透水性混凝土現(xiàn)場配比方案及施工工藝

狄運(yùn)超 張德友 施凱杰

透水性混凝土現(xiàn)場配比方案及施工工藝

狄運(yùn)超 張德友 施凱杰

一、工程概況

二河閘位于江蘇省淮安市洪澤縣城東北約7km處，為分淮入沂、淮河入海水道渠首控制性工程，于1957年11月開工興建，1958年8月建成完工。工程為大（1）型水閘，共35孔，總寬402m。閘墩頂高程19.5m，工作橋面高程28.25m。公路橋凈寬7.0m，橋面高程 19.5m。分淮入沂設(shè)計(jì)流量為3000m3/s，校核流量為9000 m3/s，引沂濟(jì)淮設(shè)計(jì)流量為300 m3/s，校核流量為1000 m3/s；淮水北調(diào)設(shè)計(jì)流量750m3/s，供給淮安、鹽城、連云港、宿遷四市1030萬畝農(nóng)田灌溉和工業(yè)、生活用水。為創(chuàng)建國家級水利管理單位，經(jīng)蘇財(cái)農(nóng)〔2013〕110文號批準(zhǔn)該維修項(xiàng)目，江蘇省蘇北水利建設(shè)工程處負(fù)責(zé)二河閘便橋橋面透水性混凝土澆筑工程施工。

二、透水混凝土的優(yōu)點(diǎn)

（1）增加城市可透水、透氣面積,加強(qiáng)地表與空氣的熱量和水分交換,調(diào)節(jié)城市氣候,降低地表溫度,有利于緩解熱島現(xiàn)象。

（2）充分利用雨雪降水,增大地表相對濕度,補(bǔ)充日益枯竭的地下水資源,發(fā)揮透水性路基的蓄水池功能;改善地表植物和土壤微生物的生存條件和調(diào)整生態(tài)平衡。

（3）能夠減輕降雨季節(jié)河道排水泄洪能力的負(fù)擔(dān),明顯降低暴雨對下游洪水造成的影響。

（4）防止路面積水和夜間路面反光,冬天不會在路面形成黑冰（由霜霧形成的一層幾乎看不見的薄冰，極危險），提高了通行舒適性與安全性。

（5）大量的空隙能降低交通橋行駛車輛產(chǎn)生的噪音及吸附大型車輛揚(yáng)起的灰塵。

（6）可以根據(jù)環(huán)境及功能需要設(shè)計(jì)圖案、顏色。

三、透水混凝土的現(xiàn)場配比方案及施工工藝

1.透水性混凝土現(xiàn)場配比方案

透水性混凝土施工的基本思路為空隙率越大透水性越好。實(shí)際上透水混凝土透水系數(shù)與有效空隙率呈線性關(guān)系，而與總空隙率不是比例關(guān)系。總空隙率的增加導(dǎo)致水泥漿與石子之間粘接面積小，界面結(jié)構(gòu)缺陷多，透水混凝土強(qiáng)度明顯降低，但透水系數(shù)并不增加。

透水混凝土有效空隙比確定原理見圖1。

圖1 透水混凝土有效空隙比確定原理圖

簡而言之，在現(xiàn)場實(shí)際施工過程中，控制澆筑的透水性混凝土的空隙率最本質(zhì)的就是掌握好各種材料的有效配合比。而配合比的設(shè)計(jì)原則是將骨料顆粒表面用一層薄水泥漿包裹，并將骨料顆?；ハ囵そY(jié)起來，形成一個整體，使之既具有一定強(qiáng)度，又確保骨料間存在一定的孔隙。通過試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)采用如下配比能取得比較好的效果：

綠豆細(xì)砂石子∶水泥∶透水混凝土早強(qiáng)劑∶復(fù)合綠顏料∶水= （800kg±5kg）∶100kg∶4.3kg∶15kg。

2.透水混凝土原材料選擇

除了要掌握好材料的配比外，為保證透水性混凝土達(dá)到規(guī)定的透水性和抗壓強(qiáng)度，材料本身的選擇也有非常大的影響。

透水混凝土原材料選擇的主要依據(jù)是水泥強(qiáng)度等級和粗骨料的類型、粒徑及級配。

（1）水泥的選擇：水泥作為透水混凝土的主要黏結(jié)材料，可有效提高混凝土的強(qiáng)度。本工程采用的是42.5#水泥，其用量以剛能完全包裹骨料的表面為最佳，因水泥用量過多不僅會降低透水性、增加成本，還會增大混凝土收縮量，易出現(xiàn)裂縫，并降低混凝土強(qiáng)度。

（2）骨料石子的選擇：作為混凝土的骨架材料，其粒徑應(yīng)視混凝土結(jié)構(gòu)的厚度、強(qiáng)度、透水性而定。本工程采用的是5～25mm級配的碎石，且要求碎石的質(zhì)地堅(jiān)硬、界面條件較好、針片狀含量低等。

（3）生態(tài)透水混凝土增強(qiáng)劑的選擇：可根據(jù)環(huán)境溫度、運(yùn)輸距離以及現(xiàn)場狀況等添加增強(qiáng)劑。增強(qiáng)劑主要用于調(diào)整混凝土的凝結(jié)時間和減少水的用量，其目的是在相同孔隙率的情況下提高混凝土的強(qiáng)度。增強(qiáng)劑的用量以水泥和骨料不離、水泥能包裹住骨料時的用量為最佳。

（4）顏料的選擇：為了符合透水混凝土顏色的設(shè)計(jì)要求，在不影響透水混凝土性能條件下，選擇了一品復(fù)合綠顏料為摻合料添加，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)每800kg骨料添加綠顏料4.3kg，這樣既能保證透水混凝土的性能，又可以達(dá)到設(shè)計(jì)美觀要求。

（5）拌合水的選擇：拌合水及養(yǎng)護(hù)水均采用一般自來水。

3.施工工藝

第一步：對道橋面路基層的要求和處理

（1）透水混凝土路面的厚度：此次澆筑的透水混凝土運(yùn)用于水利設(shè)施二河閘便橋及護(hù)坡道路，主要供行人行走使用，屬于輕載荷地面，結(jié)合透水混凝土的強(qiáng)度原因及經(jīng)濟(jì)成本，選擇透水混凝土施工厚度為5cm。

（2）為確保路體結(jié)構(gòu)層具有足夠的整體強(qiáng)度和透水性，表面層下需有透水基層和較好保水性的墊層。故首先使用雙銑刀清灰機(jī)整平基層面，清理干凈后澆筑一層清水泥漿和瓜子墊片后再實(shí)施透水混凝土主體工程的澆筑。

第二步：模板設(shè)置即立模工藝

施工人員首先須按設(shè)計(jì)要求根據(jù)鋪層厚度進(jìn)行分隔立模及區(qū)域立模工作，立模中須注意高度、垂直度、泛水坡度等問題。使用水準(zhǔn)儀布置好標(biāo)高控制點(diǎn)。

第三步：攪拌及運(yùn)輸

根據(jù)此次工程量，采用滾筒式攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，攪拌時按物料的規(guī)定比例及投料順序?qū)⑽锪贤度霐嚢铏C(jī)，先將增強(qiáng)劑、顏料和碎石攪拌約30s后，使其初步混合，再將規(guī)定量的水分2～3次加入繼續(xù)進(jìn)行攪拌約110s。視攪拌均勻程度，可適當(dāng)延長機(jī)械攪拌的時間，但不宜過長時間的攪拌。然后由拖拉機(jī)運(yùn)至施工便橋橋頭處，用手推車轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入橋面?zhèn)}位，運(yùn)輸時間以不超過10min為宜，防止透水混凝土在運(yùn)輸工程中凝結(jié)。

第四步：攤鋪、澆筑成型工藝

透水混凝土屬干性混凝土料，其初凝快，攤鋪必須及時。考慮到混凝土在振搗后有一定沉降量，攤鋪時要比設(shè)計(jì)的5cm厚度略高。將混合物均勻攤鋪在工作面上，用括尺找準(zhǔn)平整度和控制一定的泛水度，在終凝前用平板磨光收面機(jī)（澆筑層較厚時用小平板振動器）搗實(shí)平實(shí)。搗實(shí)不宜采用高頻振動器，防止骨料下沉，表面富漿，造成塑性收縮裂紋。邊角部位用抹合拍平，抹合不能有明水。

第五步：透水混凝土的養(yǎng)護(hù)

透水性混凝土在便橋施工攤鋪結(jié)束后，在檢查標(biāo)高和平整度符合設(shè)計(jì)要求時，應(yīng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。由于此次施工時間是在9月份，當(dāng)?shù)貧夂蜉^為炎熱，為防止水分蒸發(fā)，宜立即覆蓋塑料薄膜，以保持水分。由于氣溫干燥炎熱，應(yīng)連續(xù)至少10天每天定時灑水養(yǎng)護(hù)新鋪透水混凝土橋面。

四、結(jié)語

實(shí)踐證明，在現(xiàn)代水利設(shè)施中運(yùn)用透水性混凝土工藝既能保證原有水利設(shè)施功能更好地發(fā)揮，又能與現(xiàn)代生態(tài)要求融為一體。目前，二河閘已順利通過了國家級水利工程管理單位專家組考核驗(yàn)收。隨著材料研發(fā)的進(jìn)一步深入，透水材料的應(yīng)用前景會更加廣闊■

（作者單位：江蘇省淮沭新河管理處223005）