透水沥青混合料孔隙率与级配对其路用性能的影响

武琨璐　武雷　申少华　张宇弛　陶雅炆　孙嘉雯

摘要： 在建筑工程数量不断增多和材料种类日益多样的背景下，透水性沥青混合料因其具有较强透水性、防滑性及降噪性优势得到了广泛应用。本文主要对透水沥青混合料中孔隙率和级配对路用性能可能产生的影响进行深入化分析探讨。

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.

关键词： 透水沥青混合料；孔隙率级配；路用性能

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

中图分类号：U414 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）05-0088-02

0 引言

从根本上来说，透水沥青混合料主要就是由单一形式级配、水泥、水、骨料及添加剂等组合而成，在经过一系列特殊加工手段后形成具有众多孔隙特点的轻质混凝土结构，而在近几年自然灾害频繁发生背景下，透水沥青混合料因具备较强透水、透气性能而逐渐取得了广泛应用，不但能对自然灾害起到一定预防作用，还能适当补充地下水资源，大大提高人们出行舒适度感受。然而其在路面具体使用过程中也因种种因素对其实际性能产生了一定影响破坏，如孔隙率、级配的变化等，在此主要针对透水沥青混合料展开具体实验操作，基于工程项目实际情况准确发现路用性能影响情况，为透水性能的有效保证提供帮助作用。

1 原材料实验探索

1.1 原材料性能阐述

本次实验主要采取原材料为P.O型号42.5级普通类型硅酸盐水泥，骨料则主要采用某石料厂生产花岗岩碎石结构。一般不同粒径大小骨料其性能也是存在较大差距，具体如表1所示。

另外，该次实验操作主要使用减水剂为某企业生产的聚羧酸缓凝高性能类型减水剂，向其中掺入0.3%时其减水率实际可达到24%左右，水资源通常都会采用自来水。

1.2 施工工艺及养护手段

在该次实验操作过程中所采用的搅拌方式主要为集料表面包裹法，具体是先向搅拌机设备中放入70%左右水资源和全部骨料，将其搅拌约至一分钟后再向其中放入50%左右水泥和减水剂，再继续搅拌1分钟后将剩余所有水泥和剩余30%水资源统统投入其中，直至等到搅拌2分钟为止。同时构件制作主要通过压制法让其逐渐成型，如将搅拌物体放入到静压成型模具结构之中，利用压力及对其进行压力增加，保证其恒压时间处于10s左右。除此之外，相关研究人员还需要对试件尺寸大小进行合理控制，如保证其直径为120mm、高度在100mm左右，进而在后期实验操作过程中便不用再将试块取出。尤其需要注意的一点就是通常在试件成型之后还需要对其展开标准模式养护24小时之后方可拆模，拆模之后将其放置到养护室内展开试用操作。

1.3 实验研究内容

在该次实验操作过程中，相关研究人员还需充分考虑到所有可能对实验结果产生影响的因素，具体包括以下幾点：第一，骨料粒径和级配。在实验操作展开期间，要对其中所涉及到的骨料及级配有效控制，如可将水灰比设定为0.3、集灰比设定为3.8，并且还要分别采用粒径尺寸大小不同骨料进行沥青混合料搅拌，从而能够在不改变粒径骨料百分比情况下展开粒径的级配实验。第二，孔隙率。该次实验操作主要通过体积法来进行配合比设计工作，将骨料粒径尺寸大小合理控制在4.76-9.7mm范围之间。孔隙率则控制在10-30%之间，将其共同划分成五组结构，分别通过水泥比和集灰比的不同比例调整来制作出孔隙率不同试块结构，但如果集灰比相同，那么水灰比之间存在差距也会缩小。第三，堵塞物质和粒径。在具体实验操作过程中，将孔隙率为20%的试块结构作为主要研究对象，将其透水系数合理约束在15.79-16.23mm/s之间，并且还要积极选取不同粒径大小黏土、泥土及砂砾展开不同物质堵塞后透水性能变化情况的准确测试，然后再将其按照4：1比例进行混合搅拌，取出部分涂抹在堵塞表面位置，紧接着再用橡胶锤对其轻轻拍打，如此循环反复8-10次之后通过PCP模拟实际堵塞情况。除此之外需要注意一点便是在养护工作顺利结束之后，工作人员还要准确测量出不同试块实际透水系数，并将试块放置于高压水枪冲洗层面便于准确统计不同堵塞物质穿透率。

2 实验结果研究分析

2.1 骨料粒径和级配对透水沥青混合料路用性能影响

根据相关调查分析可以发现，透水沥青混合料技术指标与骨料粒径尺寸大小有着密切联系，通常粒径尺寸较大骨料出现抗压强度下降的主要原因在于粒径增大条件下，各骨料之间的切合点却是逐渐减少，容易导致彼此之间粘结力和摩擦力大幅度下降，但其实际透水性能却会大大提升，主要因为骨料粒径大小将直接决定着透水沥青混合料孔隙率变化情况。同时形成一定模型的透水沥青混合料也会由原来结构密实逐渐向结构松散状态过渡，这样一来孔隙率便也会随之增加，而水流运行期间所产生摩擦力将会大大降低。

2.2 孔隙率对透水沥青混合料路用性能影响

根据上述相关实验分析可以将透水性能和孔隙率存在关系通过以下方式进行表达，具体如图1所示。endprint

從图1可以了解到，两者逐渐呈现出较为突出幂函数关系，具体可将透水系数和孔隙率关系表示如下：K=，R2=0.9937，其中沥青混合料透水系数会在孔隙率增大背景下而逐渐扩大，导致这种现象出现的根本原因在于水流在穿过沥青混合料结构时，会与空隙墙壁和水流内部产生一系列摩擦情况，从而逐渐致使其能量面临消失问题。除此之外，如果孔隙率空间较小，那么空隙贯通内径也就愈加曲折，大大延长水流穿过时间，进而致使能量大量消耗，并且在孔隙率增大条件下，孔隙数量也会相应增加，这样一来水流面积便会大大扩大，水流期间面临摩擦阻力却会减小，致使水流速度加快。

2.3 堵塞物质类型及粒径大小对路用性能影响

通常在PCP建立完成之后，城市地面交通及地表径流所产生大量泥沙会致使空隙逐渐出现堵塞情况，而PCP含有透水系数也会面临性能大量消失问题。根据相关调查显示，一般堵塞物质粒径大小均在2.35mm以下，其中较大粒径堵塞物质在工作人员定期清扫时便会被有效处理，剩余一些粒径尺寸较小堵塞物质便会逐渐嵌入到路面运行孔隙之中，并且粒径尺寸越小其嵌入深度越深，进而不但导致水流运行速度大大降低，还会对透水性能产生一定不利影响。同时由于黏土是一种砂砾较少的土壤类型，其具有较强可塑性特点，一旦通过物体或是人们镶嵌在孔隙中便会很难清理出来，这样一来当路面存在积水时，其只能通过黏土物质缓缓下渗，致使透水性能大大减弱。由此可以发现，路面结构如果长期受到黏土等物质堵塞，将会对其透水性能带来巨大影响破坏，需要及时采取相应对策有效解决，从而才能促使路用性能达到最佳状态。

3 结束语

总而言之，基于上述实验结论可以充分明确，沥青混合料透水性能和力学性能在一定程度上受到粒径大小、孔隙率及级配等因素影响，对于孔隙率来说，在其增大条件下，透水系数也会大大提升，其二者属于密切幂函数关系；而对粒径级配来说，不同类型堵塞物体对沥青混合料透水性能影响程度也是各不相同，但总体来说都会致使透水性能逐渐下降，因而就需要相关人员能够及时对其展开清理工作，从而使其具备良好透水性能，能够实现路用性能最佳效果。

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