不同成型方法對(duì)透水混凝土性能的影響研究

豐 瑛

（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 渭南 714099）

透水混凝土又稱多孔混凝土、無砂混凝土、透水地坪，是由再生粗骨料、水泥、增強(qiáng)劑和水拌制而成的一種多孔輕質(zhì)混凝土，內(nèi)部結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)蜂窩狀，孔穴均勻分布，表面粗糙、多棱角、表面積大。透水混凝土相比較傳統(tǒng)路面更加透氣、透水，而且重量較輕，不但有利于城市排水、噪音污染等情況，而且有助于改善城市生態(tài)系統(tǒng)平衡。由于現(xiàn)代建筑工程中的混凝土材料所形成的密閉環(huán)境，影響空氣和水的自然流通，從而使得工程項(xiàng)目與空間和自然環(huán)境的適應(yīng)性較差，透水混凝土的出現(xiàn)是傳統(tǒng)混凝土的創(chuàng)新技術(shù)工藝。以道路交通路面項(xiàng)目為主的混凝土路面就是由于暴雨、陣雨天氣難以通過地表徑流排盡路面積水，一方面行駛車輛與積水路面會(huì)存在交通安全風(fēng)險(xiǎn)；另一方面，由于傳統(tǒng)混凝土路面透水性能較差，地面深處土壤成分長期缺水，濕度不足，難以保持穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，地面出現(xiàn)沉降。傳統(tǒng)混凝土路面的密閉性會(huì)影響周圍環(huán)境的溫度、濕度，是城市熱島效應(yīng)出現(xiàn)的主要影響因素，為了迎合可持續(xù)生態(tài)化發(fā)展，透水混凝土作為環(huán)境友好型材料更加適應(yīng)現(xiàn)代道路交通路面發(fā)展和持續(xù)的新需求。

1 透水混凝土性能的影響因素

1.1 原材料對(duì)透水混凝土性能的影響

透水混凝土的制備是由粗骨料、水泥和增強(qiáng)劑混合制備，透水混凝土的強(qiáng)度與水泥的強(qiáng)度相匹配，不同的制備方法在一定程度上會(huì)使混凝土的內(nèi)部受力結(jié)構(gòu)有細(xì)微的差別，從而使得水泥的分布比例和強(qiáng)度有所差異。再者，粗骨料的抗變形拉伸性能有一定上限，也使得混凝土強(qiáng)度會(huì)受到不同成形方法的影響，比如壓力成形法就會(huì)由于制備時(shí)的壓力大小和模具差異有所差異。粗骨料的品種和表面粗糙會(huì)使得液壓時(shí)難度加大，要想克服相應(yīng)的問題，必須根據(jù)混凝土原材料采取相應(yīng)的成型方法，以確保質(zhì)量合格，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的同時(shí)，保證表面平整。比如在配置透水混凝土?xí)r對(duì)骨料的選用形狀不規(guī)則的碎石,而不是表面光滑的卵石,反而能夠在插搗和振壓過程中較大提升混凝土的強(qiáng)度。

除此之外,透水混凝土強(qiáng)度還會(huì)受到添加劑的影響,比如減水劑能夠減少混凝土中水分的流動(dòng),增強(qiáng)性能，引氣劑在攪拌混凝土過程能引入大量均勻分布，穩(wěn)定而封閉的的微小氣泡的外加劑，但是不同成型方法會(huì)使得添加劑的使用很難完全起到成效，所以具體制備要考慮到模具情況，適度調(diào)整。

1.2 配合比參數(shù)對(duì)透水混凝土性能的影響

透水混凝土中,水灰比,漿集比和孔隙率的參數(shù)都是保持混凝土性能強(qiáng)度的重要依據(jù)，不同成型方法則會(huì)一定程度上改變混凝土局部的水灰、漿集比，使得混凝土的水泥和水的重量、骨料體積產(chǎn)生細(xì)微變化，對(duì)透氣透水性能都有影響。因此把握一個(gè)適當(dāng)?shù)牧糠浅Ｖ匾捅壤种匾?，相關(guān)參數(shù)必須要考慮到制備工藝，根據(jù)機(jī)械設(shè)備的強(qiáng)度和流程合理規(guī)劃，防止配置配置透水混凝土?xí)r的孔隙率變化影響混凝土性能。

1.3 不同成型工藝的養(yǎng)護(hù)對(duì)透水混凝土性能的影響

透水混凝土有一個(gè)十分顯著的特點(diǎn)，就是如果注重透氣透水性能，那么其他散熱、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、疲勞強(qiáng)度等性能就會(huì)有所降低，因此，制備工藝在平衡性能方面是有一定考量的。具體的成形工藝會(huì)根據(jù)工程項(xiàng)目需求來設(shè)計(jì)相應(yīng)規(guī)格質(zhì)量的混凝土，包括后續(xù)不同成形工藝的養(yǎng)護(hù)措施也要因地、因時(shí)制宜，合理保護(hù)不同成型方法下的透水混凝土優(yōu)勢(shì)性能。

2 不同成型方法對(duì)透水混凝土性能概述

2.1 壓路機(jī)法

壓路機(jī)法是利用小型壓路機(jī)對(duì)混凝土貼層進(jìn)行碾壓成型，這種機(jī)械化施工能夠應(yīng)對(duì)大規(guī)模面積的混凝土路面，有效提高施工效率和速度，能夠保持透水混凝土的液壓過程的一致性。適用于較長的車行路和小區(qū)直線路施工,但在解決模板拼接縫上效果不好,整體路面平整度不足，且局部需要提高強(qiáng)度的路面也不夠?qū)＞郝窓C(jī)法還有一種常用方式就是與橡膠板配合施工[1]。這種方法壓路機(jī)技術(shù)人員和施工人員的操作水平要求較高，需要人工布置橡膠板，協(xié)同壓路機(jī)進(jìn)行平面液壓，這種方法能夠避免壓路機(jī)直接接觸混凝土表面產(chǎn)生的摩擦力，成型的路面密實(shí)，骨料粘結(jié)牢固，雖然不能完全保證橡膠板銜接處的平整度，但是整體施工質(zhì)量較高，尤其適用于透水混凝土的路面修補(bǔ)施工，對(duì)其強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能、抗變形拉伸、透水透氣等性能都有較好的保障。但是由于機(jī)械化要求高，施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上限高，僅能用于承載路面和大量即時(shí)制備混凝土的情況，比如在預(yù)拌混凝土站集中生產(chǎn)，采用混凝土罐裝車運(yùn)輸和大型攤鋪機(jī)攤鋪施工，大型攤鋪機(jī)實(shí)現(xiàn)了布料、整平和碾壓-體化，大大提高了施工效率，且更有效地保證工程質(zhì)量[2]。

2.2 碾壓輥法

碾壓輥法對(duì)透水混凝土性能的影響主要取決于具體的工具和施工技術(shù)，施工工具包括振動(dòng)碾壓輥和手動(dòng)推拉輥，振動(dòng)碾壓輥主要由行走桁架、振動(dòng)器、變速齒輪、軸承和碾壓鋼管組成。手動(dòng)推拉輥由鋼管、推拉桿和軸承組成。手動(dòng)推拉輥適合用于一次攤鋪厚度小于200mm 的透水混凝土碾壓，施工時(shí)由一人控制推拉，一人負(fù)責(zé)在輥?zhàn)颖砻鎳娝?防止輥?zhàn)诱沉?。如果輥?zhàn)诱沉希瑫?huì)改變局部混凝土的水泥、灰、水漿比例，在后續(xù)靜置、液壓過程中會(huì)改變局部路面的承載力，降低透氣透水性。振動(dòng)碾壓輥適合于路面厚度大于200mm 的混凝土碾壓，施工時(shí)先在透水混凝土表覆蓋薄膜,然后由-人控制輥?zhàn)拥男凶吆驼駝?dòng)開關(guān)，兩人輔助操作即可[3]。振動(dòng)輥的碾壓次數(shù)由試驗(yàn)確定,只在一個(gè)方向盤上施加振動(dòng)，即向前行走時(shí)加振動(dòng),回退時(shí)不加振動(dòng)。振動(dòng)輥行走過程中嚴(yán)禁中途停頓或加速。要及時(shí)更換破損的薄膜、及時(shí)清除薄膜 上的粗骨料，以免行成凹坑,影響路面觀感。

2.3 低頻振動(dòng)壓實(shí)法

低頻振動(dòng)壓實(shí)法是利用低頻振動(dòng)滾壓機(jī)進(jìn)行透水混凝士的施工。低頻振動(dòng)滾壓機(jī)由滾筒、液壓動(dòng)力站和液壓油管組成。施工時(shí)由液壓動(dòng)力站將液壓油泵送到軸承，帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)，在刮平混凝士的同時(shí)進(jìn)行碾壓。這種設(shè)備的特點(diǎn)是組裝靈活、操作簡便，滾筒可調(diào)節(jié)長度，自供動(dòng)力[4]。但是這種成型法需要施工人員及時(shí)補(bǔ)料找平，檢驗(yàn)程序較為繁瑣，人工找平還要避免對(duì)成型的混凝土造成人為受損。如果出現(xiàn)問題，第一時(shí)間要檢查模板是否出現(xiàn)質(zhì)量問題，根據(jù)下沉情況、變形情況、穩(wěn)定情況和密實(shí)情況找到根源問題。低頻振動(dòng)壓實(shí)法適合較為平曠且人流量少的局部中等面積透水混凝土路面施工，諸如小區(qū)路面、停車場(chǎng)、休閑廣場(chǎng)等，面對(duì)大規(guī)模公路路面、坡度路面、山區(qū)公路等工程來說會(huì)出現(xiàn)較多問題[5]。

2.4 模板壓印法

不同種類的透水混凝土有不同的成型方法。仿石材紋理彩色透水混凝土為了保證紋理的清晰與美面，采用了與以上不同的方法進(jìn)行成型，這種混凝土要求在表面制作出具有裝飾性效果的石材紋理。仿石材紋理模板采用橡膠壓印模板，這種模板采用硅橡膠制作，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況設(shè)計(jì)不同的紋理。因此，這種成型方法能夠最大限度地保持一些優(yōu)勢(shì)性能，諸如透氣透水、散熱、疲勞強(qiáng)度、抗變形拉伸等性能。仿石材紋理透水混凝土的起模方式有兩種，一是借助脫模劑，二是在混凝土表面覆蓋薄膜[6]。采用第一種方法后 ，模板與混凝士間無粘結(jié)，但脫膜劑對(duì)路面產(chǎn)生了顏色污染，施工后路面顏色不均，并且脫膜劑的厚度不易控制;第二種方法則很好的解決了顏色污染和脫模問題。模板的壓印，采用了滾壓和夯實(shí)兩種方法,滾壓施工速度較快，但由于模板是小塊拼接而成,加振動(dòng)會(huì)使模板錯(cuò)動(dòng),不僅影響紋理的連續(xù)性，而且混凝土的密實(shí)度不能保證。夯實(shí)雖然施工速度較慢，但施工后效果好，大面積施工時(shí)可采用多班組施工。超模時(shí)應(yīng)平起平放，避免模板起動(dòng)時(shí)對(duì)混凝土邊角的磕碰。

3 結(jié)語

總而言之，透水混凝土的應(yīng)用前景較好，在諸多混凝土路面工程中都有相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)路面缺陷和不足，并有效提升了強(qiáng)度和耐久。文章探討了影響透水混凝土性能的具體因素，探討不同成型方法對(duì)透水混凝土的影響，以期能夠推動(dòng)行業(yè)施工技術(shù)工藝不斷創(chuàng)新，促進(jìn)行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。