山區(qū)公路貧混凝土透水基層的研究報告

1、.西部交通建設(shè)科技項目合同號：2001 318 788 31山區(qū)公路貧混凝土透水基層的研究項目研究報告簡本廣西壯族自治區(qū)交通科學(xué)研究所交通部公路科學(xué)研究所長沙理工大學(xué)廣西交通基建管理局廣西公路橋梁工程總公司2005年8月中文題名山區(qū)公路貧混凝土透水基層的研究英文題名Research on Permeable Lean Cement Base in Mountain Area交通編號項目來源交通部科技教育司單位編號合同號2001 318 788 31分類號項目起止年限2001年9月至2004年10月第一完成單位廣西交通科學(xué)研究所項目負(fù)責(zé)人譚 華（主任，高級工程師）報告撰寫人田 波田 波（副研究員

2、）譚 華周志剛（副院長，教授）周志剛項目主要參加人廣西交通科學(xué)研究所：譚華、梁軍林、覃潤浦、鄧家喜、張維軍、鄧廷權(quán)交通部公路科學(xué)研究所：田波、牛開民、夏玲玲、劉英、穆占領(lǐng)、張建華長沙理工大學(xué)：周志剛、李宇峙、張起森、邵臘庚、李強(qiáng)、張紅波、謝軍、敖星廣西交通基建管理局：李少軍、黃香健、譚洪河、黃世武廣西公路橋梁工程總公司：江羽習(xí)、龍永強(qiáng)主題詞路面 貧混凝土、透水、基層關(guān)鍵詞路面 透水、基層一、概述隨著公路運輸?shù)陌l(fā)展，公路建設(shè)從東部沿海地區(qū)向西部山區(qū)延伸已成為必然，許多針對山區(qū)公路的關(guān)鍵技術(shù)問題有待研究解決，其中如何做好山區(qū)公路路面內(nèi)部排水問題是當(dāng)前迫切需要解決的技術(shù)課題之一。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，使用一年以

3、上的高速公路，不管是采用柔性路面、半剛性路面、剛性組合式路面還是剛性路面，都產(chǎn)生了程度不同的水破壞。水破壞的數(shù)量和速度與公路沿線的降雨量大小有密切關(guān)系。在其他條件都相同的情況下，在我國南方潮濕多雨地區(qū)，路面的水破壞要比降雨量小的半干旱和干旱地區(qū)在數(shù)量上多得多，在速度上快得多。我國早期施工高速公路瀝青路面，雖然都采用型瀝青混凝土做面層，有的中面層也是型瀝青混凝土，但都未能避免水破壞現(xiàn)象；過去施工的水泥混凝土路面，水破壞現(xiàn)象十分嚴(yán)重，近期施工的高速公路水泥混凝土路面也開始出現(xiàn)水破壞現(xiàn)象。大量的路面損壞狀況調(diào)查和路面使用經(jīng)驗表明,進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水是造成或加速路面損壞的最重要原因之一。水泥混凝土

4、面層出現(xiàn)唧泥、錯臺和板底脫空等病害，使得路面整體結(jié)構(gòu)的使用性能迅速變壞，使用壽命大大縮短。在這種情況下，設(shè)置路面內(nèi)部排水系統(tǒng)，將滯留在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水分迅速排除路面和路基結(jié)構(gòu)以外，可以改善路面的使用性能、提高其使用壽命。對交通繁重的高速公路和一級公路，采用內(nèi)部排水設(shè)施所增加的費用，可以從使用壽命的增加和養(yǎng)護(hù)工作的減少中得到補(bǔ)償，根據(jù)普度大學(xué)的Mathis的測算，設(shè)透水基層的路面，其使用壽命要比為設(shè)的路面提高30（瀝青路面）和50（水泥混凝土路面）。人們已經(jīng)逐漸意識到設(shè)置排水基層的必要性，但由于對設(shè)置排水基層的路面結(jié)構(gòu)型式缺乏系統(tǒng)深入的研究，同時沒有一整套完善的設(shè)計理論及方法，人們在采用這種優(yōu)良

5、的路面結(jié)構(gòu)型式時缺乏信心，以至于長期以來設(shè)計方案較為單一，以半剛性基層路面結(jié)構(gòu)為主，缺乏針對性，有些路面早期損壞十分嚴(yán)重。山區(qū)公路所處的地理環(huán)境和設(shè)計特點，要求采用多種路面結(jié)構(gòu)形式，以確保路面的質(zhì)量。只有根據(jù)地理條件及充分考慮各種影響因素的設(shè)計才是好的方案，也是建造一條優(yōu)質(zhì)公路的先決條件。貧混凝土透水基層強(qiáng)度高、抗裂性好、無沖刷、具有快速排水能力降低水破壞和施工速度快的優(yōu)點，是一種性能優(yōu)良的路面基層結(jié)構(gòu)。深入開展貧混凝土透水基層的材料性能、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計以及施工工藝的研究，可以為貧混凝土透水基層路面結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工和大面積推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，充分發(fā)揮其良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。研究成果可用于水泥混凝

6、土路面和瀝青路面結(jié)構(gòu)，主要用于潮濕多雨地區(qū)和重載交通路段。因此，必須盡快開展這方面的研究工作，以適應(yīng)目前西部大開發(fā)公路建設(shè)形勢的需要。二、主要研究工作1、路面的排水能力研究1.1路表滲入率的研究采取常規(guī)方法，通過對國內(nèi)典型地區(qū)水泥混凝土路面和瀝青路面的現(xiàn)場滲入率進(jìn)行測試，得出以下結(jié)論：水泥混凝土路面的滲水能力與接（裂）縫的寬度，接縫料的完好程度、下臥層的透水能力等有關(guān)，其值可以在04000cm3/(h.cm)之間變化；瀝青路面的滲水能力和路面材料的孔隙率、裂縫的類型、裂縫的數(shù)量等有關(guān)，其值可以在01250cm3/(h.cm)之間變化。采用模擬降雨器模擬不同降雨強(qiáng)度進(jìn)行路面滲入率研究，得出在降雨

7、強(qiáng)度較大時，降雨量的95以上都隨地面徑流而流走，僅有少部分通過瀝青面層或裂縫滲入路面內(nèi)部的結(jié)論。在對不同滲入率確定方法分析的基礎(chǔ)上，建議采用1年一遇lh的設(shè)計降水強(qiáng)度值得0.330.50(瀝青路面)或0.500.67(水泥混凝土路面)作為路表設(shè)計滲入率。1.2滲透性試驗研究1.2.1研制了高精度滲透儀通過對現(xiàn)有滲透儀的分析，提出兩點改進(jìn)，一是引進(jìn)充氣氣囊，解決多孔材料在測試時存在的側(cè)壁滲漏問題，二是引進(jìn)微差壓計，提高了測試精度。該改進(jìn)滲透儀已獲得發(fā)明專利。1.2.2提出符合達(dá)西定律的滲透系數(shù)的測定水頭范圍為使不同孔隙率的透水材料的滲透系數(shù)的試驗結(jié)果具有可比性，進(jìn)行了符合達(dá)西定律的滲透系數(shù)的測定

8、水頭范圍的研究。研究中取了4個不同孔隙率的試件來做不同水力梯度和流速曲線，從而得到不同孔隙率滿足達(dá)西定律的水頭范圍。試驗表明孔隙率越大，滿足達(dá)西定律所要求的水頭越低。1.3路面實際排水能力的研究試件的排水能力并不代表路面的排水能力，為此在室內(nèi)采用足尺板來研究路面的實際排水能力。測試是在上游水頭恒定的條件下進(jìn)行。通過試驗發(fā)現(xiàn)，從上游到下游，水的滲流路徑是拋物線，而不是我們通常假設(shè)的等截面。水在多孔路面材料中的滲流行為服從杜布依公式。（1）當(dāng)基層底面的橫坡為0時，路面的排水能力如公式所示：它不服從達(dá)西定律，而是達(dá)西定律計算值的一半。（2）當(dāng)基層底面橫坡為S時，路面的排水能力如公式所示：1.4計算排

9、水能力時滲透系數(shù)的取值方法直接的方法，是通過實測足尺板的滲透系數(shù)，來作為計算路面排水能力的滲透系數(shù)K，但這種方法較為繁瑣。間接的方法，可通過對試件垂直滲透系數(shù)K的修正，來獲得計算路面排水能力的滲透系數(shù)K。這種方法的優(yōu)點是操作簡單，缺點是在物理意義不明確。試驗的關(guān)鍵在于在室內(nèi)對試件的垂直滲透系數(shù)進(jìn)行修正，使其在數(shù)值上等于路面足尺試驗板試驗所獲得的滲透系數(shù)。間接法建立排水能力用滲透系數(shù)K的具體步驟：第一步進(jìn)行足尺試驗板試驗得到滲透系數(shù)k；第二步對試驗板鉆芯，確定其確定室內(nèi)滲透系數(shù)k ；第三步 確定滲透系數(shù)k和試件滲透系數(shù)K/之間的修正系數(shù)A則K=A* k 在求得修正的滲透性系數(shù)后，可使用杜布依公式

10、推求路面的排水能力。1.5非穩(wěn)定流時的排水時間研究設(shè)計基層的排水能力涉及到排水時間，與排水時間有關(guān)的是材料的孔隙率和橫坡大小。為此，我們進(jìn)行了相同橫坡不同孔隙率時、以及相同孔隙率不同橫坡時，排水量與排水時間的關(guān)系試驗，結(jié)果表明，孔隙率越大或橫坡越大，排除相同水量所需的排水時間越短。對圖中數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸，有公式： （R2=98%，s2=0.148） 其中：U為排出水分總量百分比；t表示排走U時的時間，單位min；v為孔隙率。對圖中的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸，有如下回歸公式： （R2=0.048, s2=0.99） 其中，U為排出水分總量百分比；t表示排走U時的時間，單位min；s表示坡度。2、貧混凝土

11、透水基層材料設(shè)計方法研究2.1孔隙率的確定方法提出有效孔隙率采用抽真空的方法代替分層浸泡的方法，優(yōu)點在于可將試件內(nèi)的氣泡排除干凈，使結(jié)果更趨近于真值。對全孔隙率的測定，由于表干法、水中重法、蠟封法不適用，最現(xiàn)實的方法是采用體積法。研究同時采用圖像識別的方法來進(jìn)行孔隙率的測定，通過數(shù)碼相機(jī)，拍攝孔隙原圖，采用最大方差法二值分割，通過計算孔隙占截面的面積比例計算孔隙率。計算結(jié)果表明和實測結(jié)果接近。2.2試件成型方法的研究不同的成型方法對其多孔貧混凝土的滲透性、強(qiáng)度影響很大，所以對多孔貧混凝土透水基層材料的成型方法進(jìn)行系統(tǒng)研究。在室內(nèi)，我們共進(jìn)行了5種不同成型方法的試驗比較，采用3個指標(biāo)來評價成型方

12、法的適用性，分別是集料破碎率指標(biāo)、強(qiáng)度變異性指標(biāo)和孔隙率變異性指標(biāo)。表1 不同成型方法的比較成型方法破碎率強(qiáng)度變異性孔隙率變異性控制壓力大大大控制貫入深度大大大振動臺小大且隨時間增加強(qiáng)度減小小上置式振動小小小插搗小大小通過分析，發(fā)現(xiàn)采用上置式振動成型的方法成型得到的試件，集料破碎率小、強(qiáng)度變異性和孔隙率變異性均較小，同時上置式振動方法和現(xiàn)場振動機(jī)理相近，因此推薦采用上置式振動成型的方法成型多孔貧混凝土試件。2.3材料的級配研究為得到多孔結(jié)構(gòu)，可以通過以下兩個途徑：（1） 控制壓實度，即對材料不進(jìn)行充分壓實，使其保持一定量的孔隙。（2） 調(diào)整級配。在充分壓實的情況下，不同的級配有不同的孔隙率。

13、調(diào)整壓實度的方法不能充分發(fā)揮材料本身的特性，在經(jīng)濟(jì)上是不可取的。因此應(yīng)主要研究如何調(diào)整級配獲得透水基層材料。通過大量的室內(nèi)試驗研究，得出以下的多孔貧混凝土試件的全孔隙率的預(yù)測公式：式中：V試件的全孔隙率；VMA集料壓實后形成的間隙率；VCement水泥石的體積。2.4配合比設(shè)計方法研究2.4.1級配設(shè)計級配設(shè)計滿足以下三個原則：滲透系數(shù)符合要求、級配不離析、配制出的試件的抗壓強(qiáng)度符合要求。2.4.2水泥用量的確定 水泥漿的用量可以模仿瀝青混凝土計算瀝青膜的思路，建立不同水泥用量和級配之間的相關(guān)關(guān)系。假設(shè)每個集料上裹附的水泥漿膜厚度為一個確定值，那么比表面積總和與水泥膜厚度的乘積就是所用水泥漿的

14、體積，最后水泥漿的體積再乘以水泥漿的密度即為水泥漿的質(zhì)量。2.4.3水灰比的確定試驗表明在相同集灰比條件下，在一定范圍內(nèi)存在最佳水灰比使強(qiáng)度達(dá)到最大，但一般強(qiáng)度峰值并不明顯。所以尋找最佳水灰比的重點不是追求最大強(qiáng)度，而是追求良好的施工和易性和良好的裹附性。目前使集料表面帶有金屬光澤的水灰比是一個比較理想的水灰比。根據(jù)經(jīng)驗常用的水灰比一般為0.390.41之間。3、貧混凝土透水基層路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的研究3.1水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究3.1.1層間粘結(jié)問題的研究為防止路面水泥漿下滲堵塞排水基層的孔隙，在面層和基層間采取了層間隔離措施。為此進(jìn)行了室內(nèi)界面接觸直剪試驗，得出不同隔離狀態(tài)下正應(yīng)力與

15、剪應(yīng)力的關(guān)系曲線。從試驗結(jié)果可知，加設(shè)的隔離層對面層和基層間的層間結(jié)合狀況的影響較大，直接鋪筑時界面結(jié)合力最大，其次是新聞紙的隔離狀態(tài)。由于采取層間隔離措施，改變了水泥路面和基層的隔離狀況，現(xiàn)場采用足尺板進(jìn)行不同隔離狀態(tài)的頂推試驗，得到位移和頂推力曲線，現(xiàn)場頂推試驗為計算分析提供了依據(jù)。3.1.2水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)荷載應(yīng)力分析通過計算分析，得出以下幾個結(jié)論：(1)本研究的計算結(jié)果和規(guī)范計算結(jié)果接近；(2)層間結(jié)合式以基層底最大彎拉應(yīng)力為控制。層間分離時需同時以對混凝土面板底及透水基層底彎拉應(yīng)力進(jìn)行控制；(3)采用隔離措施時，計算狀態(tài)更接近于分離式。3.1.3溫度應(yīng)力計算通過研究獲得以下兩個成果

16、：(1)在計算溫度應(yīng)力系數(shù)時將水泥混凝土面層和貧混凝土基層的總厚度擴(kuò)展到0.4m以上。(2)考慮了基層切縫（有限尺寸板）和不切縫（無限大板）時的溫度應(yīng)力。對基層切縫和不切縫兩種情況，都給出計算公式：式中：為部分結(jié)合狀態(tài)下路面結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力；為溫度應(yīng)力計算系數(shù)，其值介于0和1之間；為光滑狀態(tài)下路面結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力；為完全結(jié)合狀態(tài)下路面結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力。3.2瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究研究對四種基層模量（2000，5000，10000，15000MPa）、四個基層厚度（10、15、20、25cm）、三種瀝青面層（5、10、15cm）進(jìn)行了連續(xù)和滑動兩種情況的計算分析。計算結(jié)果表明，對于設(shè)置貧混凝土透水基

17、層的瀝青路面，仍舊可采用常規(guī)的瀝青路面計算方法設(shè)計。4、貧混凝土透水基層的施工工藝與質(zhì)量控制技術(shù)研究4.1拌和工藝的研究4.1.1投料攪拌工藝對多孔貧混凝土強(qiáng)度的影響在孔隙率相差不多的情況下，裹漿法比常規(guī)普通攪拌法所得的強(qiáng)度要低，所以多孔貧混凝土仍采用普通攪拌工藝進(jìn)行拌和。4.1.2拌和時間對多孔貧混凝土強(qiáng)度的影響攪拌時間對強(qiáng)度有影響，建議根據(jù)攪拌機(jī)葉片行程來確定攪拌時間，施工中單臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)的攪拌時間為5090s，雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)的攪拌時間為3035s。4.2成型工藝的研究4.2.1振動成型工藝的研究(1) 頻率的影響在相同的激振力下，低頻高幅的振動方式只須較少的時間就可使混合料達(dá)到預(yù)

18、計的孔隙率，并獲得較高的抗壓強(qiáng)度。(2) 激振力的影響在相同的頻率下激振力越高，多孔貧混凝土試件的強(qiáng)度越高，激振力在5000N8000N之間可獲得較高的強(qiáng)度指標(biāo)值。(3) 靜面壓力的影響在相同的振動時間內(nèi)，隨著靜面壓力增大，多孔貧混凝土試件的孔隙率變小，即隨著靜面壓力的增大多孔貧混凝土試件的密度在增大；但靜面壓力不宜超過120kPa，否則會造成集料的大比例破碎進(jìn)而影響多孔貧混凝土試件的強(qiáng)度。(4) 振幅的影響大振幅會導(dǎo)致較高的破碎率，要達(dá)到相同的孔隙率，過低或過高的振幅都要較多的振動時間。振幅在0.9mm1.5mm的范圍內(nèi)時，各項指標(biāo)均較為合適。4.2.2靜壓成型工藝進(jìn)行了不同靜壓成型壓力下各

19、種級配混合料的破碎率試驗、振動成型與靜壓成型對多孔貧混凝土材料的影響試驗，結(jié)論為：(1)隨著成型壓力的增大，集料的破碎率明顯增大，因而須控制壓路機(jī)的噸位，以防止過重的壓路機(jī)碾碎集料，造成新鮮的破裂面而使材料的強(qiáng)度降低。(2)成型方法對材料強(qiáng)度的影響比材料級配變化帶來的影響要大。對不同的級配，振動壓實提高材料的抗壓強(qiáng)度和回彈模量的趨勢是相同的。4.3.延遲時間的影響隨著成型時間的延遲，試件的抗壓強(qiáng)度降低，并且強(qiáng)度損失幅度隨延遲成型時間的加長而增大。因此須針對貧混凝土強(qiáng)度的時效性進(jìn)行現(xiàn)場管理，盡量在拌和后2h內(nèi)完成多孔貧混凝土基層的碾壓成型工作。4.4現(xiàn)場質(zhì)量控制技術(shù)研究進(jìn)行了拌和物攪拌均勻性控制

20、、適宜的運輸方式和合理的運距、延遲時間的控制、適宜的攤鋪方法，減少材料離析現(xiàn)象和壓實的控制等幾個方面的研究并提出了相應(yīng)的對策。4.5養(yǎng)生方法的研究為研究室外環(huán)境對現(xiàn)場貧混凝土養(yǎng)生條件的影響，在室內(nèi)模擬不同風(fēng)速時材料的水分損失的規(guī)律，從而提出保證強(qiáng)度發(fā)展的養(yǎng)生措施。5、試驗路簡介5.1南壇試驗路南壇路位于南寧盆地內(nèi)，公路自然劃區(qū)為6。年平均降雨量1313.1mm，依托工程為A標(biāo)的石埠南互通，總長為3.187km。多孔貧混凝土透水基層設(shè)計厚度為20cm。5.2全黃路實體全州至黃沙河高速公路是國道主干線衡陽至昆明公路的重要組成部分，項目所在區(qū)域雨量充沛，全年平均降雨量1313.1mm，屬我國南部多雨

21、潮濕地區(qū)。實體工程樁號為 K9+760K10+210全幅，全長450米，路段為填方路堤，路基寬26m。5.3試驗路鋪筑結(jié)論通過多孔貧混凝土透水基層試驗路的鋪筑，以及排水性能試驗，全面驗證了多孔貧混凝土的材料要求與施工工藝研究成果，結(jié)果證明試驗路各項指標(biāo)符合基層的要求。6、貧混凝土透水基層材料性能研究6.1溶蝕試驗當(dāng)水分進(jìn)入基層后，在重車的作用下基層材料會因動水壓力的作用而產(chǎn)生溶蝕，基層材料中的Ca(OH)2逐步被溶出，從而導(dǎo)致基層材料的強(qiáng)度降低，甚至變?yōu)樗缮⒌奈矬w。從試驗結(jié)果可知，多孔貧混凝土材料的抗溶蝕性能最好。6.2抗沖刷試驗沖刷試驗結(jié)果表明，多孔混凝土的抗沖刷能力最好。6.3多孔貧混凝土

22、材料抗壓和抗折強(qiáng)度關(guān)系研究根據(jù)疲勞試驗過程中得到的數(shù)據(jù)，建立斷塊抗壓強(qiáng)度（15×15×15cm的立方體）、抗彎拉強(qiáng)度（55×15×15cm的抗折試件）以及水泥用量之間的回歸公式，水泥用量分別為220、200、180kg/m3。0.18 MPa ， R=75.4% n=60其中 為多孔水泥混凝土試件的抗折強(qiáng)度，MPa；為多孔水泥混凝土試件的抗折斷塊的抗壓強(qiáng)度，MPa；為水泥用量，kg。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，一般抗壓強(qiáng)度和試件的抗折強(qiáng)度之比的范圍在4.575.0之間，小于路用普通水泥混凝土試件抗壓強(qiáng)度和試件的抗折強(qiáng)度之比（7.010左右），可見多孔貧混凝土試件具有更

23、大的壓折比，顯示出很好的抗折性能。6.4抗壓強(qiáng)度的預(yù)估研究根據(jù)相關(guān)章節(jié)中對近80種級配進(jìn)行的研究，積累了大量級配、水灰比、水泥品種、集灰比和強(qiáng)度之間的關(guān)系。并采用逐步多元線性回歸的方法，判斷和強(qiáng)度最為密切相關(guān)的變量，最后再采用非線性回歸的方法建立多元非線性回歸方程。R85.7% ， S= 3.74MPa 6.5孔隙率和滲透系數(shù)之間的關(guān)系研究S=1.10 R=0.90，n=278。其中：k為滲透系數(shù)，在水頭差30Pa條件下測得；Va為試件的有效孔隙率。6.6全孔隙率和有效孔隙率的關(guān)系 R2=95.7% 6.7抗折回彈模量多孔貧混凝土的抗折回彈模量約在11000MPa左右。6.8 干縮分析試驗干縮

24、試驗表明多孔貧混凝土材料的干縮性能和貧混凝土性能接近。6.9飛散試驗為研究基層材料抵抗沖擊力的大小，進(jìn)行了肯塔堡飛散試驗，以評價不同基層材料在不同荷載作用下表面集料脫落散失的程度。試驗結(jié)果表明：密實貧砼材料的飛散損失最小，其次是多孔混凝土、水泥穩(wěn)定碎石最差，其試件幾乎全部松散。6.10小梁疲勞試驗對180根梁試件集灰比為10：1的抗折試件采用0.08的高低應(yīng)力比和集灰比9：1的試件采用0.2的抗折試件進(jìn)行疲勞試驗。7、貧混凝土透水基層路面的使用性能評價為評價路面結(jié)構(gòu)的長期性能，在室內(nèi)采用加速加載的直道試驗進(jìn)行評價。試驗先后用三種軸重（10t、13t、18t）進(jìn)行5個月的直道運行試驗，其中軸重1

25、0t運行時間約1個月，軸重13t運行時間約1個月，軸重18t運行時間約3個月。當(dāng)量軸載作用次數(shù)達(dá)到高速公路使用末期的累計當(dāng)量軸次的要求。通過各方面試驗檢測及其結(jié)果分析論證，表明無論設(shè)透水基層的瀝青路面還是剛性路面，與常規(guī)半剛性路面比較均具有相當(dāng)?shù)钠趬勖?，且設(shè)透水基層的路面還具備排水的能力，充分顯示了貧混凝土透水基層的優(yōu)越的路用性能。8、貧混凝土透水基層技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對貧混凝土透水基層與水泥穩(wěn)定碎石基層進(jìn)行經(jīng)濟(jì)對比分析：(1)進(jìn)行了路面初期費用的對比，透水基層的直接單價比水泥穩(wěn)定碎石基層的直接單價稍高，同為20 cm時，每平米增加1.66元。(2)進(jìn)行了綜合單價分析，考慮路面后期養(yǎng)護(hù)費用的情況，

26、透水基層路面的綜合投資比水泥穩(wěn)定碎石路面減少11.9元/m2。三、主要研究成果本課題取得的主要研究成果有：1、對路表滲入率、多孔材料滲透系數(shù)試驗方法、路面內(nèi)部排水時間和排水能力等方面開展了系統(tǒng)的試驗研究分析，在此基礎(chǔ)上提出了路面內(nèi)部排水系統(tǒng)設(shè)計方法。包括：研制了降雨模擬器進(jìn)行現(xiàn)場路面滲水試驗，測試路表滲入率。并在對不同滲入率確定方法分析的基礎(chǔ)上，建議采用1年一遇lh的設(shè)計降水強(qiáng)度值的0.330.50(瀝青路面)或0.500.67(水泥混凝土路面)作為路表設(shè)計滲入率。研制出多孔道路材料滲透儀，并根據(jù)滲透試驗，給出不同孔隙率試件滿足達(dá)西定律條件下要求的水頭范圍。進(jìn)行了貧混凝土透水基層板模擬排水試驗

27、，發(fā)現(xiàn)在穩(wěn)定水頭的條件下，在路面內(nèi)部水從上游到下游液面高度逐漸降低近似呈拋物線，而不是直線。在穩(wěn)定流下，基層的排水能力可用公式表示。當(dāng)基層底面為水平時，基層的排水能力為達(dá)西定律計算值的一半；當(dāng)基層底面橫坡為s時，基層的排水能力可近似為，這個公式形式上和達(dá)西定律接近，但橫坡s不是水頭損失i。在非穩(wěn)定流條件下，對不同孔隙率（滲透系數(shù)）的試驗板在不同水力坡度下的排水時間進(jìn)行研究，為研究確定排水路面的排水時間奠定基礎(chǔ)。2、鑒于多孔貧混凝土材料的特殊性，對其有效孔隙率的測試方法、試件成型方法、級配設(shè)計方法等進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗研究分析，在此基礎(chǔ)上提出了貧混凝土透水基層材料設(shè)計方法。包括：推薦使用抽真空法代替

28、其他方法作為有效孔隙率的標(biāo)準(zhǔn)方法；體積測定采用直接測量的方法，而不宜其它常規(guī)的方法。同時探討了應(yīng)用圖像識別方法計算試件端面孔隙率的有效性。推薦室內(nèi)采用上置式振動法成型多孔貧混凝土材料。分別采用五種思路對多孔貧混凝土級配進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)多孔貧混凝土試件最終全孔隙率等于集料形成的礦料間隙率（VMA）減去水泥石的體積。最后提出用體積法為主的貧混凝土透水基層材料配合比設(shè)計方法。3、通過室內(nèi)外試驗和系統(tǒng)的理論計算分析，結(jié)合直道足尺試驗，探討了貧混凝土透水基層路面結(jié)構(gòu)設(shè)計模型，提出了貧混凝土透水基層路面設(shè)計方法，彌補(bǔ)了現(xiàn)行路面設(shè)計規(guī)范的不足。包括：通過貧混凝土透水基層水泥混凝土面板的室內(nèi)直剪試驗和現(xiàn)場頂推試

29、驗，建立了貧混凝土透水基層與水泥混凝土路面板層間結(jié)合模型。結(jié)合試驗，建立貧混凝土基層水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)分析模型，運用非線性有限元方法計算分析了貧混凝土透水基層水泥混凝土路面的荷載應(yīng)力、溫度應(yīng)力及其在各影響因素下的變化規(guī)律，重點探討了層間結(jié)合狀態(tài)對上下板應(yīng)力的影響，并提出了貧混凝土透水基層切縫和未切縫情形下的荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力計算辦法。在試驗和理論分析基礎(chǔ)上，提出了貧混凝土透水基層水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。 通過計算分析，指出對于設(shè)貧混凝土透水基層的瀝青路面，可沿用現(xiàn)行的瀝青路面設(shè)計規(guī)范所提設(shè)計方法。4、對現(xiàn)場拌合工藝、成型工藝、現(xiàn)場質(zhì)量控制技術(shù)以及養(yǎng)生方法進(jìn)行試驗研究，提出了一套適于貧混凝土透水基層的施工工藝。包括： 多孔貧混凝土材料宜采用普通拌和方法，攪拌時間以攪拌葉片的平均行程70100m所需時間確定。 室內(nèi)試驗表明振動壓實工藝優(yōu)于靜碾工藝。多孔貧混凝土透水基層合適的施工工藝是：頻率為30Hz，激振力為7612N、靜面壓力為109kPa，振幅為1.5mm。 多孔貧混凝土基層的松鋪系數(shù)一般在1.22左右，推薦采用靜碾1遍大振1遍-小振1遍靜碾去輪跡的施工工藝。并且現(xiàn)場采用灌砂法控制壓實度。5、通過大量的室內(nèi)試驗，對貧混凝土透水基層材料的各項性能進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究分