根據(jù)式5.2和目標空隙率

，反算粗集料用量比，具體見式（5.5）。在此基礎上，根據(jù)式（5.1）和粗集料用量比，確定多孔混凝土的集料用量，具體見式（5.6）。（5.5）（3）確定水泥用量根據(jù)多孔混凝土7D試配抗壓強度，由前述正交試驗已得出多孔混凝土強度與集料級配及水泥用量的相關關系式（5.3），可得配合比設計中單位體積內水泥用量如式（5.7）所示。（R=0.9534）（5.7）式中：—單位體積內水泥用量，KG/M3；—多孔混凝土7D試配抗壓強度，MPA；—混合料中粗集料密度，KG/M3。（4）確定用水量及合理水灰比根據(jù)第三章中多孔混凝土的工作性評價等級表3-2，按照“優(yōu)”的等級標準選取CSFI數(shù)值（范圍11-17），原則上粗集料搗實密度較大時選高值，密度較小時選低值，把此時的CSFI數(shù)值記為。表3-2CSFI工作性評價等級表CSFI<44≤CSFI<77≤CSFI<1111≤CSFI<1717≤CSFI<20﹥20不滿足要求合格良好優(yōu)良好不滿足要求根據(jù)數(shù)值和第三章中式（3.6），反算用水量，具體見式（5.8）。（5.8）式中：—單位體積內用水量，KG/M3；—混合料中粗集料密度，KG/M3,；—單位體積內水泥用量，KG/M3。2）提出基準配合比前述初步配合比是參照經(jīng)驗公式確定的初步材料用量，同材料的實際情況存在一定差異。因此，需通過試驗對配合比進行適當?shù)恼{整。①試拌按上初步配合比得到的材料用量，配制不少于15L的多孔混凝土混合料。試配試驗用的原材料，要與實際工程所用的材料一致。粗集料的稱量以自然風干狀態(tài)為基準，即含水率小于0.5％。如用非干燥粗集料配制，實際用水量應扣除粗集料的含水量，集料值應相應增加。②觀察含水量觀察新拌多孔混凝土混合料含水量情況。如果水泥漿能夠均勻包裹在粗集料顆粒表面，沒有出現(xiàn)漿體下滴的現(xiàn)象，手捏成團不分散，有微少漿體擠出，而且顆粒有類似金屬的光澤，成型后試件底部沒有漿體堵塞孔隙的現(xiàn)象，說明含水量滿足要求。否則，應重新調整用水量，保證水泥充分水化。目測法觀察完畢后，通過第三章所述工作性評價試驗，得到CSFI指標的大小，并將該數(shù)值記為。按照第三章中所述工作性評價方法，確定新拌多孔混凝土材料的工作性等級。若滿足工作性要求，則將此水灰比定為基準水灰比。③確定最佳水灰比基準水灰比確定之后，保持粗集料和水泥用量不變，選定幾組不同的水灰比（變化幅度0.02）分別拌制多孔水泥混凝土，制備試件，標準養(yǎng)生后分別測其7D抗壓度，將最大強度所對應的水灰比作為最佳水灰比。④提出基準配合比確定最佳水灰比之后，進一步提出基準配合比。3）確定試驗室配合比①制備試件、檢驗

強度和有效空隙率

按基準配合比，保持水灰比不變，以初選單位水泥用量為中心，按10～15KG/M3增減幅度選定2～4個水泥用量，配制幾組不同配合比的多孔混凝土混合料，制備抗壓強度試件，并測定其毛體積密度。標準養(yǎng)生后，進行7D抗壓強度和空隙率測試。

②

確定試驗室配合比

通過調整得到符合強度和空隙率要求的配合比后，還應按多孔混凝土的實測密度校正其計算密度。校正系數(shù)δ為實測密度與計算密度之比值。各項材料用量均乘以校正系數(shù)δ，即可定出試驗室配合比，即設計配合比。4）換算施工配合比

試驗室配合比

是按集料在自然風干狀態(tài)的集料計算而得。施工現(xiàn)場的粗集料含水量經(jīng)常變化，因此需根據(jù)集料的實際含水量對試驗室配合比進行調整。實際用水量應扣除集料中的水分，并根據(jù)此扣除的水分補足集料用量，由此得到現(xiàn)場的施工配合比。第六章多孔混凝土基層施工工藝與質量控制6.2.1施工準備工作（1）施工準備工作注意事項①根據(jù)《公路路面基層施工技術規(guī)范》（JTJ034）的要求完成下承層施工，檢測各項指標應滿足規(guī)范要求。②加鋪防水卷材的下承層應具有足夠的強度和穩(wěn)固性，表面應平整、密實、無浮塵。對下承層進行徹底的清掃，使其無塵土無廢渣，同時恢復路線中線，按設計寬度標出兩側邊線，保證攤鋪寬度。③不同粒徑的集料相鄰存放時應設置隔離設施，嚴禁混雜。④施工前，施工現(xiàn)場應嚴格斷交。（2）施工機械設備配置①主要配備多孔改性水泥混凝土攪拌站、整形石料篩分機、瀝青灑布車、攤鋪機、運輸車輛、防水卷材熱熔焊接機等機械。②攪拌站的配置攪拌設備采用電腦程序自動控制的水泥混凝土攪拌站，產量不小于400T/H，并配置石料水洗篩和水膠溶液配制罐，其中水洗篩采用雙層振動篩。③攪拌場設置攪拌場設置按照相關技術規(guī)范、管理處和省廳標準化要求執(zhí)行。攪拌站宜設置在攤鋪路段的中間位置。

攪拌站內部布置應滿足原材料儲運、混凝土運輸、供水、供電等使用要求，并盡量緊湊，減少占地。確因地形條件限制，料場面積不足時，可在攪拌站附近設置石料儲備轉運場。

混凝土攪拌站應解決攪拌、清洗、用水的供應，并保證水質。水源供水量不足時，攪拌站宜設置體積不小于250～500M3的蓄水池，所蓄的水量應至少滿足半天以上

攤鋪施工的需要。在施工前，應儲備足夠的石料滿足施工需要。料場應建在地勢較高，排水通暢的位置，其底部應采用膠凝材料處理或水泥混凝土硬化處理，嚴禁料堆積水和泥土污染。不同規(guī)格的石料之間應有隔離設施，嚴禁混雜。攪拌樓應設相對獨立的運料進出口，并有臨時停車場。攪拌樓應設置清洗污水排放管溝、積水滲水坑或清洗攪拌樓的廢水處理回收設施。粗集料在進入攪拌鍋之前須用清水沖洗干凈，進水口設在振動篩的上方。同時設置污水池及沉淀池，循環(huán)使用清水。沖洗石料的混水不能立即重復利用，應排入廢水處理設施進行處理。（3）鋪設防水卷材①在下承層上利用瀝宜工作參數(shù)（包括攤鋪速度、振搗頻率）和養(yǎng)生塑料薄膜覆蓋效果。（4）使全體工程技術、施工及設備操作人員熟悉并掌握各主要機械正確的操作要領和所有工序、工種正確的施工方法，檢驗全套施工工藝流程。（5）檢驗確定人工輔助施工的修整機具、工具、模具種類和數(shù)量等，按施工工藝要求確定施工組織形式和人員編制，明確人員職責，分工負責。（6）通過試鋪應建立健全混凝土原材料、基層各種技術指標的檢驗手段，熟悉檢驗方法，建立施工系統(tǒng)的全面質量管理體系。（7）確定

施工產量和進度，制訂施工進度計劃。（8）檢驗通訊聯(lián)絡和快速生產調度指揮系統(tǒng)。在試鋪中，施工單位應認真做好記錄，監(jiān)理工程師或質監(jiān)站應監(jiān)督檢查試驗段的施工質量，及時商定有關結果。試驗段鋪筑結束后，應由業(yè)主、施工單位和監(jiān)理會商討論試驗結果，提出改進意見和注意事項，施工單位應就各項試驗結果、改進措施和注意事項提出試驗路段總結報告。6.3.3施工中的質量管理與檢查

施工單位

應隨時對施工質量進行自檢。自檢混凝土原材料、混凝土拌合物和基層的檢測項目和頻率分別按下表的規(guī)定進行