新型材料
透水水泥稳定碎石材料设计与检验
尹锦明，孙刘留，王昊武
(南京理工大学泰州科技学院，江苏泰州225300)
摘要：以有效孔隙率和无侧限抗压强度(UCS &作为研究指标，结合贝雷法进行孔隙型水泥稳定碎石的检验、 评价以及优化设计。分析了四档不同粗细集料用量对有效孔隙率、透水系数、UCS以及CA值的影响。有效孔 隙率随着第一档和第二档集料用量的增加而提高，随着第三档和第四档集料用量的减少而减小，透水系数与 有效孔隙率成正比，有效孔隙率越大，透水系数
。UCS随着第一档集料用量的
，随
着第二档和第三档集料用量的增加出现•值现象，随着第四档用量的增加而增大。CA值随着第一档集料用 量的增加而减小，随着第二档、第三档、第四档集料用量的增加而增大。关键词：水泥稳定碎石；贝雷法；无侧限抗压强度；有效孔隙率
Abstract: To test, evaluate and optimize porous cement stabilized macadam, the Bailey method is adopted, and
effective porosity and unconfined compressive strength (UCS) are adopted as research indexes. Effective porosity, UCS and CA affected by four kinds of aggregates are studied. While the quantity of first aggregate and second aggregate is increased, effective porosity is increased. Effective porosity is decreased as the quantity of the third aggregate and forth aggregate decreases. While the quantity of the first aggregate is increased, UCS is decreased. With the quantity of the second aggregate and third aggregate increases, the maximum UCS appeares. While the quantity of the forth aggregate is increased, UCS is increased. CA is decreased while the quantity of the first aggregate is increased and it is increased as the quantity of the second aggregate, third aggregate and forth aggregate is increased.Key words： cement stabilized macadam; Bailey method; unconfined compressive strength; effective porosity
0
引言
海绵城市要求城市设施能够发挥“渗、透、蓄、 净”等功能，材料具备一定的透水能力是其发挥海 绵功能的关键。道路是城市中重要的基础设施，发 挥道路的海绵功能将有助于海绵城市目标的实 现，基层是我国道路的主要承重层，也是路面结构 的主要层次。
水泥稳定碎石是基层常用的材料。本文以骨 架密实型水泥稳定碎石配合比为基础，拟定配合 比方案，采用贝雷法进行透水水泥稳定碎石设计 检验，以孔隙率、透水系数和7 d无 为透水基层材料的 1贝雷法概述
基金项目:江苏省高校自然科学研究面上项目资助(16KJB580004)。
标。
贝雷法由美国的Robert Bailey于20世纪80 年代提出，来源于其多年工作经验。这种方法将混
合料 为 料和 料 ， 料主要 用于 具备
骨架，细集料主要
料
的孔隙率，
料的
料之间孔隙的骨架孔隙结构，
，将
孔隙，贝雷法
的作用。混合料
为骨架密实结构、悬浮密实结构，孔隙率 小。这方法有利于材料设计
的关系，进行孔隙型混合料设计。目
混合料的设计中 用 多。
雷法，材料
为
NMPS，
则粗集料和细集料的分界粒径PCS为0.22 NMPS，
为一 0.22 PCS
孔；一 为
和
孔以下的
，
-
料为
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新型材料
TCS为0.22 SCS。贝雷法同时也给出CA、FAC、FAF 三个混合料评价指标，其中CA计算见式（1 )，用于
评价粗集料含量和孔隙特征的指标，后两个指标主 要用于评价细集料含量以及填充情况的指标，孔隙 型水泥稳定碎石细集料含量少。因此，本文选取 二控制筛孔(SCS)。依此类推，还有第三控制筛孔
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孔通过率。2试验研究方案2.1原材料分析
碎石来自京沪高速扩建项目，产地铜陵，分四 档供料，项指标 果见
要求，
材料筛分结普通硅酸盐水》(JTGD40-
用水
1，水泥用泰州产
CA作为孔隙型水泥稳定碎石的评价指标。
!A
泥。《公路水泥混凝路面计
⑴
泥掺量为108。
#NUPSI2 ~#PCS
= mn-pNMP &I2
2011)推荐水泥掺量为9.5%~11%，本
式中：Pnmpsi*为NMPSI2筛孔通过率;Ppcs为PCS筛
表1四档碎石筛分结果
筛孔尺寸
/mm
26.56.8
1980.4
168.50.2
13.22.329.3
9.5230.30.7
4.752.361.180.60.30.075
I筛余/8
II筛余/8III 筛 /8IV 筛 /8
38.44.12.9
1.777.229.1
0.110.411.8
5.814.4
1.820.8
21.0
2.2孔隙型水泥稳定碎石级配研究方案
孔隙型水泥稳定碎石
用
。以《公
路沥青路面设计规范》(JTGD50-2006)中
表2
层位
实型水泥稳定碎石级配（表2)为基础，分析各档集料对混合料的
。
骨架密实型水泥稳定类集料级配
基层
Imm
质量百分率I8
方筛孔
31.5100
19.068#86
9.5038#58
4.7522#32
2.3616#28
0.68#16
0.0750~3
当I:II:III:IV质量比为1.4:2.0:0.6:1时，混合料
的级配要。
计的要，定材料的 型的方法制作试件，各项
合料稳定材料
3试验结果与数据分析
混合料公称最大粒径NMPS拟设计为26.5 mm， 粗细集料分 孔
此基础上，为分析
见 3。 法
用《公路》（JTGE51-材
料对材料的影响以及孔隙型水泥稳定碎石材料设
集料 三 的 为 主 ， 法 有利于
，
于0.8,混合料
第 集料用
：雷
量，导致PNMPS/2减小，从而导致CA值的减小。
CA
量 计中
雷的推 (PCS)，
态，第 于1.6。第一档以粗集料为的 分，
混合料的
。
， CA 和有 孔 。第二档质量比
分 量，
于 第 控制 筛孔
2009)以及《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)。
混合料的孔隙率，但是孔隙之间的填充第二 集料用量的
相对减少，
为4.75 mm，第二控制筛
隙率
PCS ，UCS先增大后
SCS为1.18 mm，第三控制筛孔TCS为0.3 mm。 根据式（1)， 的CA见表4。4的 （UCS)、有效孔隙率J0) 见表4。UCS、n。与CA值的关系见图1~4。
第 材 料 的 ， CA 小，UCS ，有效孔隙率 ，第 i集料比例增加了 42.98，CA值减小了 24.68，有效 孔隙率 99.48，UCS 45.88。第 i
-
增加了 33.3 8，CA值增加了 23 8,有效孔隙率增 加了 115 8，UCS在规范推荐的混合料级配时达到
。第二 13.2 mm以 超过了 0.8,并没有 分 其用量
分多，其用量
，
导致了 PNMPS/2增加，进而导致CA值增加，CA
雷法推的范围内，
；
，仍属于粗集料，
的角度来看，
混合料颗粒之间有干涉的现象。第二集料绝
第一控制筛孔PCS以，
孔隙率增加。
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-
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级配方案
方案编号
质量比（:::)
1.4：2：0.6：01.4:2:0.6:0.41.4:2:0.6:0.81.4：2：0.6：11.8:2.6:0.6:02.2:3.1:0.6:02.6:3.7:0.6:03.6:5.1:0.6:04.6:6.6:0.6:0
优化方案第
表3
方案编号
质量比
1.4：2.0：0.6：11.6：2.0：0.6：11.8：2.0：0.6：12.0：2.0：0.6：11.4：1.8：0.6：11.4：2.0：0.6：11.4:2.2:0.6:11.4:2.4:0.6:11.4：2：0.2：11.4：2：0.4：11.4：2：0.6：11.4：2：0.8：1
第第第
备注
IIIIIIIV
备注
F1-1
F1-2F1-3F1-4F2-1F2-2F2-3F2-4F3-1F3-2F3-3F3-4
I档集料影响
F4-1F4-2F4-3F4-4F5-1F5-2F5-3F5-4F5-5
IV档集料影响
II档集料影响
III档集料影响
表4
方案编号
试验结果
方案编号
CA
0.9060.8170.7440.6830.8390.9060.9711.0320.8950.9010.906
UCS/MPa
15.2712.110.278.2710.1315.2711.839.4310.3311.7815.27
n0/%
3.364.65.76.72.933.364.966.34.394.173.36
透水系数/(
cm-s-1)CA
0.9110.890.8960.9030.9060.8940.8750.6760.6720.677
UCS/MPa
11.7310.1311.3113.2215.278.036.816.096.275.68
n0/@
1.698.496.274.393.368.1810.2813.3216.2618.1
透水系数/(
0.360.51
cm.s4)
F1-1F1-5F1-3F1-4F2-1F2-2F2-3F2-4F3-1F3-2F3-3
0.3710.3950.4230.420.370.3710.4160.4390.3940.390.371
F3-4F4-1F4-2F4-3F4-4F5-1F5-2F5-3F5-4F5-5
0.4380.3940.3710.4890.6080.7220.9831.172
2018年第4期
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符合规范推荐的配合比达到了混合料的结构较优， 粗集料形成骨架，细集料填充较充分，干涉现象不 显著，因此，强度达到了峰值。
随着第三档材料用量的增加，CA值随之增 加，有效孔隙率随之减小，UCS出现峰值。第三档 用量增加了 300%，CA值增加了 1.8%，有效孔隙率 减小了 61.5%。增加第三档集料用量，CA值突破了 贝雷法的推荐范围，说明第三档用量增加，不利于 形成骨架嵌挤结构，但是第三档用量相对较少，所 有其对CA值的影响也较小。第三档集料粒径基本 都在第一控制筛孔PCS以下，充料，增加
分用量，
，
于雷法中的填 了有效孔隙率的下。了涉，架嵌挤受
尹錦明，孙刘留，王昊武：透水水泥稳定碎石材料设计与检验
4结论
(1) 根据贝雷法，第一档集料和第二档集料属
于粗集料，是混合料形成的架的分，增加第一 档材料用量可以 孔隙率，但是 量以
(2)
孔隙
的有效
UCS下'增加第二档材料用
有效孔隙率，UCS 在峰值现象。
雷法，第三档集料和第四档集料属
于细集料，到填充的用，增加第三档材料用量
混合料有效孔隙率下，象'增加第四档材料用量也 下 ， 但 UCS 随之增加 。
(3)
雷法中CA值用于
混合料的状
态，对于孔隙 加第一档材料用量
控制在0.4〜0.8。增
UCS
在峰值现
混合料有效孔隙率
填充料的增加，导致混合料密实度增加，强度随之 増加，但是填充料 到影响，强度出现了下降。
随着第四档材料用量的增加，CA值和UCS随 之增大，有效孔隙率随之减小，质量比由0增加到 1，CA值增加了 1.8%，UCS增加了 50.7%，有效孔 隙率下了 60.4%。增加第四档集料用量，混合料
CA值减小，增加第二
档、第三档、第四档材料用量 CA值增大。
(4) 雷法以及有效孔隙率和UCS的求， 出优 配 CA值的，UCS 基层的 ，有效孔隙率以达
到 18.17。参考文献
中华人民共和国住房和城乡建设部.海绵城市 建设技术指南——
低影响开发雨水系统构建（试
行）[M]•北京:中国建筑工业出版社，2014.[2] JTG/T D33-2012,公路排水设计规范[S].[3] 张清泉.骨架孔隙结构水泥稳定碎石基层材料 组成设计方法与性能变化规律研究[D].西安:长安 大学，2011.
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第一作者：尹锦明（1981-)，， ， ， 材料。
，
结构
，
.多孔隙水泥稳定碎石排
水基层设计与施工田.长沙交通学院学报，2005，21
CA值都大于0.8,不利于形成良的结构。
效孔隙率随之 増加，混合料 干涉用
第 上，结合孔隙 基的
，
贝
雷法，第四档集料属于填充料，增加这部分用量，有
，影响较显著。随着填充料的 度随之增加，其强度随之增加，但
配范围，其
的基础优化，强度
显现，因此，强度未出现峰值。配
是四档集料影响
的基
有效孔隙率有了较大
是分集料粒径更小，在本
出的。F5-1〜F5-5强度均能满足水泥稳定碎石 随着孔隙率的
，F5-3〜F5-5混合料的
CA值在雷法推荐的范围内，说明已形成了良
好的结构（图5)。
1.400 n
o1.2.0 o〔 o 有效孔隙率（％) (编辑！庄毅敏）（收稿日期：之）!\"-.-?\") 图5有效孔隙率与透水系数关系 :羃主衫2018年第4期 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容