透水混凝土在海綿城市建設(shè)中的應(yīng)用研究

夏 維 學(xué)， 祁 濤， 張 鐸

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860 )

透水混凝土在海綿城市建設(shè)中的應(yīng)用研究

夏 維 學(xué)， 祁 濤， 張 鐸

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860 )

海綿城市是新一代城市雨洪管理概念，其統(tǒng)籌發(fā)揮自然生態(tài)功能和人工干預(yù)功能，能最大限度地減少城市開發(fā)建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，將70%的降雨就地消納和應(yīng)用。透水混凝土是由粗集料及水泥基膠結(jié)料經(jīng)拌和形成的、具有連續(xù)孔隙結(jié)構(gòu)的混凝土，具有透水、透氣、重量輕的特點(diǎn)，作為環(huán)保型生態(tài)混凝土的一種，在海綿城市中的應(yīng)用愈發(fā)廣泛。結(jié)合工程實(shí)例，闡述了天然露骨透水混凝土的性能特點(diǎn)、原材料要求、配合比，并與常規(guī)混凝土進(jìn)行了對(duì)比，介紹了其施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施，可供類似工程借鑒參考。

透水混凝土；施工技術(shù)；質(zhì)量控制；海綿城市

1 概 述

近年，我國重在培育特色海綿城市產(chǎn)業(yè)，要求城市能夠像海綿一樣在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用。當(dāng)對(duì)建筑材料的要求日漸趨于環(huán)保、綠色、可持續(xù)的當(dāng)今社會(huì)，透水混凝土作為環(huán)保型生態(tài)混凝土的一種，具有提高路面的透氣和透水性能，改善雨天路面積水現(xiàn)象、加快地下水循環(huán)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)建設(shè)海綿城市具有特殊的重要意義，并在市政領(lǐng)域逐漸得到廣泛應(yīng)用。

2 透水混凝土性能

透水混凝土是由粗集料及水泥基膠結(jié)料經(jīng)拌和形成的、具有連續(xù)孔隙結(jié)構(gòu)的混凝土，不含細(xì)集料；其中粗集料表面包裹的水泥基膠結(jié)料在終凝前經(jīng)水洗后表層粗集料露出本色原型的為露骨料透水混凝土。透水混凝土的優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)高透水性：空隙率達(dá)到20%～25%，內(nèi)部連續(xù)空隙率為15%～18%，透水速度達(dá)到31～52 L/(m·h-1)，透水性能極好。

(2)高承載力：其可達(dá)到C20～C25混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。

(3)裝飾效果：可設(shè)計(jì)不同色彩方案，實(shí)現(xiàn)不同環(huán)境和個(gè)性的裝飾風(fēng)格。

(4)易維護(hù)性：特有的透水性鋪裝系統(tǒng)僅需通過高壓水槍或壓縮空氣清除縫隙中的堵塞物。

(5)抗凍融性：因其結(jié)構(gòu)本身具有較大的孔隙，因而其比一般混凝土路面擁有更強(qiáng)的抗凍融能力。

(6)耐用性：耐用耐磨性能優(yōu)于瀝青。

(7)高散熱性：材料本身密度較低，從而降低了熱存儲(chǔ)的能力。

與傳統(tǒng)的水泥混凝土路面相比，透水混凝土路面能使雨水迅速滲入地下，防止路面積水；調(diào)節(jié)城市空間的溫度和濕度，改善城市熱循環(huán)，緩解熱島效應(yīng)；同時(shí)，大孔隙率能降低車輛行駛時(shí)的路面噪聲，創(chuàng)造舒適的交通環(huán)境，大量的空隙可吸附城市污染物，減少揚(yáng)塵污染。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

成都天府新區(qū)漢州路北段等8個(gè)項(xiàng)目道路工程人行道采用半透水結(jié)構(gòu)層，面層采用透水混凝土，強(qiáng)度等級(jí)為C25，寬度3～6 m，厚度為8～10 cm，面層涂刷固化劑。

3.2 技術(shù)指標(biāo)

透水混凝土的技術(shù)指標(biāo)符合表1中的要求。

3.3 施工工藝

透水混凝土施工工藝流程見圖1。

(1)施工準(zhǔn)備。

施工前準(zhǔn)備混凝土原材料、組織勞動(dòng)力、澆筑設(shè)備及養(yǎng)護(hù)用品等。

(2)基礎(chǔ)面處理。

按全透水和半透水結(jié)構(gòu)分，透水混凝土下承層一般為級(jí)配碎石或穩(wěn)定土，表面應(yīng)平整、堅(jiān)實(shí)，壓實(shí)度、高程、橫坡等質(zhì)量控制指標(biāo)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

表1 主要技術(shù)指標(biāo)表

圖1 透水混凝土施工工藝流程圖

(3)模板支設(shè)。

模板選用質(zhì)地堅(jiān)硬、變形小、剛度大的材料，一般為鋼模板、木模板或方木，模板的高度與透水混凝土的厚度一致。采用人工安裝固定，立模的平面位置與高程符合設(shè)計(jì)規(guī)定，在模板與混凝土接觸的表面涂刷隔離劑。

(4)混凝土拌和。

① 攪拌機(jī)容量的選擇。

透水混凝土采用強(qiáng)制性攪拌機(jī)攪拌，攪拌機(jī)的容量根據(jù)工程量、施工進(jìn)度、施工順序和運(yùn)輸工具等參數(shù)選擇。新拌混凝土出機(jī)至作業(yè)面運(yùn)輸時(shí)間不宜超過30 min。

②原材料計(jì)量。

每臺(tái)班拌制前精確測(cè)定集料的含水率，并相應(yīng)調(diào)整透水混凝土配合比中的用水量，由施工現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定施工配合比。

原材料(按質(zhì)量計(jì))的允許誤差不應(yīng)超過下列規(guī)定：水泥:±1%；增強(qiáng)料:±1%；集料:±2%；水: ±1%；外加劑: ±1%。

③攪拌程序。

透水混凝土的拌制：先將集料和50%的用水量加入攪拌機(jī)拌和30 s，再加入水泥、增強(qiáng)料、外加劑拌和40 s，最后加入剩余的用水量拌和50 s以上。

(5)運(yùn) 輸。

采用小型三輪運(yùn)輸車，注意保持拌和物的濕度，必要時(shí)采取遮蓋措施。

透水混凝土拌和物從攪拌機(jī)出料后，運(yùn)至施工地點(diǎn)進(jìn)行攤鋪、壓實(shí)直至澆筑完畢的最長(zhǎng)允許時(shí)間應(yīng)符合表2中的規(guī)定。

表2 透水混凝土從攪拌機(jī)出料至澆筑完畢的允許最長(zhǎng)時(shí)間表

注：室外最高氣溫達(dá)到32 ℃及以上時(shí)，不宜施工。

(6)透水混凝土的鋪筑。

透水混凝土拌和物攤鋪前，對(duì)模板的高度、支撐穩(wěn)定情況等進(jìn)行全面檢查。

① 攤 鋪。

攤鋪采用人工進(jìn)行，平整度與排水坡度符合要求，攤鋪厚度考慮松鋪厚度，其松鋪系數(shù)為1.1。

② 壓 實(shí)。

壓實(shí)可采用平整壓實(shí)機(jī)、低頻平板振動(dòng)器振動(dòng)或?qū)Ｓ脻L壓工具滾壓，壓實(shí)時(shí)輔以人工補(bǔ)料及找平，人工找平時(shí)施工人員要求穿減壓鞋操作。

③ 收 面。

壓實(shí)后使用抹平機(jī)對(duì)透水混凝土面層收面，必要時(shí)配合人工拍實(shí)、整平。

對(duì)于露骨透水混凝土施工，在攤鋪整平后的工序中隨時(shí)檢查施工表面的初凝情況，有初凝現(xiàn)象時(shí)可均勻噴灑適量緩凝劑；表層混凝土終凝前及時(shí)采用高壓水槍沖洗面層，除去表面的膠凝材料，均勻裸露出天然石材，以顆粒不松動(dòng)為宜；表層沖洗后及時(shí)去除表面和空隙內(nèi)的剩余漿料。

(7)養(yǎng) 護(hù)。

透水混凝土施工完畢，用塑料薄膜覆蓋進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14 d，未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前不得投入使用。

(8)切縫施工。

在成型面板上進(jìn)行切縫施工，每隔4.5 m設(shè)置一條縮縫，縫寬3 mm、切割深度為(1/2～1/3)h(h為透水混凝土面層厚度)；每隔90 m設(shè)置一條伸縫，縫寬20 mm、縫深與面層厚度相同；透水混凝土強(qiáng)度大于5 MPa時(shí)采用切割機(jī)切縫，縮縫、伸縫均嵌入彈性嵌縫材料，如雙組分聚氨酯嵌縫材料。

(9)涂刷固化劑。

待透水混凝土表面成型干燥后3 d左右，涂刷雙丙聚氨酯無色透明密封材料。

(10)日常維護(hù)。

透水混凝土路面投入使用后，為確保其性能，可使用高壓水(5～20 MPa)沖刷孔隙、洗凈堵塞物，或采用壓縮空氣沖刷孔隙去除堵塞物，或使用真空泵將堵塞孔隙的雜物吸出。

透水混凝土面層出現(xiàn)裂縫或集料脫落的面積較大時(shí)，必須進(jìn)行維修。維修時(shí)，先將路面疏松的集料鏟除，清洗路面、去除孔隙內(nèi)的灰塵及雜物后，進(jìn)行新的透水混凝土鋪筑。

3.4 質(zhì)量控制

透水混凝土的原材料(水泥、外加劑、集料)質(zhì)量、路面彎拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、透水系數(shù)、面層厚度(允許偏差±5 mm)為主控指標(biāo)，其應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定。

同時(shí)，一般項(xiàng)目應(yīng)符合下列規(guī)定：

(1)面層應(yīng)板面平整、邊角整齊、無石子脫落現(xiàn)象；

(2)路面接縫垂直、直順，縫內(nèi)無雜物；

(3)彩色路面顏色均勻一致；

(4)混凝土表層石子分布均勻一致；

(5)高程、中線偏位、平整度、寬度、橫坡、井框與路面高差、相鄰板高差、縱橫縫直順度均應(yīng)符合規(guī)范要求的允許偏差值。

4 結(jié) 語

根據(jù)工程實(shí)際的應(yīng)用效果，基于“海綿城市”建設(shè)的基本理念，透水混凝土是改善城市道路排水能力、改善城市霧霾環(huán)境的關(guān)鍵舉措。通過對(duì)透水混凝土施工工藝及質(zhì)量控制進(jìn)行分析總結(jié)后取得的經(jīng)驗(yàn)，值得類似工程借鑒應(yīng)用。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2017-02-06

TU528；TU5；TU99

B

1001-2184(2017)02-0005-02

夏維學(xué)(1972-)，男，四川眉山人，高級(jí)工程師，從事水利水電與市政工程施工技術(shù)與管理工作；

祁 濤(1988-)，男，安徽宿州人，助理工程師，學(xué)士，從事水利水電與市政工程施工技術(shù)與管理工作；

張 鐸(1990-)，男，陜西安康人，助理工程師，學(xué)士，從事水利水電與市政工程施工技術(shù)與管理工作.