無砂混凝土在公路工程中的應用

無砂混凝土在公路工程中的應用

隨著道路建設的發(fā)展，尤其是高架道路的建設，水對道路沿線道路的破壞日益突出。積水的滲透和毛細水的上升可導致路基濕軟、承載力降低;重者會引起路基凍脹、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構中,在重載的反復作用下,產(chǎn)生很大的隱患。無砂混凝土的支撐、透水、反濾三種用途對于減少公路水毀損失,減少路基路面滲透破壞,延長公路的使用壽命,節(jié)約公路運營維護成本具有現(xiàn)實意義。1無砂混凝土施工無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,它不含細骨料,由粗骨料表面包覆薄層水泥漿相互粘結而形成孔穴均勻分布的蜂窩狀結構,具有一定的強度和滲透性。在公路、鐵路、水工建筑物中,可用無砂混凝土作為透水的滲溝、滲井、擋墻、路面結構、橋涵等需要排水或反濾的結構,以代替施工復雜的反濾層和滲水結構,并可承受適當?shù)暮奢d,具有較好的透水性和過濾性、施工簡便、省料。無砂混凝土具有大量的孔隙;無砂混凝土砌塊具有承重和保溫功能,在建筑工程中廣泛應用,逐步取代普通砌塊和粘土磚。2無砂混凝土的配合比設計無砂混凝土的配合比設計與普通混凝土不同,大孔隙無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和特殊的要求。(1)骨料結構組成結構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:懸浮密實結構:由連續(xù)級配性質混合料組成的密實式水泥混合料,由于材料從大到小連續(xù)存在,并且各有一定數(shù)量,實際上同一檔較大顆粒都被較小一檔顆粒擠開,大顆粒猶如懸浮狀態(tài)處于較小顆粒之中,這種結構通常按最佳級配原理進行設計,因此密實度與強度較高。骨架孔隙結構:粗骨料所占比例較多,彼此緊密相接,細集料的數(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,強度較低,滲透性較好。骨架密實結構:是綜合以上兩種方式組成的結構?；旌狭现屑扔凶銐驍?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料,具有較高的密實度。間斷級配即是按此原理構成。它的內摩擦力與粘結力都較高,理論上講這種類型具最優(yōu)力學性能。無砂混凝土是由粒徑相近的粗骨料、水泥和水拌制而成,它不含細骨料,由一粗骨料表面包覆薄層水泥漿相互粘結而形成的多孔骨架孔隙結構,與普通混凝土的骨架孔隙結構比較相近。(2)骨料級配的強度用作排水或反濾的無砂混凝土的組成結構為骨架孔隙結構,這與傳統(tǒng)的密實骨架結構的設計方法是不同的。無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,當然也必須具有一定的力學強度。而密實骨架結構無須考慮排水要求,偏重于力學強度的要求。普通混凝土組成結構按照集料級配的不同分為兩種。根據(jù)連續(xù)級配原理組成的密實懸浮結構和根據(jù)間斷級配和開級配的原理組成的骨架密實結構。連續(xù)級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,其強度主要來自粗細骨料之間的內摩擦力以及水泥漿與集料的粘結力。骨架密實結構由于級配組成中粗集料的相對較多,粗骨料之間形成了較好的石一石接觸,細集料填充了粗骨料之間的孔隙,其強度主要來自粗骨料之間的嵌擠以及水泥漿與集料的粘結力,其結構強度高。在粗骨料相互接觸而形成的雙凹粘結面上,水泥漿越厚,粘結點越多,粘結就越牢固。就強度而言,單一粒徑的骨料不利于相互粘結,但是為了使混凝土內形成大孔,要求粗骨料為單一粒徑。因此,無砂混凝土應采用高標號的水泥配制,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,因為骨料粒徑小于2.5mm不利于透水,粒徑大于40mm不利于反濾。(3)水灰比對無砂混凝土力學性能的影響水灰比既影響無砂混凝土的強度,又影響其透水性。對特定的某一骨料,有一最佳水灰比,當水灰比小于最佳值時,無砂混凝土因干燥拌料不易均勻,達不到適當?shù)陌?使無砂混凝土骨料之間粘結不牢,不利于強度的提高。反之,如果水灰比過大,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,增大了粘結面,可有效的提高無砂混凝土強度。但由于粘結面增大,會降低孔隙度,減弱透水性。因此,在保持無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適當比大粒徑骨料大一些。3路面邊緣排水系統(tǒng)的設計目前國內外將無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。結合高速公路的建設實踐,提出無砂混凝土在路面邊緣排水中應用的一些方案。由于瀝青混凝土路面的使用比水泥混凝土路面廣泛,重點研究無砂混凝土在瀝青混凝土路面邊緣排水中的應用。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設置由密級配集料組成的不透水墊層,防止粗粒式瀝青混凝土層內的自由水下滲,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行路面結構內部的排水,透層瀝青與水泥穩(wěn)定層作為排水基層下應設置的由密級配集料組成的墊層,沒有必要單獨進行排水層的設置,只需進行邊緣排水結構布置即可?，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,施較為復雜,而且材料強度不高,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砂混凝土澆筑,排出路面滲流到路肩的路面結構內部的滲水。方案二:當路肩為漿砌片石擋墻式路肩時,為了同