透水混凝土配制方法及其配合比 |
|||||||
| 申请号 | CN201610863826.X | 申请日 | 2016-09-24 | 公开(公告)号 | CN106630814A | 公开(公告)日 | 2017-05-10 |
| 申请人 | 王昱海; | 发明人 | 王昱海; | ||||
| 摘要 | 本 发明 建立在一种新的 混凝土 数学模型 基础 上。通过对这种数学模型研究， 发明人 发现了混凝土内在规律——现代混凝土学口袋理论。在不改变现有施工工艺的情况下，通过对组成材料配合比例的优化——包括材料重量比例和材料颗粒直径比例的优化，配制出一种具有合理的材料比例，透 水 率可调可控的透水混凝土。本发明配制的透水混凝土具有合理的材料比例，通过计算就可以很容易解决透水混凝土中空隙含量调整问题，具有 空隙率 先知而且可控可调特点，一次试验合格率高；透水率可根据需要随意调整，便于施工，具有很高经济性和适用性。本发明使透水混凝土设计方法发生质的飞跃，使透水混凝土朝混凝土数字化迈出可贵的一大步，使透水混凝土设计从试验科学跃升为数字科学。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种透水混凝土，其特征是按照步骤1-步骤8所列步骤进行配制： |
||||||
| 说明书全文 | 透水混凝土配制方法及其配合比技术领域： [0002] 为了在城市建设过程中留下我们的生命之源——水，保持地下水位不持续降低，人们开发一种新型混凝土——透水混凝土，用于城市主干道之外道路或者道路基层铺筑——在人行道，停车场等场地使用的、防止水的流失的一种混凝土。背景技术： [0003] 本发明之前配制透水混凝土方法有一种：试配法。 [0005] 名词解释： [0006] 透水混凝土，是指通过一定技术手段(例如使用高性能外加剂)配制的，由集料、水硬性胶结料组成的，含有一定通透空隙的，能够使上层水顺利渗透到下基层内的一种环境友好型混凝土。 [0007] 集料是各尺寸粗集料(碎石)、各级细集料(天然的、人工的粗砂、中砂、细砂、特细砂)的统称。水硬性胶结材料一般是指水泥与水拌合后形成胶结物，包括水泥和水，发明人也称作胶凝材料。高性能减水剂或者高效减水外加剂、外加剂、减水剂，均指减水外加剂。 [0008] 透水混凝土中，一般使用一种、或者两种不同颗粒尺寸粗集料，最多使用一种细集料。 [0009] 粗集料(单位mm)包括：特粗式碎石37.5-53(简称40碎石或者碎石40)；粗粒式碎石31.5-37.5(简称30碎石或者碎石30)；粗粒式碎石26.5-31.5(简称25碎石或者碎石25)；中粒式碎石19.0-26.5(简称20碎石或者碎石20)；中粒式碎石16.0-19.0(简称16碎石或者碎石16)；细粒式碎石13.2-16.0(简称13碎石或者碎石13)；细粒式碎石9.5-13.2(简称10碎石或者碎石10)；砂粒式碎石4.75-9.5(简称5碎石或者碎石5)。 [0010] 细集料包括：粗砂(细度模数3.1以上，可以视为主要颗粒直径范围0.60-2.36mm)；中砂(细度模数2.3-3.0，可以视为主要颗粒直径范围0.3-1.18mm)；细砂(细度模数1.6- 2.2，可以视为主要颗粒直径范围0.15-0.6mm)。 [0011] 透水混凝土配制是指透水混凝土配合比设计施工检验全过程，包括透水混凝土配合比设计、试验、组成材料比例拌合、运输、摊铺碾压、检测等过程。 [0013] 高密实集料配制目标空隙率又叫高密实集料拟留空隙率。 [0014] 近单位体积：透水混凝土设计过程中，按照最大密度原理计算的全部各组分(集料、胶结材料)，包括适量空气体积在内，并不正好为一立方米，可能小于一立方米最大等于一立方米。这种计算结果趋近于一立方米又不等于一立方米情况，发明人称作近单位体积。发明内容： [0015] 发明目的和作用： [0016] 本发明建立在一种新的混凝土数学模型基础上。通过对这种数学模型研究，发明人发现了混凝土内在规律——现代混凝土学口袋理论。在不改变现有施工工艺的情况下，通过对组成材料配合比例的优化——包括材料重量比例和材料颗粒直径比例的优化，配制出一种具有合理的材料比例，透水率可调可控的透水混凝土。 [0017] 本发明配制的透水混凝土具有合理的材料比例，通过计算就可以很容易解决透水混凝土中空隙含量调整问题，具有空隙率先知而且可控可调特点，一次试验合格率高；透水率可根据需要随意调整，便于施工，具有很高经济性和适用性。 [0018] 本发明使透水混凝土设计方法发生质的飞跃，使透水混凝土朝混凝土数字化迈出可贵的一大步，配合发明人发明的《一种筛孔间比例≥2.4143标准筛》(2016年9月申请，申请号未给出)《，一种几乎无误差密度测量装置》申请号201510314059.2，将彻底使透水混凝土从试验科学跃升为数字科学，实现很多土木工程人的梦想。 [0019] 发明原理： [0020] 发明人创建的现代沥青混凝土学口袋理论：口袋本身没有抗压强度，干燥的粮食也没有抗压强度，但我们把粮食装入口袋并使粮食密实，装粮口袋表现出良好的抗压能力，而且粮食愈密实装粮口袋的抗压强度愈高；当我们把不同颗粒直径的粮食——黄豆、小米、面粉按照一定重量比例均匀混合装入口袋时，装粮口袋的抗压能力最高。适用于透水混凝土口袋理论的主要内容包括： [0021] 1.同排列等空隙定则： [0022] 只要集料堆积秩序相同，无论集料的粒径如何变换，堆积集料的空隙率即相同而且是一定值。 [0023] 证明一：我们以卵石为例，先证明同粒径集料行列式排列情况下，集料空隙率不随粒径变化而变化，且是一个定值48％。 [0024] 设正六面体容器边长为L，φ为卵石直径，且假定卵石是球形的。 [0025] 当卵石直径φ＝L时，容器可行列式排列卵石一个，卵石与容器六个面相切，[0026] 卵石体积：VL＝πL3/6 [0027] 当卵石直径φ＝L/2时，容器可行列式排列卵石23个，此时卵石总体积： [0028] ∑VL/2＝23×4π(L/4)3/6＝πL3/6 [0029] 当卵石直径φ＝L/3时，容器可行列式排列卵石33个，此时卵石总体积： [0030] ∑VL/3＝33×4π/3×(L/6)3＝πL3/6 [0031] 当卵石直径φ＝L/4时，容器可行列式排列卵石43个，此时卵石总体积： [0032] ∑VL/4＝43×4π/3×(L/8)3＝πL3/6 [0033] 当卵石直径φ＝L/5时，容器可行列式排列卵石53个，此时卵石总体积： [0034] ∑VL/5＝53×4π/3(L/10)3＝πL3/6 [0035] 同理，当卵石直径φ分别等于L/6，L/7，L/8，……，L/n(n→+∞)；容器中可容行列式排列的卵石个数为63，73，83，……，n3；卵石总体积均为： [0036] ΣVL/n＝n3×4π/3×(L/2n)3＝πL3/6 [0037] 由于，卵石直径分别为L、L/2、L/3、L/4、L/5、L/6、L/7、L/8、L/9、……L/n(n→+∞)时，无论容器中卵石个数多还是少，容器中行列式排列卵石的总体积均为： [0038] ∑V石＝πL3/6 [0039] 容器中空隙体积均为： [0040] Ve＝L3-πL3/6＝(1-π/6)L3 [0041] 故，不论卵石直径如何变化，只要卵石在容器中呈行列式排列，容器中卵石的空隙率均为： [0042] e＝Ve/V×100％＝(1-π/6)L3/L3×100％＝47.64％≈48％ [0043] 如果考虑到一种极端情况，空隙处被填充，卵石处为空隙，最大空隙率可以达到52.36％。 [0044] 证明二：在同粒径的任意相邻集料间相切情况下，我们仍然假定集料为卵石，且卵石是球形的，此时： [0045] 当卵石直径φ＝L时，与卵石相切球体被正六面体所切割，共有八个球被割成扇体，割球体弦长为： 被切扇体体积： [0046] V切体＝0.22×(L/2n)3 ∑V割体＝0.22L3 [0047] 正六面体内被割球体∑V割体和内切球V球总体积∑V： [0048] ∑V＝V球+∑V割体＝4π/3×(L/2)3+0.22L3＝0.74L3 [0049] 此时空隙率：e＝(1-0.74)×L3/L3×100％＝26％ [0050] 同理，我们可以证明：当卵石直径φ＝L/2、L/3、L/4、L/5、L/6、L/7、L/8、L/9、……、L/n(n→+∞)时，均有总体积∑V： [0051] ∑V＝∑V球+∑V割体＝0.74L3 [0052] 亦即：e＝26％ …… [0053] 从以上证明可以得出：只要同粒径球体间的排列秩序相同，同一容器中，无论球体直径是大还是小，容器中可容纳的球体的总体积是一定的，即容器中可容纳球体的空隙率是一定的。 [0054] 当我们把球体换成多面体时，通过实验我们知道以上数学法推出结论仍然是成立的。因此我们得出：只要同粒径集料间的排列秩序相同，无论集料粒径如何改变，同粒径集料空隙率是一定值。我把集料间存在的以上规律称作同排列等空隙定则。 [0055] 2.集料单一粒径定则： [0056] 只要同种集料最大粒径φmax与最小粒径φmin之比小于2.41，即φmax/φmin＜2.41，最小粒径φmin集料就不能完全填充到最大粒径φmax材料形成的空隙中，我们就认为这种材料为单一粒径材料。 [0057] 2.1.集料在最小空隙率(26％)情况下，相邻球体间两两相切。设直径为φ1＝2R圆球体A、B、C、两两相切，球心为A、B、C，内切球体f直径为φ2＝2r，则容易推出，球心平面内： [0058] [0059] r＝0.1547R [0060] R＝6.46r 即：φ1＝6.46φ2 [0061] 考虑到集料的不均匀性，在大比例高密实沥青混凝土中，大一级集料颗粒直径至少是小一级集料颗粒直径6.46倍以上，小一级集料才能填充到大一级集料形成的空隙中，使高密实沥青混凝土具有最大密实度，最小空隙率。 [0062] 事实上，由于填充发生在致密的立体空间，大一级集料颗粒直径φ1至少是小一级集料φ2的： 倍，小一级集料才能够完全填充到大一级集料形成的空隙中。 [0063] 在集料尺寸大比例高密实沥青混凝土中，只要其组成材料最大颗粒直径与最小颗粒直径之比不大于6.91，我们就可以认为它们是同一颗粒直径范围材料。 [0064] 2.2集料在最大空隙率情况下(48％)，材料间行列式排列，设大的一级集料直径为φ1，小的一级集料直径为φ2，容易推出： [0065] φ2＝0.414213562φ1 即：φ1＝2.4142φ2 [0066] 也就是说：集料间小比例高密实沥青混凝土中，大一级集料颗粒尺寸至少是小一级集料颗粒尺寸2.4143倍以上，小一级集料才能完全填充到大一级集料形成的空隙中，使混凝土具有最大密实度，最小空隙率。 [0067] 由2.1、2.2，我们得出：在沥青混凝土中，只要同种材料最大粒径φmax与最小粒径φmin之比小于2.4143，即φmax/φmin＜2.4143，我们就认为这种材料为单一粒径材料。我们把以上定则称作沥青混凝土集料单一粒径定则。 [0068] 3.最大与最小空隙率： [0069] 相同颗粒直径集料堆积时的最小空隙率为26％，最大空隙率为52.36％。 [0070] 4.现代混凝土集料填充定则： [0071] 透水混凝土路面或者其基层并不是完全密实混凝土。为了保证混凝土路面透水性，都含有一定的通透空气空隙。因此，为保证透水混凝土具有合理的空隙体积，并且颗粒直径小一级集料能够完全填充到颗粒直径大一级集料堆积形成的空隙中，我们得出： [0072] 透水混凝土集料填充定则：透水混凝土集料中，同颗粒尺寸集料堆积空隙率取值范围为26％-53％，并且只有大一级集料颗粒尺寸是小一级集料颗粒尺寸的2.4143倍以上时，小一级集料才能够完全填充到大一级集料形成的空隙中。 [0073] 大一级集料颗粒尺寸是小一级集料颗粒尺寸的2.4143倍以上是指：透水混凝土中，颗粒直径相邻两级集料，颗粒尺寸之比大于2.4143。即 [0074] Φn-1/Φn≥2.4143 [0075] n为任意正整数。 [0076] 大比例集料填充定则：在大比例集料填充透水混凝土中，同颗粒尺寸集料空隙率取值范围26％-35％；并且只有大一级集料颗粒尺寸是小一级集料颗粒尺寸6.91倍以上16.67(6.91×2.41)倍以下时，小一级集料才能够填充到大一级集料形成的空隙中并且空隙最小。 [0077] 中比例集料填充定则：在中比例集料填充透水混凝土中，同颗粒尺寸集料空隙率取值范围35％-44％；并且只有大一级集料颗粒尺寸是小一级集料颗粒尺寸4.66倍以上11.25(4.66×2.41)倍以下时，小一级集料才能填充到大一级集料的空隙中并且空隙最小。 [0078] 小比例集料填充定则：在小比例集料填充透水混凝土中，同颗粒尺寸集料空隙率取值范围44％-53％；并且只有大一级集料颗粒尺寸是小一级集料颗粒尺寸的2.4143倍以上5.83(2.4143×2.4143)倍以下时，小一级集料才能填充到大一级集料的空隙中并且空隙最小。 [0079] 以上适合透水混凝土配合比设计的集料填充定则，发明人称作透水混凝土集料填充定则。 [0080] 由于中国国内使用的各级标准筛筛孔尺寸为(单位：mm)：75.0，63.0，53.0，37.5，31.5，26.5，19.0，16.0，13.2，9.50，4.75，2.36，1.18，0.60，0.30，0.15，0.075。其中，筛孔直径75，37.5，19.0，9.50，4.75，2.36，1.18，0.60，0.30，0.15，0.075之间，63，31.5，16.0之间， 53，26.5，13.2之间，大一级筛孔与小一级筛孔尺寸之间是2倍比例关系。欧盟各国各级标准筛筛孔尺寸为(单位：mm)：80.0，63.0，40.0，32.0，20.0，16.0，10.0，8.0，4.0，2.0，1.0， 0.500，0.250，0.125；其筛孔80.0，40.0，20.0，10.0间，63.0，32.0，16.0，8.0，4.0，2.0，1.0， 0.500，0.250，0.125间，大一级筛孔与小一级筛孔尺寸之间也是2倍比例关系。美国ASTM筛，筛孔尺寸分别为(单位：mm)：76.0，50.8，38.1，25.4，19.1，12.7，9.520，4.760，2.380， 1.190，0.595，0.297，0.149，0.075；其筛孔76.0，38.1，19.1，9.520，4.760，2.380，1.190， 0.595，0.297，0.149，0.075间，50.8，25.4，12.7间，大一级筛孔与小一级筛孔尺寸之间也是 2倍比例关系。在现有标准筛大于5mm筛孔间可以组合出2.42-8倍比例关系，小于等于5mm筛孔间，筛分集料间尺寸比例则为2，4，8，16，32，64倍比例关系。集料小于5mm时，我们能够选择的、能够有效填充的、＞2.4143倍比关系的、最小集料尺寸比例为4，因此，透水混凝土集料填充定则变为： [0081] 透水混凝土集料填充定则：透水混凝土中，同颗粒尺寸集料堆积空隙率取值范围为25％-53％，并且只有大一级集料颗粒尺寸是小一级集料颗粒尺寸的2.42倍以上时，小一级集料才能够完全填充到大一级集料形成的空隙中。 [0082] 大比例集料填充定则：在大比例集料填充透水混凝土中，同颗粒尺寸集料空隙率范围25％-35％；并且只有大一级集料颗粒尺寸是小一级集料颗粒尺寸的6.91倍以上16倍以下时，小一级集料才能够填充到大一级集料形成的空隙中并且空隙最小。 [0083] 小比例集料填充定则：在小比例集料填充透水混凝土中，同颗粒尺寸集料空隙率范围43％-53％；并且只有大一级集料颗粒尺寸是小一级集料颗粒尺寸的2.42倍以上7倍以下时，小一级集料才能填充到大一级集料的空隙中并且空隙最小。 [0084] 以上适合沥青混凝土配合比设计的集料填充定则发明人称作透水混凝土集料填充定则。 [0085] 关于集料填充：(碎石尺寸单位：mm)：由于碎石40尺寸37.5-53.0；53/2.42＝21.9，37.5/2.42＝15.5；松散堆积时，碎石16可以填充进去。碎石30尺寸31.5-37.5，31.5/2.42＝ 13，松散堆积时，碎石13可以填充进去。碎石25尺寸26.5-31.5，26.5/2.42＝11，松散堆积时，碎石10可以填充进去。碎石20尺寸19.0-26.5，19/2.42＝7.9，松散堆积时，碎石5可以填充进去。碎石16尺寸16.0-19.0；16/2.42＝6.6，松散堆积时，粗砂可以填充进去。碎石13尺寸13.2-16.0，13/2.42＝5.4，松散堆积时，粗砂可以填充进去。碎石10尺寸9.5-13.2，9.5/ 2.42＝3.9，松散堆积时，粗砂可以填充进去。碎石5尺寸4.75-9.5，4.75/2.42＝1.96，松散堆积时，粗砂可以填充进去。 [0086] 由于4.75以下筛孔都是2倍比例关系，无法改变目前标准筛，最小能够填充颗粒直径比例为4，所以：松散堆积粗砂空隙需要细砂及以下集料填充。松散堆积中砂空隙需要特细砂或者超细粉填充。 [0087] 5.最大堆集密度原理： [0088] 在合理重量比例和合理颗粒尺寸比例情况下，混凝土颗粒尺寸细一级集料完全填充到颗粒尺寸粗一级集料形成的空隙中，使混凝土集料间具有最小空隙率，最大堆集密度。每一级集料用量用公式表达为： [0089] D1＝PD1(1-eD1)………………………………………1 [0090] D2＝eD1PD2(1-eD2)…………………………………2 [0091] D3＝eD1eD2PD3(1-eD3)……………………………3 [0092] …… [0093] Dn＝eD1eD2eD3……eDn-1PDn(1-eDn)…………………4 [0094] 因为未用集料颗粒尺寸为0，任何尺寸与之相比，都趋向于无限大；所以：最小一级集料空隙率eDn在25-53％之间可调。 [0095] 6.胶集比分配定则： [0096] 混凝土中，起“口袋”作用的产生最大抗拉强度的胶结物和产生抗压强度的起“口袋”填充物“粮食”作用的“胶结集料”，有大致1∶1的分配比例，这个比例在一定范围内向偏大于填充物集料的比例波动。用公式表达为： [0097] C集≥C胶……………………………………………5 [0098] 单位体积混凝土中，一定数量水泥作为灰集料产生一个抗弯拉强度，作为胶凝物时，产生十个抗压强度；起“口袋”作用的产生最大抗压强度的水泥胶凝物最大水泥用量为138kg/m3；水泥胶凝物之外的水泥，产生抗弯拉强度，起的是“口袋”填充物的“粮食”的作用，为水泥灰集料(正常用量大于等于138kg/m3)。 [0099] C胶＝138kg/m3…………………………2 [0100] 特别优化的干硬混凝土，单位体积水泥用量为300kg/m3左右时，具有最大抗压强度。无骨料混凝土具有最大的抗弯拉强度。 [0101] 7.最大堆集密度原理：在合理重量比例和合理颗粒直径比例情况下，混凝土颗粒直径细一级材料完全填充到颗粒直径粗一级组成材料形成的空隙中，使混凝土具有最小空隙率，最大堆集密度。用公式表达为： [0102] D1＝PD1(1-eD1)…………………………4 [0103] D2＝eD1PD2(1-eD2)…………………………5 [0104] D3＝eD1eD2PD3(1-eD3)…………………………6 [0105] …… [0106] Dn＝eD1eD2eD3……eDn-1PDn(1-eDn)………………7 [0107] 式4-式7中：D1，D2，D3，……，Dn表示颗粒直径由粗到细的混凝土主要材料，并且任意颗粒直径Dn-1/Dn≥2.4；n为任意正整数。 [0108] 8.混凝土拌和物体积及混凝土空隙率： [0109] 混凝土拌和物体积为混凝土全部组成材料(包括气成体积)表观体积之和： [0110] V砼＝VX+VY+VC+Vs+VW+VQ………………8 [0111] 良好施工情况下，混凝土的空隙为水成空隙、气成空隙之和。 [0112] 混凝土气成空隙体积VQ与施工人员的施工水平、混凝土材料性质、外加剂气体逸出速度、新拌混凝土施工等待时间有关。施工水平材料性质良好逸出速度快等待时间长时，混凝土气成空隙体积VQ为混凝土表观体积的(0-1)％；施工水平材料性质一般或者较差逸出速度慢等待时间短时，混凝土气成空隙体积VQ为混凝土表观体积的(1.1-5)％。 [0113] 混凝土的空隙率计算公式为： [0114] e砼＝(VW+VQ)/V砼×100％…………………9 [0115] 加入引气剂时，混凝土空隙率中应加上引气增加的空隙率。 [0116] 实施方式 [0117] 合理的材料比例——包括合理的颗粒尺寸比例及合理的重量比例是设计制造透水混凝土路面的必要条件；合理材料比例加良好施工工艺、施工方法和构成透水混凝土生产的充分必要条件。 [0118] 一.透水混凝土路面配制方法： [0119] 透水混凝土按照步骤1-步骤8所列步骤进行配制： [0120] 步骤1.根据道路所处环境，路面设计标准，确定透水混凝土强度(很多时候设计图已经给定)、透水率、最大集料尺寸，确定透水混凝土中胶结材料品种。 [0121] 集料最大颗粒尺寸，主要由透水混凝土摊铺厚度决定。发明人给出的建议是：集料的最大颗粒尺寸，不应该大于成型厚度的0.6倍。 [0123] 步骤2.根据透水混凝土最大集料颗粒直径要求(主要与成型厚度有关)，选择与透水混凝土集料填充定则相适应的优化的集料颗粒直径范围；并确定它们的表观密度。 [0124] 粗集料(包括40碎石、30碎石、25碎石、20碎石，16碎石，13碎石，10碎石、5碎石——具体颗粒尺寸范围见名词解释)、细集料——包括粗砂(可以视为主要颗粒直径范围0.6-2.36mm)、中砂(可以视为主要颗粒直径范围0.3-1.18mm)、细砂(可以视为主要颗粒直径范围0.15-0.6mm)，并确定它们的表观密度。 [0125] 严格意义上讲，各层透水混凝土路面都含有一定数量空气空隙并且空隙率≥10％。因此： [0126] 透水混凝土集料填充定则：透水混凝土中，同颗粒直径集料堆积空隙率取值范围为26％-53％，并且只有大一级集料颗粒直径是小一级集料颗粒直径的2.42倍以上时，小一级集料才能够完全填充到大一级集料形成的空隙中。 [0127] 大比例集料填充定则：在大比例集料透水混凝土中，同颗粒直径集料空隙率取值范围26％-35％；并且只有大一级集料颗粒直径是小一级集料颗粒直径6.91倍以上16倍以下时，小一级集料能够填充到大一级集料形成的空隙中并且空隙最小。 [0128] 小比例集料填充定则：在小比例集料透水混凝土中，同颗粒直径集料空隙率取值范围45％-53％；并且只有大一级集料颗粒直径是小一级集料颗粒直径2.42倍以上7倍以下时，小一级集料能填充到大一级集料的空隙中并且空隙最小。 [0129] 以上适合透水混凝土配合比设计的集料填充定则发明人称作透水混凝土集料填充定则。 [0130] 因为未用集料颗粒尺寸为0，任何尺寸与之相比，都趋向于无限大；所以：最小一级集料空隙率在26-48％之间可调。 [0131] 三级及三级以上集料配制的透水混凝土空隙率，根据使用水硬性胶结材料体积数量多寡，可以是高密实集料空隙率1/2倍，也可以是高密实集料空隙率e集-(2-15)％。一级及1.1-1.9级，二级及2.1-2.9级集料配制的透水混凝土空隙率，根据使用水硬性胶结材料体积数量多寡，其空隙率为高密实集料空隙率e集-(2-15)％。 [0132] 2.1集料颗粒尺寸之比2.42-7，集料间适用小比例集料填充定则情况下： [0133] 由于碎石40松散堆积时，碎石16可以填充进去。碎石30松散堆积时，碎石13可以填充进去。碎石25松散堆积时，碎石10可以填充进去。碎石20松散堆积时，碎石5可以填充进去。碎石16、碎石13、碎石10、碎石5松散堆积时，粗砂可以填充进去。松散堆积粗砂空隙需要细砂及以下集料填充。容易知道： [0134] 2.1.1使用三级集料配制透水混凝土： [0135] 配制最大粒径53mm以下特粗使透水混凝土，选择集料40碎石、16碎石、粗砂或者中砂三级集料配制；配制最大粒径37mm以下粗粒式透水混凝土，选择集料30碎石、13碎石、粗砂或者中砂三级集料配制；配制最大粒径31.5mm以下粗粒式透水混凝土，选择集料25碎石、10碎石、粗砂或者中砂三级集料配制；配制最大粒径26.5mm以下中粒式透水混凝土，选择集料20碎石、5碎石，粗砂或者中砂三级集料配制；配制最大粒径19.5mm以下中粒式透水混凝土，选择集料16碎石、粗砂、特细砂三级集料配制；以上三级集料配制的高密实集料空隙率 3 2 7.3％-10.4％(0.47＝10.4％，0.47*0.33＝7.3％)，采用加入高性能外加剂或者高效外加剂办法，与适量胶结材料均匀拌合摊铺碾压后，透水混凝土实际空隙率均为5-8％。 [0136] 事实上，三级集料配制的透水混凝土透水率很低，连通的空隙很少，基本上不会采用，仅仅为理论上一种配合比， [0137] 2.1.2使用部分第三级集料(2.1级-2.9级)配制透水混凝土： [0138] 配制最大粒径53mm以下特粗使透水混凝土，选择集料40碎石、16碎石、部分粗砂或者中砂2.1-2.9级集料配制；配制最大粒径37mm以下粗粒式透水混凝土，选择集料30碎石、13碎石、部分粗砂或者中砂2.1-2.9级集料配制；配制最大粒径31.5mm以下粗粒式透水混凝土，选择集料25碎石、10碎石、部分粗砂或者中砂2.1-2.9级集料配制；配制最大粒径26.5mm以下中粒式透水混凝土，选择集料20碎石、5碎石，部分粗砂或者中砂2.1-2.9级集料配制； 配制最大粒径19.5mm以下中粒式透水混凝土，选择集料16碎石、粗砂、部分细砂2.1-2.9级集料配制；以上使用部分三级集料配制高密实集料空隙率为10.5-15.5％(0.473＝10.4％， 0.48*0.33＝15.8％，0.47*0.0.48＝22.6％)，采用加入外加剂办法，与适量胶结材料水泥均匀拌合摊铺碾压后，透水混凝土实际空隙率可控制在为5-20％之间随意调整。 [0139] 2.1.3使用二级集料配制透水混凝土： [0140] 配制最大粒径53mm以下特粗使透水混凝土，选择集料40碎石、16碎石二级集料配制；配制最大粒径37mm以下粗粒式透水混凝土，选择集料30碎石、13碎石二级集料配制；配制最大粒径31.5mm以下粗粒式透水混凝土，选择集料25碎石、10碎石二级集料配制；配制最大粒径26.5mm以下中粒式透水混凝土，选择集料20碎石、5碎石二级集料配制；配制最大粒径19.5mm以下中粒式透水混凝土，选择集料16碎石、粗砂二级集料配制；配制最大粒径16mm以下细粒式透水混凝土，选择集料13碎石、粗砂二级集料配制；配制最大粒径13.2mm以下细粒式透水混凝土，选择集料10碎石、粗砂二级集料配制；配制最大粒径9.5mm以下砂粒式透水混凝土，选择集料5碎石、粗砂二级集料配制；以上使用二级集料配制高密实集料空隙率为15.5-22％(0.47*0.33＝15.5％0.47*0.47＝22％)，采用加入高性能外加剂或者高效外加剂办法，与适量水硬性胶结材料均匀拌合摊铺碾压后，透水混凝土实际空隙率可在13-20％间任意调整。 [0141] 2.1.4使用部分第二级集料(1.1级-1.9级)配制透水混凝土： [0142] 配制最大粒径53mm以下特粗使透水混凝土，选择集料40碎石、部分16碎石1.1-1.9级集料配制；配制最大粒径37mm以下粗粒式透水混凝土，选择集料30碎石、部分13碎石1.1-1.9级集料配制；配制最大粒径31.5mm以下粗粒式透水混凝土，选择集料25碎石、部分10碎石1.1-1.9级集料配制；配制最大粒径26.5mm以下中粒式透水混凝土，选择集料20碎石、部分5碎石1.1-1.9级集料配制；配制最大粒径19mm以下中粒式透水混凝土，选择集料16碎石、部分粗砂1.1-1.9级集料配制；配制最大粒径16mm以下细粒式透水混凝土，选择集料13碎石、部分粗砂1.1-1.9级集料配制；配制最大粒径13.2mm以下细粒式透水混凝土，选择集料 10碎石、部分粗砂1.1-1.9级集料配制；配制最大粒径9.5mm以下砂粒式透水混凝土，选择集料5碎石、部分粗砂1.1-1.9级集料配制；以上使用部分二级集料配制高密实集料空隙率为 22-35％(33％0.47*0.47＝22％)，采用加入高性能外加剂或者高效外加剂办法，与适量胶结材料水泥均匀拌合摊铺碾压后，透水混凝土实际空隙率可在18-30％间根据需要调整。 [0143] 2.1.5一级集料配制透水混凝土： [0144] 配制最大粒径53mm以下特粗使透水混凝土，选择集料40碎石一级集料配制；配制最大粒径37mm以下粗粒式透水混凝土，选择集料30碎石一级集料配制；配制最大粒径31.5mm以下粗粒式透水混凝土，选择集料25碎石一级集料配制；配制最大粒径26.5mm以下中粒式透水混凝土，选择集料20碎石一级集料配制；配制最大粒径19mm以下中粒式透水混凝土，选择集料16碎石一级集料配制；配制最大粒径16mm以下细粒式透水混凝土，选择集料 13碎石一级集料配制；配制最大粒径13.2mm以下细粒式透水混凝土，选择集料10碎石一级集料配制；配制最大粒径9.5mm以下砂粒式透水混凝土，选择集料5碎石一级集料配制；以上使用一级集料配制高密实集料空隙率为30-35％，采用加入高性能外加剂或者高效外加剂办法，与适量水硬性胶结材料均匀拌合摊铺碾压后，透水混凝土实际空隙率可在22-32％间根据需要调整。 [0145] 以上计算结果，很容易得到试验证实。 [0146] 2.2确定使用材料密度表观密度，外加剂含固量。 [0147] 表观密度试验方法有：吊篮法，李氏瓶法，容量瓶法。发明人嫌以上方法试验误差太大，表观密度试验使用自己发明的一种几乎无误差密度测量装置——王氏密度瓶进行表观密度试验。该装置在使用感量0.01g天平称量，误差为0.02g。王氏密度瓶详细信息，请阅读发明专利号201510314059.2说明书。 [0148] 步骤3.确定透水混凝土集料适用空隙率： [0149] 根据集料颗粒直径比例确定采用振动台震动法还是松堆法，做实验确定集料的实际空隙率。 [0150] 振动台震动法实验：相同颗粒直径集料实验结果基本上为空隙率30-35％；松散堆积法实验：相同颗粒直径集料实验结果基本上为空隙率45-49％。 [0151] 当多种颗粒直径集料混合堆积(比如粗砂、中砂)，松散堆积法实验结果也为空隙率43-47％。 [0152] 步骤4.确定近单位体积透水混凝土各级集料和胶结材料的用量： [0153] 4.1运用混凝土最大堆集密度原理，确定配制接近单位体积各级集料的用量： [0154] 在合理重量比例和合理颗粒直径比例情况下，沥青混凝土颗粒直径细一级集料完全填充满或者不完全填充满颗粒直径粗一级集料形成的空隙中，各级集料均匀混合后有最大堆集密度。 [0155] 最大堆集密度原理各级集料用量用公式表达为： [0156] D1＝PD1(B-eD1)………………………………………1…1 [0157] D2＝eD1PD2(1-eD2)…………………………………1…2 [0158] D3＝eD1eD2PD3(1-eD3)……………………………1…3 [0159] …… [0160] Dn＝eD1eD2eD3……eDn-1PDn(1-eDn)………………1…4 [0161] 1-n级集料拌匀压实后的空隙率： [0162] e＝eD1eD2eD3……eDn………………………………1…5 [0163] D1，D2，D3，D4，……，级数包括最小一级使用重量，可以根据需要随意增加或者减少，高密实集料空隙率也可以任意调整。 [0165] 4.2确定胶结材料用量： [0166] 4.2.1胶集比分配定则：混凝土中，起“口袋”作用的产生最大抗拉强度的胶结物和产生抗压强度的起“口袋”填充物作用的胶结材料(起填充集料作用)，有大致1∶1的分配比例，这个比例在一定范围内向偏大于充当填充物集料的比例方向波动。用公式表达为： [0167] C集≥C胶………………………………………1…6 [0168] 最经济情况下，有： [0169] C＝2C胶＝2C集………………………………………1…7 [0170] 4.2.2确定胶结材料用重： [0171] 根据胶集比分配定则，填充集料空隙胶凝材料，约占胶结材料体积一半(另一半在集料与集料接触点增大透水混凝土体积)，我们按照胶结材料一半计量填充透水混凝土集料空隙。这样计量虽然不是十分准确，与实验结果基本接近，偏差在可以接受范围。 [0172] 发明人的试验证明，胶集比是否按照1∶1分配，与水胶比相关性很大。合适的水胶比是配制透水混凝土关键因素。 [0173] 多次试验证明：用黄山海螺水泥，细度模数2.9机制砂，昆山泳达聚羧酸减水剂，(固含量11.32％，密度1.04，1.2掺量砂浆减水率18％；下同)，使用掺量为水泥5％高性能减水剂，水泥净浆最小水胶比为0.21(包括减水剂中水分，下同)时，震动水泥净浆，水泥净浆有流动性；使用掺量为水泥3％高性能减水剂，水泥净浆最小水胶比为0.22，震动水泥净浆，水泥净浆有流动性；不使用高性能减水剂，水泥净浆最小水胶比为0.31，震动水泥净浆，水泥净浆才会有流动性。水泥、砂比例为1∶2水泥砂浆，使用3％高性能减水剂，最小水胶比为0.32，震动水泥砂浆，水泥砂浆有流动性；不使用高性能减水剂，水泥砂浆最小水胶比可控制为0.41，震动水泥砂浆，水泥砂浆才会有流动性。 [0174] 透水混凝土配制，集料表面应该挂满足够厚一层水泥浆体(水泥砂浆浆体)而不往下自己流动；遇到震动后，集料表面水泥浆体(水泥砂浆浆体)缓慢向下流动，即保证集料相互粘接牢固，又不至于有浆体流到底部阻塞渗水通道。因此，控制好水胶比是配制透水混凝土关键。 [0175] 再强调一遍：合适的水胶比是配制透水混凝土关键因素！ [0176] 为了保证透水混凝土的强度，发明人建议在配制透水混凝土时使用外加剂，而且使用足量外加剂，尽量降低水胶比，使混凝土有相对高整体强度(抗压、抗弯拉强度)。 [0177] 对水胶比，发明人的建议为：单独试验时，震动有流动水泥净浆或者水泥砂浆水胶比基础上增加0.01-0.03(考虑到粗集料还需要均布水湿润，用水量增加)，就是透水混凝土适用水胶比。如果使用较细粗集料或者使用部分细集料，最大可以加大水胶比0.04-0.06。 [0178] 对水硬性胶结材料水泥净浆，或者在透水混凝土中充当胶结材料水泥砂浆，发明人的建议为≯180升，保证集料空隙填充≯10％。这样配制的透水混凝土最为经济。 [0179] 事实上，对透水混凝土，最大胶结材料用量几乎是一个上不封顶概念。发明人就曾经用450公斤水泥，二级碎石，0.22水胶比，配制出透水性能很好，28天标准养护抗压强度接近30MPa透水混凝土。 [0180] 如果是水泥砂浆充当透水混凝土胶结材料，在标准养护条件，理论上可以配制出50MPa抗压强度透水混凝土。 [0181] 可能有人觉得水泥净浆水胶比从0.21增加到0.31没有多大关系，可以不用减水剂。事实上：如果水泥表观密度为3kg/cm3，水泥净浆中，水胶比0.21时，水在水泥净浆中体积占比： [0182] 0.21/(0.21+1/3)＝38.7％ [0183] 水胶比0.21时，水在水泥净浆中体积占比： [0184] 0.31/(0.31+1/3)＝48.2％ [0185] 水胶比变化0.1，水在水泥净浆中体积比例增加10％，对透水混凝土强度影响可想而知。 [0186] 步骤5.计算近单位体积透水混凝土体积、目标空隙率，计算透水混凝土目标控制体积、目标空隙率并进行比较，调整至设计空隙率，计算透水混凝土理论配合比： [0187] 透水混凝土体积为组成材料表观体积、空气空隙体积之和： [0188] (1-e砼)V砼＝VD1+VD2+VD3+……+VDn+VC+Vj+VW…………1…8 [0189] e砼＝e密集-(V胶/2V砼)％……………………………………1…9 [0190] 式1…1——式1…9中：D1，D2，D3，……，Dn表示颗粒直径由粗到细的1至n级集料及集料重量(单位：kg/m3)，并且任意颗粒直径ΦDn-1/ΦDn≮2.4143；e，空隙率；eDn，第n级集料Dn的空隙率；e拟，透水混凝土集料拟留空隙率，无量纲；砼，透水混凝土；P，表观密度，单位kg/M3；B，透水混凝土工作性调整系数，B≤1，发明人一般取0.9——0.85；C，水泥及水泥重3 量，单位kg/m ；J，外加剂及其重量；W，水及其重量；V砼，透水混凝土体积，V胶，胶结材料(水泥加水)体积，单位M3；VDn，集料Dn表观体积；e密集，高密实集料空隙率。 [0191] 例1透水混凝土空隙率为12％时，求最大粒径31.5mm高密实集料理论配合比。 [0192] 高密实集料空隙填充量按照3％计算，则：集料目标配制体积0.85m3。高密实集料配制目标空隙率为15％。 [0193] 二级半集料配制高密实集料。如果工作性调整系数B＝0.9，碎石25空隙率48％，碎石10空隙率47％，粗沙空隙率46％，三级集料配制高密实集料空隙率：e集＝0.48*0.47*0.46＝10.4％ [0194] e差＝e集-e拟＝10.4％-15％＝-4.6％ 粗砂应该去掉46升 [0195] 假定碎石表观密度2730kg/m3，粗砂表观密度2690kg/m3，近单位体积集料用量： [0196] 碎石25：D1＝(0.9-0.48)*2730＝1147kg/m3 [0197] 碎石10：D2＝0.48*2730*(1-0.47)＝695kg/m3 [0198] 粗砂：D3＝0.48*0.47*2690*(1-0.46)-46*2.69＝317-46*2.69＝204kg/m3[0199] 以上三级集料体积：1147/2730+695/2730+204/2690＝0.751m3 [0200] 单位体积集料用量： [0201] 碎石25：1147*0.85/0.751＝1298kg/m3 [0202] 碎石10：695*0.85/0.751＝787kg/m3 [0203] 粗砂：204*0.85/0.751＝231kg/m3 [0204] 所以，透水混凝土空隙率为12％时，最大粒径31.5高密实集料理论配合比为(单位：kg/m3)：25碎石1298：10碎石787：粗砂231 [0205] 步骤6.确定透水混凝土单位体积理论配合比。 [0206] 通过步骤1、步骤2、步骤3、步骤4，我们已经确定了透水混凝土集料尺寸、空隙率、重量、表观密度；水泥品种、用量、表观密度，确定水胶比、减水剂用量。由于以上确定的是近单位体积材料重量。所以需要换算为单位体积重量 [0207] 单位体积材料R重量为： [0208] R＝D V目/V近…………………………………………1…17 [0209] 例2透水混凝土空隙率为20％时，求最大粒径31.5mm透水混凝土理论配合比。 [0211] 高密实集料空隙填充量按照8％计算，则：集料目标配制体积0.72m3。高密实集料配制目标空隙率为28％。 [0212] 二级集料配制高密实集料。如果工作性调整系数B＝0.9，碎石25空隙率47％，碎石10空隙率48％，二级集料配制高密实集料空隙率：e集＝0.47*0.48＝22.6％ [0213] e差＝e集-e拟＝22.6％-28％＝-5.4％ 碎石10应该去掉54升 [0214] 近单位体积集料用量： [0215] 碎石25：D1＝(0.9-0.47)*2740＝1178kg/m3 [0216] 碎石10：D2＝0.47*2740*(1-0.48)-2.74*54＝522kg/m3 [0217] 以上二级集料体积：1178/2740+522/2740＝0.62m3 [0218] 因为高密实集料空隙填充量按照8％计算，水泥净浆配制目标为160升。水泥285kg，外加剂3％，水胶比0.23中已含外加剂中水分，固体外加剂体积按照1升计量(也可以忽略不计)，水硬性胶结材料体积： [0219] 285/3050+285*0.23/1000+1/1000＝0.16m3 [0220] 集料胶结材料总体积：0.62+0.16＝0.78m3 [0221] 透水混凝土目标空隙率为20％，目标体积为0.8m3，所以，单位体积透水混凝土配合比： [0222] 碎石25：D1＝1178*0.8/0.78＝1208kg/m3 [0223] 碎石10：D2＝522*0.8/0.78＝535kg/m3 [0224] 水泥：C＝285*0.8/0.78＝292kg/m3 [0225] 外加剂：292*0.03＝8.76kg/m3 [0226] 水：292*0.23-8＝59kg/m3 [0227] 透水混凝土空隙率为20％时，最大粒径31.5mm透水混凝土理论配合比(单位：kg/m3)为：25碎石1208：10碎石535：水泥292：水59：外加剂8.76 [0228] 步骤7.做试件验证设计的透水混凝土配合比相关性能。 [0229] 步骤8.施工合格的透水混凝土路面或者路面基层并进行相关检测。 [0230] 按照以上步骤1——步骤8，可以随意配制任何颗粒直径级别、任意透水率的透水混凝土。 [0231] 二、透水混凝土路面(或者路面基层)配合比： [0232] 2.1按照透水混凝土配制方法配制的透水混凝土由粗集料(40碎石、30碎石、25碎石、20mm碎石、16mm碎石、13mm碎石、10mm碎石、5mm碎石)、细集料——包括粗砂、中砂、细砂中，最少一种以上材料与水硬性胶结材料组成；根据空隙率不同，透水混凝土集料组成特征为：在粗集料间、细集料间组合两级及两级以上颗粒尺寸比例≥2.42的集料(高透水混凝土(空隙率＞25％)为特例，仅需要一级集料，二级集料尺寸为0)；透水混凝土组成材料的重量比例(单位kg/m3)特征为：最粗集料用量为其表观密度的0-0.76倍(工作性调整系数B＝1，空隙率eD1＝26％)，次粗集料用量为其表观密度的0-0.76倍，较粗集料用量为其表观密度的0-0.76倍，较细集料用量为其表观密度的0-0.76倍，最小粗集料用量为其表观密度的0- 0.76倍，粗砂用量为其表观密度的0-0.76倍，中砂用量为其表观密度的0-0.76倍，细砂用量为其表观密度的0-0.4倍，水泥用量其表观密度的0-0.15倍。 [0233] 2.2对集料间颗粒尺寸比2.42-8透水混凝土，其特别优化的集料组成特征为：使用一级、两级，最多三级不同颗粒尺寸集料配制透水混凝土，在各颗粒直径粗集料、细集料中组合一级、两级，最多三级集料(理论上三级集料配制透水混凝土空隙率最大8％，最小仅5％，透水率已经较低)；集料间特别优化的颗粒直径比例特征为：大一级集料是小一级集料颗粒直径的2.4143倍以上8倍以下；组成材料的重量(单位kg/m3)比例特征为：颗粒直径最大一级集料用量为其表观密度的0.4-0.55倍，颗粒直径第二大集料用量为其表观密度的0- 0.35倍，颗粒直径第三大集料用量为其表观密度的0-0.2倍，水泥最优用量为100-320kg/m3，空隙特征为：高密实集料理论空隙率(10-35)％间可调可控，透水混凝土空隙率(5- 33)％间可控可调。 [0234] 2.3使用三级集料配制透水混凝土： [0235] 配制最大粒径53mm以下特粗使透水混凝土，选择集料40碎石、16碎石、粗砂或者中砂三级集料配制；配制最大粒径37mm以下粗粒式透水混凝土，选择集料30碎石、13碎石、粗砂或者中砂三级集料配制；配制最大粒径31.5mm以下粗粒式透水混凝土，选择集料25碎石、10碎石、粗砂或者中砂三级集料配制；配制最大粒径26.5mm以下中粒式透水混凝土，选择集料20碎石、5碎石，粗砂或者中砂三级集料配制；配制最大粒径19.5mm以下中粒式透水混凝土，选择集料16碎石、粗砂、特细砂三级集料配制；以上三级集料配制的高密实集料空隙率 7.3％-10.4％(0.473＝10.4％，0.472*0.33＝7.3％)，采用加入高性能外加剂或者高效外加剂办法，与适量胶结材料水泥均匀拌合摊铺碾压后，透水混凝土实际空隙率均为5-8％。 [0236] 三级集料配制的透水混凝土，在不使用水硬性胶结材料时，为高密度碎石混合料。该高密度碎石混合料易压实，无沉降，无变形，承载力大，空隙率7-11％，可适量渗水。 [0237] 2.4使用部分第三级集料(2.1级-2.9级)配制透水混凝土： [0238] 配制最大粒径53mm以下特粗使透水混凝土，选择集料40碎石、16碎石、部分粗砂或者中砂2.1-2.9级集料配制；配制最大粒径37mm以下粗粒式透水混凝土，选择集料30碎石、13碎石、部分粗砂或者中砂2.1-2.9级集料配制；配制最大粒径31.5mm以下粗粒式透水混凝土，选择集料25碎石、10碎石、部分粗砂或者中砂2.1-2.9级集料配制；配制最大粒径26.5mm以下中粒式透水混凝土，选择集料20碎石、5碎石，部分粗砂或者中砂2.1-2.9级集料配制； 配制最大粒径19.5mm以下中粒式透水混凝土，选择集料16碎石、粗砂、部分细砂2.1-2.9级集料配制；以上使用部分三级集料配制高密实集料空隙率为10.5-15.5％(0.473＝10.4％， 0.47*0.33＝15.5％)，采用加入高性能外加剂或者高效外加剂办法，与适量胶结材料水泥均匀拌合摊铺碾压后，透水混凝土实际空隙率均为8-13％。 [0239] 2.1-2.9级集料配制的透水混凝土，在不使用水硬性胶结材料时，为高密度碎石混合料。该高密度碎石混合料易压实，无沉降，无变形，承载力大，空隙率10-16％，渗水能力强。 [0240] 2.5使用二级集料配制透水混凝土： [0241] 配制最大粒径53mm以下特粗使透水混凝土，选择集料40碎石、16碎石二级集料配制；配制最大粒径37mm以下粗粒式透水混凝土，选择集料30碎石、13碎石二级集料配制；配制最大粒径31.5mm以下粗粒式透水混凝土，选择集料25碎石、10碎石二级集料配制；配制最大粒径26.5mm以下中粒式透水混凝土，选择集料20碎石、5碎石，二级集料配制；配制最大粒径19.5mm以下中粒式透水混凝土，选择集料16碎石、粗砂二级集料配制；配制最大粒径16mm以下细粒式透水混凝土，选择集料13碎石、粗砂二级集料配制；配制最大粒径13.2mm以下细粒式透水混凝土，选择集料10碎石、粗砂二级集料配制；配制最大粒径9.5mm以下砂粒式透水混凝土，选择集料5碎石、粗砂二级集料配制；以上使用二级集料配制高密实集料空隙率为15.5-22％(0.47*0.33＝15.5％0.47*0.47＝22％)，采用加入高性能外加剂或者高效外加剂办法，与适量水硬性胶结材料均匀拌合摊铺碾压后，透水混凝土实际空隙率均为13-20％。空隙率可根据需要任意调整。 [0242] 二级集料配制的透水混凝土，在不使用水硬性胶结材料时，为高密度碎石混合料。该高密度碎石混合料易压实，无沉降，无变形，承载力大，空隙率15-22％，渗水能力极强。 [0243] 2.6使用部分第二级集料(1.1级-1.9级)配制透水混凝土： [0244] 配制最大粒径53mm以下特粗使透水混凝土，选择集料40碎石、部分16碎石1.1-1.9级集料配制；配制最大粒径37mm以下粗粒式透水混凝土，选择集料30碎石、部分13碎石1.1-1.9级集料配制；配制最大粒径31.5mm以下粗粒式透水混凝土，选择集料25碎石、部分10碎石1.1-1.9级集料配制；配制最大粒径26.5mm以下中粒式透水混凝土，选择集料20碎石、部分5碎石1.1-1.9级集料配制；配制最大粒径19mm以下中粒式透水混凝土，选择集料16碎石、部分粗砂1.1-1.9级集料配制；配制最大粒径16mm以下细粒式透水混凝土，选择集料13碎石、部分粗砂1.1-1.9级集料配制；配制最大粒径13.2mm以下细粒式透水混凝土，选择集料 10碎石、部分粗砂1.1-1.9级集料配制；配制最大粒径9.5mm以下砂粒式透水混凝土，选择集料5碎石、部分粗砂1.1-1.9级集料配制；以上使用部分二级集料配制高密实集料空隙率为 22-35％(35％0.47*0.47＝22％)，采用加入高性能外加剂或者高效外加剂办法，与适量水硬性胶结材料均匀拌合摊铺碾压后，透水混凝土实际空隙率均为20-32％。空隙率可根据需要任意调整。 [0245] 1.1-1.9级集料配制的透水混凝土，在不使用水硬性胶结材料时，为高密度碎石混合料。该高密度碎石混合料易压实，无沉降，无变形，承载力大，空隙率22-35％，渗水能力超强。 [0246] 2.7一级集料配制透水混凝土： [0247] 配制最大粒径53mm以下特粗使透水混凝土，选择集料40碎石一级集料配制；配制最大粒径37mm以下粗粒式透水混凝土，选择集料30碎石一级集料配制；配制最大粒径31.5mm以下粗粒式透水混凝土，选择集料25碎石一级集料配制；配制最大粒径26.5mm以下中粒式透水混凝土，选择集料20碎石一级集料配制；配制最大粒径19mm以下中粒式透水混凝土，选择集料16碎石一级集料配制；配制最大粒径16mm以下细粒式透水混凝土，选择集料 13碎石一级集料配制；配制最大粒径13.2mm以下细粒式透水混凝土，选择集料10碎石一级集料配制；配制最大粒径9.5mm以下砂粒式透水混凝土，选择集料5碎石一级集料配制；以上使用一级集料配制高密实集料空隙率为30-35％，采用加入高性能外加剂或者高效外加剂办法，与适量水硬性胶结材料均匀拌合摊铺碾压后，透水混凝土实际空隙率均为22-32％。 空隙率可根据需要任意调整。 [0248] 以上计算结果，很容易得到试验证实。 [0249] 实施效果 [0250] 透水混凝土配制方法简单易学，可操作性强，适应透水道路面层、透水道路基层、透水道路底基层(一般为高密实碎石混合料)。主要具有下列主要特点： [0251] 1、透水混凝土空隙率先知可控可调。 [0252] 2、具有合理的材料比例。相邻两级集料粒径比大于2.4143，较细一级集料重量应正好填充满较粗一级集料形成的空隙，或者相差一定比例无法填充满较粗一级集料形成的空隙——合适颗粒直径、合适材料重量填充合适的空隙体积，透水混凝土质量均匀，离差小，计算容重与实际施工容重相比，最大误差不超过5％，一般仅1％左右，完全可以忽略不计。 [0253] 3、具有很好工作性，一次试验合格率高。透水混凝土一次试验合格率基本上可以达到100％。 [0254] 4、具有很高经济性和适用性。 [0255] 5、具有很高环保性。 [0256] 总之，通过对透水混凝土客观规律的认识，本发明使透水混凝土这样一门只有通过试验才能知道结果的试验科学开始转变为计算科学、数字科学，使透水混凝土的很多实验结果通过计算即可先知，减少科技人员劳动，节约设计试验时间。 [0257] 本发明配制的透水混凝土路面具有组成材料比例合理，空隙可调可控特点，节能环保，成本降低，各项功能高性能化的突出特点。 [0258] 特别提醒：做透水混凝土试件最好不用不可拆分试模，如塑料试模。由于混凝土有大量空隙通透，空压机根本没有办法把试件从模内吹出来。 [0259] 具体实施方式举例 [0260] 例3透水混凝土空隙率为15％时，求最大粒径26.5mm透水混凝土理论配合比。 [0261] 使用原材料：海螺PO42.5水泥，表观密度3050kg/m3，泳达聚羧酸减水剂，密度1.04，固含量11.32％，考虑到经济性，外加剂选择3％用量。石灰岩碎石，表观密度2730kg/m3。 [0262] 高密实集料空隙填充量按照7％计算，则：集料目标配制体积0.78m3。高密实集料配制目标空隙率为22％(高密实集料拟留空隙率)。 [0263] 二级集料配制高密实集料。如果工作性调整系数B＝0.88，碎石20空隙率48％，碎石5空隙率47％，二级集料配制高密实集料空隙率：e集＝0.47*0.48＝22.6％ [0264] e差＝e集-e拟＝22.6％-22％＝0.6％，应该使用粗砂或者中砂6升。 [0265] 假定使用中砂，表观密度2700kg/m3，近单位体积集料用量： [0266] 碎石20：D1＝(0.88-0.48)*2730＝1092kg/m3 [0267] 碎石5：D2＝0.48*2730*(1-0.47)＝695kg/m3 [0268] 中砂：D3＝6*2.7＝16kg/m3 [0269] 以上三级集料体积：1092/2730+695/2730+6/1000＝0.66m3 [0270] 因为高密实集料空隙填充量按照7％计算，水泥净浆配制目标为140升。由于使用部分中砂，水胶比选择0.23，水在水泥净浆中体积： [0271] 0.24/(0.24+1/3.05)＝42.3％ [0272] 水：140*41.2％＝59kg/m3 [0273] 水泥：(140-59)*3.05＝247kg/m3 [0274] 外加剂固体体积忽略不计。 [0275] 水硬性胶结材料体积合计140升 [0276] 集料胶结材料总体积：0.66+0.14＝0.8m3 [0277] 透水混凝土目标空隙率为15％，目标体积为0.85m3，所以，单位体积透水混凝土理论配合比： [0278] 碎石20：D1＝1092*0.85/0.8＝1160kg/m3 [0279] 碎石5：D2＝695*0.85/0.8＝738kg/m3 [0280] 中砂：D3＝16*0.85/0.8＝17kg/m3 [0281] 水泥：C＝247*0.85/0.8＝262kg/m3 [0282] 外加剂：267*0.03＝7.86kg/m3 [0283] 水：262*0.24-7＝56kg/m3 [0284] 透水混凝土空隙率为15％时，最大粒径26.5mm透水混凝土理论配合比(单位：kg/m3)为：20碎石1160：10碎石738：水泥262：水56：外加剂7.86。 [0285] 做试验验证以上配合比。 [0286] 施工时换算成施工配合比施工。 [0287] 对施工透水混凝土进行工后检测。 [0288] 例4透水混凝土空隙率为19％时，求最大粒径19mm透水混凝土理论配合比。 [0289] 使用原材料：海螺PO42.5水泥，表观密度3050kg/m3，泳达聚羧酸减水剂，密度1.04，固含量11.32％。花岗岩碎石，表观密度2710kg/m3，细度模数3.3粗砂表观密度 2690kg/m3。 [0290] 高密实集料空隙填充量按照8％计算，则：高密实集料配制目标空隙率为27％，集料目标配制体积0.73m3。 [0291] 由于：e集＝0.47*0.48＝22.6％ [0292] 1.1-1.9级集料配制高密实集料。如果工作性调整系数B＝0.85，碎石16空隙率48％，粗砂空隙率47％，二级集料配制高密实集料空隙率： [0293] e差＝e集-e拟＝22.6％-27％＝-4.6％，应该减少粗砂46升。 [0294] 近单位体积集料用量： [0295] 碎石16：D1＝(0.85-0.48)*2710＝1003kg/m3 [0296] 粗砂：D2＝0.48*2690*(1-0.47)-46*2.69＝561kg/m3 [0297] 以上二级集料体积：1003/2710+561/2690＝0.579m3 [0298] 因为高密实集料空隙填充量按照8％计算，使用了粗砂，水泥净浆配制目标为160升。水胶比选择0.26，水在水泥净浆中体积： [0299] 0.26/(0.26+1/3.05)＝44.2％ [0300] 水：160*44.2％＝71kg/m3 [0301] 水泥：(160-71)*3.05＝271kg/m3 [0302] 外加剂固体体积按照1升计量。 [0303] 水硬性胶结材料体积161升 [0304] 集料胶结材料总体积：0.579+0.161＝0.74m3 [0305] 透水混凝土目标空隙率为19％，目标体积为0.81m3，所以，单位体积透水混凝土理论配合比： [0306] 碎石16：D1＝1003*0.81/0.74＝1098kg/m3 [0307] 粗砂：D2＝561*0.81/0.74＝614kg/m3 [0308] 水泥：C＝271*0.81/0.74＝297kg/m3 [0309] 外加剂：297*0.03＝8.91kg/m3 [0310] 水：297*0.26-8＝69kg/m3 [0311] 透水混凝土空隙率为19％时，最大粒径19.5mm透水混凝土理论配合比(单位：kg/m3)为：16碎石1098：10碎石614：水泥297：水69：外加剂8.91 [0312] 做试验验证以上配合比。 [0313] 施工时换算成施工配合比施工。 [0314] 对施工透水混凝土进行工后检测。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈