CN107268371A - 一种透水式水泥稳定碎石材料及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种透水式水泥稳定碎石材料及其施工方法，是采用连续级配的形式，用有效空隙率及渗水系数作为双控制指标，确定碎石级配范围和粘结料的掺量，粘结料采用水泥与粉煤灰配比混合，在有效透水的同时满足基层强度要求。本发明可以在非机动车道和人行道进行铺设，结合透水的沥青混凝土，能顺利排除路面雨水，同时能够满足道路基层的强度要求，延长道路基层的使用寿命。本发明采用有效孔隙率和渗水系数控制透水性，承载能力强，排水效果好，节能环保。

Description

一种透水式水泥稳定碎石材料及其施工方法

技术领域

本发明涉及城市道路工程的施工工艺，尤其涉及一种透水式水泥稳定碎石材料及其施工方法。

背景技术

随着经济的发展，国家越来越注重节能减排，近几年，“海绵城市”这个新名词出现在了人们的脑海中。在城市道路的路基层中引入透水式的水泥稳定碎石，雨水经过渗透后可有效的补充地下水，还不影响正常的使用功能。

透水式水泥稳定碎石基层对材料的孔隙率和透水性的具有双控指标的要求，既要满足透水性，又要满足基层的强度要求。现有技术中的透水式水泥稳定碎石材料的级配方式以及施工方法，要么无法满足道路基层的透水性，经常形成积水，要么就是无法保证道路基层的强度，使用寿命短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种透水式水泥稳定碎石材料及其施工方法，可以在非机动车道和人行道进行铺设，结合透水的沥青混凝土，能顺利排除路面雨水，同时能够满足道路基层的强度要求，延长道路基层的使用寿命。本发明采用有效孔隙率和渗水系数控制透水性，承载能力强，排水效果好，节能环保。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种透水式水泥稳定碎石材料，是采用连续级配的形式，用有效空隙率及渗水系数作为双控制指标，确定碎石级配范围和粘结料的掺量，粘结料采用水泥与粉煤灰配比混合，在有效透水的同时满足基层强度要求。

所述碎石级配范围为：0.075mm筛孔对应的质量通过率为0～3％，4.75mm筛孔对应的质量通过率为8～15％，9.5mm筛孔对应的质量通过率为25～35％，19mm筛孔对应的质量通过率为55～65％，26.5mm筛孔对应的质量通过率为70～80％，31.5mm筛孔对应的质量通过率为80～100％。

所述碎石级配范围为：0.075mm筛孔对应的质量通过率为0～2％，2.36mm筛孔对应的质量通过率为0～5％，4.75mm筛孔对应的质量通过率为0～10％，13.2mm筛孔对应的质量通过率为25～60％，26.5mm筛孔对应的质量通过率为90～100％。

所述水泥的掺入量按质量百分比算为级配碎石干质量的8～12％，所述粉煤灰的掺入量不大于水泥掺入质量的20％，水胶比为0.35～0.45。

一种透水式水泥稳定碎石材料的施工方法，具体方法如下：

1)拌和与运输

a)拌合时间为：15s～20s；

b)按照水胶比计算设计用水量，拌和时混合料的用水量比设计用水量高1％～2％；

c)在成品拌合料皮带运输时，采用水平皮带运输，避免水泥净浆损失和混合料在皮带上打滑；

2)摊铺与整平

试铺前按照1.35的松铺系数挂线，在摊铺前将下基层表面洒水湿润，以补充水泥的水化反应用水；

3)碾压

摊铺厚度控制在8-10cm，采用8t双钢轮压路机静压1遍，再采用14t单钢轮压路机开振碾压两遍，然后用8t双钢轮压路机静压1遍；碾压过程中保持钢轮表面湿润来解决粘轮问题，但水分不能过多，以不冲刷水泥浆为准；

4)养生

养生时间不少于7天，养生期间始终保持表面湿润。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)采用有效空隙率和渗水系数双指标控制渗水性能，有效空隙率是检测能流出水的空隙，渗水系数是检测渗水的速度，用这两种指标控制，能更好的反应其透水程度，确保了制得的水泥稳定碎石基层材料具备更高的承载力和排水性能，其级配范围容易得到满足，一般水稳机械就可以进行生产，在不增加投入的情况下，增加了路面的排蓄水功能，提高了路面雨天行驶的安全性。

2)通过改善级配碎石的级配组成范围，在保证其承载力的情况下，增加结构的有效空隙率，使其具有良好的排水功能，同时，较大的空隙率还可有效地减少结构层的收缩、温缩反射裂缝。

3)透水式水泥稳定碎石路面基层材料一方面具有较强的排水性能，增加了路面的排蓄水功能，提高了路面雨天行驶的安全性；另一方面也降低了沥青混凝土路面的反射裂缝，降低了路面的维修费用，提高了社会经济效益。

4)相比常规的水泥稳定碎石，本发明级配碎石筛分选用间断式筛孔，提高碎石基层的透水性能。粘结料中由一定比例的粉煤灰代替水泥组成，即降低成本，又达到很好的和易性，在保证基层强度的同时，有助于提高碎石基层的透水性能。

5)本发明具有承载能力强，排水效果好，应用性广的特点，同时节能减排，在城市道路建设工程中有很好的推广价值。

附图说明

图1是实施例1的级配曲线图。

图2是实施例2的级配曲线图。

图中：横坐标为筛孔尺寸，纵坐标为通过率；系列4为通过率上限，系列3为通过率下限，系列2为通过率中值，系列1为实际筛分曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

一种透水式水泥稳定碎石材料，是采用连续级配的形式，用有效空隙率及渗水系数作为双控制指标，确定碎石级配范围和粘结料的掺量，粘结料采用水泥与粉煤灰配比混合，在有效透水的同时满足基层强度要求。

所述碎石级配范围为：0.075mm筛孔对应的质量通过率为0～3％，4.75mm筛孔对应的质量通过率为8～15％，9.5mm筛孔对应的质量通过率为25～35％，19mm筛孔对应的质量通过率为55～65％，26.5mm筛孔对应的质量通过率为70～80％，31.5mm筛孔对应的质量通过率为80～100％。

所述碎石级配范围为：0.075mm筛孔对应的质量通过率为0～2％，2.36mm筛孔对应的质量通过率为0～5％，4.75mm筛孔对应的质量通过率为0～10％，13.2mm筛孔对应的质量通过率为25～60％，26.5mm筛孔对应的质量通过率为90～100％。

所述水泥的掺入量按质量百分比算为级配碎石干质量的8～12％，所述粉煤灰的掺入量不大于水泥掺入质量的20％，水胶比为0.35～0.45。

一种透水式水泥稳定碎石材料的施工方法，具体方法如下：

1)拌和与运输

a)拌合时间为：15s～20s；

本法明对水稳拌合站进行了改进，将搅拌锅长度加长，同时减小搅拌尺叶片间距，从而将搅拌时间延长了10秒钟，通过延长拌合时间来解决混合料对水量的敏感度。(原搅拌锅长度为3米，搅拌尺叶片间距为300mm；现搅拌锅长度4.5米，搅拌尺叶片间距为150mm)。

b)透水式水泥稳定碎石孔隙率大，水分散失快，按照水胶比计算设计用水量，拌和时混合料的用水量比设计用水量高1％～2％；

c)在成品拌合料皮带运输时，采用水平皮带运输，避免水泥净浆损失和混合料在皮带上打滑；

d)成品拌合料直接卸入自卸汽车，根据水泥的凝结时间及现场的气候条件控制运输时间，注意勿使运输距离过长，防止水分蒸发或水泥初凝；混合料运输过程中必须覆盖，以防水分散失。

2)摊铺与整平

试铺前按照1.35的松铺系数挂线，在摊铺前将下基层表面洒水湿润，宏观上满足表面湿润，以补充水泥的水化反应用水；

3)碾压

如果压碎石料，会堵塞孔隙，强度和孔隙率降低，影响其路用性能。为达到更好的保证透水性能，本发明采用以下碾压方式：摊铺厚度控制在8-10cm，采用8t双钢轮压路机静压1遍，再采用14t单钢轮压路机开振碾压两遍，然后用8t双钢轮压路机静压1遍；碾压过程中保持钢轮表面湿润来解决粘轮问题，但水分不能过多，以不冲刷水泥浆为准；

4)养生

透水式水泥稳定碎石施工结束经检验压实度等指标后，立即覆盖养生。养生时间不少于7天，养生期间始终保持表面湿润。养生可采用土工织物、塑料薄膜或麻袋片覆盖养生，防止水分散失，应避免表面干燥或忽干忽湿，以保证水泥充分水化。

因排水基层有较大的空隙率，为保证其排水功能，在面层施工前禁止开放交通，以避免排水基层表面空隙被尘土杂物堵塞，影响排水效果。

对于透水式水泥稳定碎石的渗水系数的测试，使用了沥青路面使用的路面渗水仪进行透水性能检测，该方法贴近实际，原理简单，易于操作。本发明的渗水系数为690(ml/min)-650(ml/min)。

本发明用粉煤灰替代部分水泥，粉煤灰掺量不大于水泥掺入质量的20％。在大规模生产时，能节省水泥用量，减少成本，并不影响强度，经过试验，强度能达到4.0MPa以上，保证使用功能。同时粘结料中掺入粉煤灰有助于透水式水泥稳定碎石材料的透水性，更适用于“新型海绵城市”路面基层的要求，经济性强。

实施例1：一种透水式水泥稳定碎石材料混合料级配见表1；

表1：最大粒径31.5mm透水水泥稳定碎石配合比计算表

通过图1可以很直观的看出级配情况：系列1实际筛分曲线在系列4和系列3两条线内，即在级配范围内。

水泥掺入量为级配碎石干质量的8％，粉煤灰掺入量为级配碎石干质量的1％，水胶比为0.4，无侧限抗压强度试件Ra＝4.1MPa，试件有效空隙率为19.4％，渗水系数为690(ml/min)，适用非机动车道、人行道。

实施例2：一种透水式水泥稳定碎石材料混合料级配见表2；

表2：最大粒径26.5mm透水水泥稳定碎石配合比计算表

通过图2可以很直观的看出级配情况：系列1实际筛分曲线在系列4和系列3两条线内，即在级配范围内。

按照最大粒径26.5mm配制，水泥掺入量为级配碎石干质量的10％，粉煤灰掺入量为级配碎石干质量的2％，水胶比为0.45，测得无侧限抗压强度试件Ra＝4.4MPa，试件空隙率为18.5％，渗水系数为620(ml/min)，适用非机动车道、人行道。

实施例中采用P·S·A32.5水泥，粉煤灰采用国标二级标准。

由于透水式水泥稳定碎石材料设计需要同时满足渗水系数和有效空隙率两个指标的要求来控制渗水的性能，另外，通过试验检测无侧限抗压，可以满足非机动车道和人行道使用，能实现其承重与排水的双重性能要求。另外，用2500ml的喷壶，将喷嘴调成柱状水流，向透水水稳试件不间断浇水，明显有水流从试件下方流出。本文提出的试验方法贴近实际工况、简便易行。在使用透水水泥稳定碎石时，应在级配范围内，本级配范围为专有技术，未经同意不得私自使用。

Claims (5)

1.一种透水式水泥稳定碎石材料，其特征在于，是采用连续级配的形式，用有效空隙率及渗水系数作为双控制指标，确定碎石级配范围和粘结料的掺量，所述粘结料采用水泥与粉煤灰配比混合，在有效透水的同时满足基层强度要求。

2.根据权利要求1所述的一种透水式水泥稳定碎石材料，其特征在于，所述碎石级配范围为：0.075mm筛孔对应的质量通过率为0～3％，4.75mm筛孔对应的质量通过率为8～15％，9.5mm筛孔对应的质量通过率为25～35％，19mm筛孔对应的质量通过率为55～65％，26.5mm筛孔对应的质量通过率为70～80％，31.5mm筛孔对应的质量通过率为80～100％。

3.根据权利要求1所述的一种透水式水泥稳定碎石材料，其特征在于，所述碎石级配范围为：0.075mm筛孔对应的质量通过率为0～2％，2.36mm筛孔对应的质量通过率为0～5％，4.75mm筛孔对应的质量通过率为0～10％，13.2mm筛孔对应的质量通过率为25～60％，26.5mm筛孔对应的质量通过率为90～100％。

4.根据权利要求1所述的一种透水式水泥稳定碎石材料，其特征在于，所述水泥的掺入量按质量百分比算为级配碎石干质量的8～12％，所述粉煤灰的掺入量不大于水泥掺入质量的20％，水胶比为0.35～0.45。

5.一种如权利要求1所述的透水式水泥稳定碎石材料的施工方法，其特征在于，具体方法如下：

1)拌和与运输

a)拌合时间为：15s～20s；

b)按照水胶比计算设计用水量，拌和时混合料的用水量比设计用水量高1％～2％；

c)在成品拌合料皮带运输时，采用水平皮带运输，避免水泥净浆损失和混合料在皮带上打滑；

2)摊铺与整平

试铺前按照1.35的松铺系数挂线，在摊铺前将下基层表面洒水湿润，以补充水泥的水化反应用水；

3)碾压

摊铺厚度控制在8-10cm，采用8t双钢轮压路机静压1遍，再采用14t单钢轮压路机开振碾压两遍，然后用8t双钢轮压路机静压1遍；碾压过程中保持钢轮表面湿润来解决粘轮问题，但水分不能过多，以不冲刷水泥浆为准；

4)养生

养生时间不少于7天，养生期间始终保持表面湿润。