彩色露骨料透水混凝土在水利工程中的運用

凌小弟 朱 奕 陳新洋

(1.昆山市水利建筑安裝工程有限公司，江蘇 蘇州 215300；2.蘇州市水利工程建設(shè)處，江蘇 蘇州 215128；3.昆山市城建發(fā)展建筑設(shè)計院有限公司，江蘇 蘇州 215000)

1 工程概況

隨著國家城鎮(zhèn)化的發(fā)展，“海綿城市”的綠色生態(tài)發(fā)展理念在工程建設(shè)中得到迅猛推廣。近幾年，主要應(yīng)用在河道工程、水工建筑物周邊環(huán)境建設(shè)中。京杭大運河是非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，在堤防加固工程中河道沿線布設(shè)了大運河風光帶，設(shè)置了人行健身步道和自行車道，道路采用了彩色露骨料透水混凝土的設(shè)計，給廣大市民提供了一條便捷舒適的綠色生態(tài)觀光通道，受到了工程參建人員和周圍老百姓的喜愛。

露骨料透水水泥混凝土，是透水混凝土的一種藝術(shù)型產(chǎn)品，又稱為帕米孔透水混凝土，它是將透水混凝土中的粗骨料的最表層，經(jīng)過一定的施工工藝，沖洗出既不會掉顆粒，又能呈現(xiàn)出天然石料豐富色彩的一種藝術(shù)型透水混凝土。它適用于點綴裝飾用途的廣場、道路場合。

2 道路設(shè)計

本工程健康步道和騎行道總寬度為5m，其中健康步道1.7m，自行車道2.8m，兩側(cè)及分區(qū)線設(shè)置芝麻灰花崗巖平石，設(shè)置散水橫坡1%。本標段設(shè)計總長度為4.5km，合計20250m2。路基設(shè)計為：素土路基夯實(壓實系數(shù)≥0.93)，300mm厚4%灰土回填；結(jié)構(gòu)層分布為：100mm厚級配碎石墊層，上設(shè)置200mmC20素混凝土和20mm厚碎石緩沖層，再鋪設(shè)一層鍍鋅鋼絲成品防裂網(wǎng)片；路面為100mm帕米孔天然骨料海綿藝術(shù)路面，面層采用雙層設(shè)計，下面層為60mm5～15mm帕米孔骨料海綿路面，上面層為40mm厚4～7mm帕米孔天然彩色露骨料藝術(shù)路面，最上面為聚氨酯雙組分高耐候罩光劑(防滑罩面及藝術(shù)處理)。道路縱向每隔4m設(shè)置一道縮縫，每隔20m設(shè)置一道脹縫，無橫向伸縮縫。道路外側(cè)設(shè)置生態(tài)排水溝，進行雨水收集(見圖1、表1)。

圖1 路面剖面

表1 帕米孔透水露骨料混凝土技術(shù)要求

3 設(shè)計變更

透水混凝土的強度和透水率是兩個重要指標，都與透水混凝土空隙率有關(guān)。其空隙率越低，強度就越高，透水率就越低?！锻杆嗷炷谅访婕夹g(shù)規(guī)程》(CJJ/T 135—2009)中推薦的透水混凝土的透水系數(shù)為0.5mm/s，本工程透水混凝土用集料顏色選用的是黃色和灰色，為此，施工單位選用了安徽的大理石石材經(jīng)打磨加工而成，水泥采用當?shù)禺a(chǎn)的42.5普通硅酸鹽水泥，增強劑為上海產(chǎn)專用增強劑，施工專業(yè)廠家經(jīng)多次試驗，最終確定其對應(yīng)的有效空隙率為13%。其對應(yīng)的混凝土強度為28MPa。為此，經(jīng)參建單位多方討論，最終將透水混凝土變更為混凝土抗壓強度為C25，抗折強度為3.0MPa，透水率為0.5mm/s。

4 施工前準備

4.1 場地準備

在道路附近位置設(shè)置后臺混凝土攪拌施工區(qū)，面積200m2，現(xiàn)場布設(shè)混凝土攪拌系統(tǒng)和材料堆放區(qū)域，并由小型混凝土運輸車輛進出通道，生產(chǎn)場地需通電通水。

4.2 材料準備

4.2.1 水泥

水泥要求選用普通硅酸鹽水泥，強度等級不宜低于42.5級，不宜選用混合材摻量較高的粉煤灰水泥或者礦渣水泥。本工程采用42.5級普通硅酸鹽水泥。

4.2.2 粗骨料

粗骨料要求使用質(zhì)地堅硬、耐久、潔凈的碎石(瓜子片)，顏色與設(shè)計要求相近。本工程采用4～7mm精品天然整形彩色石子集料、5～15mm帕米孔天然骨料。

4.2.3 其他材料

增強劑(采用當?shù)禺a(chǎn)帕米孔洗出石露骨料透水混凝土專用增強劑)、拌和水(采用自來水)、高耐候聚氨酯罩光劑、鍍鋅鋼絲成品防裂網(wǎng)片、伸縮縫雙組分聚氨酯鑲縫材料等。

4.3 機具準備

生態(tài)帕米孔洗出石露骨料透水混凝土道路主要施工機具為500強制式混凝土攪拌機、帕米孔洗出機、露骨料透水混凝土振動夯、面層磨光機等。其他輔助設(shè)備材料為水泵、開關(guān)箱、電線、伸縮縫擠塑板、塑料薄膜、彩條布等(見表2)。

4.4 人員配置

本工程配備一個施工班組，其中隊長1人、后臺7人、前臺8人,合計16人(見表3)。

4.5 材料檢驗

施工前，對水泥、專用增強劑、骨料等原材料按照相關(guān)規(guī)范規(guī)定的檢測頻率進行原材料檢測。

表2 主要施工機具

表3 主人員配備表

4.6 配合比設(shè)計及驗證

混凝土配合比設(shè)計參照規(guī)范進行計算，并經(jīng)過混凝土配合比試配試驗，最終確認生態(tài)帕米孔洗出石露骨料透水混凝土配合比(見表4、表5)

表4 帕米孔生態(tài)藝術(shù)透水混凝土路面(上面層)C25配合比方案

表5 帕米孔生態(tài)藝術(shù)透水混凝土路面(下面層)C25配合比方案

5 施 工

5.1 施工步驟

5.1.1 測量控制

根據(jù)道路兩邊側(cè)石做好兩面層的高程控制工作，同時根據(jù)設(shè)計要求對需留置的伸縮縫、膨脹縫位置進行彈線做好標記。

5.1.2 下面層透水混凝土拌制

依據(jù)透水混凝土的配合比采用攪拌機進行攪拌?，F(xiàn)場可根據(jù)經(jīng)驗進行判定，用手取少量拌和物，以料成黏濕狀，骨料表面有光澤，攥握成團，伸展手掌指上可帶少量骨料為最佳(見圖2、圖3)；一般攪拌4min。

5.1.3 底層進料粗平

圖2 拌制料偏干

進料前，先以水壺淋濕道路基層石子面；路面濕潤后方可進行布料。運輸混凝土的車輛到現(xiàn)場后，兩個工人用鐵锨進行布料，并用刮板進行粗平。混凝土攤鋪中，每4m預(yù)留伸縮縫、20m預(yù)留膨脹縫，要求縫通直貫通。

圖3 拌制料合適

5.1.4 振動壓實

將小型振動機抬上混凝土表面，從施工頂端開始振動壓實，移動速度不宜過快，相鄰振動面須搭接10～20cm。

5.1.5 上面層進料細平

下面層透水混凝土在施工完成1h內(nèi)進行上層透水混凝土進料，兩層之間采用濕接工藝。對彩色面料進行細平，持刮尺的人從端頭刮抹、找平，把握整體路面的平整度；由另外兩個持抹子的工人對刮尺作業(yè)后的表面進行細處理，尤其是邊口，可以道路邊的平石做參照，讓抹子找平時先高出壓實面5mm(本次鋪設(shè)厚度45mm)，再用抹子壓實、拍平、抹勻。

5.1.6 修平

磨光機作業(yè)后，要專人對磨過的混凝土表面進行檢查，對局部凹缺部分進行修平、補缺，如遇翻漿現(xiàn)象，則要將該塊翻挖再平整，人工壓實以減少漿液析出。

根據(jù)氣溫和空氣濕度，采用施工單位專有的正向洗出石施工工法進行操作，直至道路產(chǎn)生露骨料效果。

5.1.7 蓋膜養(yǎng)護

由于透水混凝土比普通混凝土的空隙率大，混凝土中的水分容易散發(fā)，所以，透水混凝土的保濕養(yǎng)護非常關(guān)鍵。采用薄膜覆蓋養(yǎng)護，能充分保證透水混凝土拌和物水化時所需的水分，使透水混凝土的強度增長順利，有效提高透水混凝土道路的實體強度。

及時采用薄膜進行覆蓋，對混凝土進行養(yǎng)護。檢查薄膜表面有無破損、氣泡殘留、貼壓不實等現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題及時處理；無問題后，再在薄膜上加蓋一層彩條布，周邊以重物壓實，養(yǎng)護時間不小于14天。

5.1.8 藝術(shù)造型和罩光梳理

混凝土養(yǎng)護期后，對混凝土表面進行清理、吹干除濕，按設(shè)計要求顏色進行表面罩光和藝術(shù)造型處理。本工程采用無色和藍色透明封閉保護劑，它主要由丙烯酸高分子材料溶于有機混合溶劑，并加入適量助劑調(diào)制而成。主要作用是美觀(保護色彩、增強表觀光亮度)、耐久(增加耐磨、抗凍性能)、防滑，同時防止時間過長使透水混凝土空隙受污染而堵塞(見圖4)。

圖4 工程罩光和藝術(shù)造型后效果圖

5.2 施工其他注意事項

需要提供現(xiàn)場攪拌的場地及材料堆場，水泥、增強劑等材料不能置于露天，需提供專門的倉庫堆放，做好揚塵控制工作。

帕米孔海綿藝術(shù)道路早期強度不高，在路面養(yǎng)護初期7天內(nèi)嚴禁上人或上車。在施工期間，需要對所施工區(qū)域進行封閉，以免影響施工質(zhì)量。帕米孔海綿藝術(shù)道路采用垂直透水方式，無表面徑流，因此道路的排水非常重要，道路自身的透水和排水能力以及道路兩邊的綠化排水要保持暢通。帕米孔海綿藝術(shù)道路比較容易受到其他施工項目的污染，如綠化、土建等，建議將帕米孔海綿藝術(shù)道路的施工安排在最后進行。

后期由于外部塵土、沙粒等進入空隙造成空隙阻塞等現(xiàn)象，影響路面滲排水功能時，維護人員用高壓清洗機對面層進行沖洗，即可恢復(fù)使用功能。

6 工程檢驗

6.1 抗壓及抗折強度

本工程混凝土抗壓強度平均值30.6MPa，大于25MPa；工程混凝土抗折強度平均值為3.7MPa，大于3.0MPa。均滿足要求。

6.2 透水系數(shù)

本工程在現(xiàn)場進行透水系數(shù)檢測，其檢測結(jié)果平均值為0.6mm/s，大于0.5mm/s，滿足要求。

6.3 外觀質(zhì)量

本工程在現(xiàn)場進行外觀檢查，其邊角整齊、無裂縫，石子分布均勻，無石子脫落現(xiàn)象。