無(wú)砂混凝土在公路工程中的應(yīng)用

無(wú)砂混凝土在公路工程中的應(yīng)用

隨著道路建設(shè)的發(fā)展，尤其是高架道路的建設(shè)，水對(duì)道路沿線道路的破壞日益突出。積水的滲透和毛細(xì)水的上升可導(dǎo)致路基濕軟、承載力降低;重者會(huì)引起路基凍脹、翻漿或邊坡塌方。水泥混凝土路面由于接縫、裂縫多,從接縫、縫隙中滲入的水分聚集在路面結(jié)構(gòu)中,在重載的反復(fù)作用下,產(chǎn)生很大的隱患。無(wú)砂混凝土的支撐、透水、反濾三種用途對(duì)于減少公路水毀損失,減少路基路面滲透破壞,延長(zhǎng)公路的使用壽命,節(jié)約公路運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本具有現(xiàn)實(shí)意義。1無(wú)砂混凝土施工無(wú)砂混凝土是一種新型的集支撐、透水、反濾三種用途為一體的新型工程材料,它由粗骨料、水泥和水拌制而成的一種多孔混凝土,它不含細(xì)骨料,由粗骨料表面包覆薄層水泥漿相互粘結(jié)而形成孔穴均勻分布的蜂窩狀結(jié)構(gòu),具有一定的強(qiáng)度和滲透性。在公路、鐵路、水工建筑物中,可用無(wú)砂混凝土作為透水的滲溝、滲井、擋墻、路面結(jié)構(gòu)、橋涵等需要排水或反濾的結(jié)構(gòu),以代替施工復(fù)雜的反濾層和滲水結(jié)構(gòu),并可承受適當(dāng)?shù)暮奢d,具有較好的透水性和過(guò)濾性、施工簡(jiǎn)便、省料。無(wú)砂混凝土具有大量的孔隙;無(wú)砂混凝土砌塊具有承重和保溫功能,在建筑工程中廣泛應(yīng)用,逐步取代普通砌塊和粘土磚。2無(wú)砂混凝土的配合比設(shè)計(jì)無(wú)砂混凝土的配合比設(shè)計(jì)與普通混凝土不同,大孔隙無(wú)砂混凝土餛合料在集料的粒徑、水泥含量、水灰比等方面都有專門(mén)和特殊的要求。(1)骨料結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)混凝土混合料按照各種成分的比例和排列的不同,一般有三種類型:懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu):由連續(xù)級(jí)配性質(zhì)混合料組成的密實(shí)式水泥混合料,由于材料從大到小連續(xù)存在,并且各有一定數(shù)量,實(shí)際上同一檔較大顆粒都被較小一檔顆粒擠開(kāi),大顆粒猶如懸浮狀態(tài)處于較小顆粒之中,這種結(jié)構(gòu)通常按最佳級(jí)配原理進(jìn)行設(shè)計(jì),因此密實(shí)度與強(qiáng)度較高。骨架孔隙結(jié)構(gòu):粗骨料所占比例較多,彼此緊密相接,細(xì)集料的數(shù)量較少,不足以填充大顆粒之間的間隙,因此,混合料的孔隙較大,粗骨料能夠充分形成骨架,強(qiáng)度較低,滲透性較好。骨架密實(shí)結(jié)構(gòu):是綜合以上兩種方式組成的結(jié)構(gòu)。混合料中既有足夠數(shù)量的粗骨料形成骨架,又根據(jù)粗骨料孔隙的多少加入細(xì)料,具有較高的密實(shí)度。間斷級(jí)配即是按此原理構(gòu)成。它的內(nèi)摩擦力與粘結(jié)力都較高,理論上講這種類型具最優(yōu)力學(xué)性能。無(wú)砂混凝土是由粒徑相近的粗骨料、水泥和水拌制而成,它不含細(xì)骨料,由一粗骨料表面包覆薄層水泥漿相互粘結(jié)而形成的多孔骨架孔隙結(jié)構(gòu),與普通混凝土的骨架孔隙結(jié)構(gòu)比較相近。(2)骨料級(jí)配的強(qiáng)度用作排水或反濾的無(wú)砂混凝土的組成結(jié)構(gòu)為骨架孔隙結(jié)構(gòu),這與傳統(tǒng)的密實(shí)骨架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法是不同的。無(wú)砂混凝土要求具有一定的孔隙率以便能充分的排水或透水,當(dāng)然也必須具有一定的力學(xué)強(qiáng)度。而密實(shí)骨架結(jié)構(gòu)無(wú)須考慮排水要求,偏重于力學(xué)強(qiáng)度的要求。普通混凝土組成結(jié)構(gòu)按照集料級(jí)配的不同分為兩種。根據(jù)連續(xù)級(jí)配原理組成的密實(shí)懸浮結(jié)構(gòu)和根據(jù)間斷級(jí)配和開(kāi)級(jí)配的原理組成的骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)。連續(xù)級(jí)配由于粗骨料含量較少,粗骨料之間的接觸也比較少,幾乎懸浮在水泥漿中,其強(qiáng)度主要來(lái)自粗細(xì)骨料之間的內(nèi)摩擦力以及水泥漿與集料的粘結(jié)力。骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)由于級(jí)配組成中粗集料的相對(duì)較多,粗骨料之間形成了較好的石一石接觸,細(xì)集料填充了粗骨料之間的孔隙,其強(qiáng)度主要來(lái)自粗骨料之間的嵌擠以及水泥漿與集料的粘結(jié)力,其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高。在粗骨料相互接觸而形成的雙凹粘結(jié)面上,水泥漿越厚,粘結(jié)點(diǎn)越多,粘結(jié)就越牢固。就強(qiáng)度而言,單一粒徑的骨料不利于相互粘結(jié),但是為了使混凝土內(nèi)形成大孔,要求粗骨料為單一粒徑。因此,無(wú)砂混凝土應(yīng)采用高標(biāo)號(hào)的水泥配制,在公路工程中粗骨料通常采用2.5~5mm,5~l0mm,10~20mm三種單一粒徑的碎石,不采用粒徑小于2.5mm和粒徑大于40mm的骨料,因?yàn)楣橇狭叫∮?.5mm不利于透水,粒徑大于40mm不利于反濾。(3)水灰比對(duì)無(wú)砂混凝土力學(xué)性能的影響水灰比既影響無(wú)砂混凝土的強(qiáng)度,又影響其透水性。對(duì)特定的某一骨料,有一最佳水灰比,當(dāng)水灰比小于最佳值時(shí),無(wú)砂混凝土因干燥拌料不易均勻,達(dá)不到適當(dāng)?shù)陌?使無(wú)砂混凝土骨料之間粘結(jié)不牢,不利于強(qiáng)度的提高。反之,如果水灰比過(guò)大,水泥漿可能把透水孔隙部分或全部堵死,既不利于透水,也不利于強(qiáng)度的提高。具有代表性的水灰比介于0.35-0.50之間。(4)灰骨比和無(wú)砂混凝土比的確定增大灰骨比,即增加水泥用量,從而增加骨料周圍所包覆的水泥薄膜厚度,增大了粘結(jié)面,可有效的提高無(wú)砂混凝土強(qiáng)度。但由于粘結(jié)面增大,會(huì)降低孔隙度,減弱透水性。因此,在保持無(wú)砂混凝土合理透水性前提下,盡可能提高水泥用量,才能比較合理地選定灰骨比。另外,由于小粒徑骨料比大粒徑骨料具有較大的比表面積,為保持水泥膜的合理厚度,小粒徑骨料的灰骨比應(yīng)適當(dāng)比大粒徑骨料大一些。3路面邊緣排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目前國(guó)內(nèi)外將無(wú)砂混凝土用于公路工程的研究處于起步階段,大多僅限于作邊坡的滲溝的溝壁等。結(jié)合高速公路的建設(shè)實(shí)踐,提出無(wú)砂混凝土在路面邊緣排水中應(yīng)用的一些方案。由于瀝青混凝土路面的使用比水泥混凝土路面廣泛,重點(diǎn)研究無(wú)砂混凝土在瀝青混凝土路面邊緣排水中的應(yīng)用。粗粒式瀝青混凝土的滲透性較好,與現(xiàn)有水基層的處置與不處治滲透材料的滲透能力基本相同,甚至比粗粒式瀝青混凝土的滲透系數(shù)更大些。而透層瀝青與水泥穩(wěn)定層可以作為排水基層下應(yīng)設(shè)置由密級(jí)配集料組成的不透水墊層,防止粗粒式瀝青混凝土層內(nèi)的自由水下滲,這樣,就可以把透層瀝青之上的粗粒式瀝青混凝土作為排水層進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的排水,透層瀝青與水泥穩(wěn)定層作為排水基層下應(yīng)設(shè)置的由密級(jí)配集料組成的墊層,沒(méi)有必要單獨(dú)進(jìn)行排水層的設(shè)置,只需進(jìn)行邊緣排水結(jié)構(gòu)布置即可?，F(xiàn)有邊緣排水的管式排水溝和板式排水溝的材料使用種類多,施較為復(fù)雜,而且材料強(qiáng)度不高,影響路面邊緣的穩(wěn)定性。路面邊緣排水系統(tǒng),可采用無(wú)砂混凝土作路肩取代傳統(tǒng)的邊緣排水溝。方案:在路床之上的部分土路肩用無(wú)砂混凝土澆筑,排出路面滲流到路肩的路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的滲水。方案二:當(dāng)路肩為漿砌片石擋墻式路肩時(shí),為了同