碾壓透水混凝土路面施工參數(shù)分析

龔明子，周世康，陳海棠，饒先鵬

(1.中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361021；2.中交一公局廈門檢測技術(shù)有限公司，福建 廈門 361022)

0 引言

目前透水混凝土的試件成型方法無標(biāo)準(zhǔn)可依，由于室內(nèi)試驗成型方法的不同導(dǎo)致得到的研究結(jié)果差異大，采用靜壓方法，透水混凝土抗壓強度10～20MPa，而采用振動成型方法，透水混凝土抗壓強度15～25MPa，有些文獻(xiàn)中透水混凝土強度>40MPa，抗折強度>6MPa[1-6]。透水混凝土現(xiàn)場施工工藝與試件的成型方法差別較大。施工現(xiàn)場多采用普通混凝土插搗成型或振動成型的方法，現(xiàn)場成型的透水混凝土試塊強度通常>30MPa，但試件失去透水效果[7-8]。施工過程中為防止機械振動時造成混凝土漿體下沉堵塞孔隙，完全采用人工方法，保證透水混凝土的透水性能，此施工方法使得現(xiàn)場實體透水混凝土工程的強度與成型試件的強度偏差大，勞動強度大[9-11]。各試驗結(jié)果各不相同，給工程應(yīng)用借鑒帶來一定困惑。透水混凝土成型試件與工程實體試驗結(jié)果的不吻合現(xiàn)象影響了透水混凝土的工程應(yīng)用。透水混凝土實驗室研究的成型方法與施工現(xiàn)場透水混凝土施工方法不一致或相差較大，影響了實驗室研究對實際工程的指導(dǎo)，因此根據(jù)透水混凝土施工工藝要求，在實驗室中采用與施工工藝相接近或一致的成型方法，測定施工主要參數(shù)對透水混凝土性能指標(biāo)的影響，從而確定透水混凝土的施工參數(shù)，實現(xiàn)對透水混凝土路面最終性能的設(shè)計與控制，保證工程質(zhì)量，并在廈門洪鐘大道非機動車道透水混凝土施工中進(jìn)行了應(yīng)用，取得良好效果。

1 原材料及試驗方法

1.1 施工配合比確定

骨料為粒徑5～10mm碎石，嚴(yán)格控制針片狀顆粒<10%，壓碎值<10%，含泥量≤5%，水泥為紅獅牌P·O42.5，施工配合比為：水泥∶石子∶增強劑∶水∶外加劑=375∶1 255∶21∶114∶2.0。

彩色混凝土底色對整體質(zhì)量影響較大，在進(jìn)行配合比設(shè)計時，對顏色的設(shè)計應(yīng)作為一重要設(shè)計指標(biāo)考慮，應(yīng)選用多家、多型號顏料進(jìn)行比選，并對顏料的最佳摻量進(jìn)行試驗確認(rèn)，基于水泥和硅灰的底色考慮，結(jié)合強度驗證，彩色混凝土顏色的摻量一般約為5%，采用外摻。

1.2 碾壓施工參數(shù)確定

實驗室中碾壓成型方法參考瀝青混合料輪碾成型方法制作，具體成型方法為：①將2個輪碾試模疊放固定，裝入適量的新拌透水混凝土；②開啟輪碾試驗機，關(guān)閉溫度按鈕，分別以相同條件輪碾2，4，6，8遍成型試件，各成型2個試件；③試件放置養(yǎng)護(hù)室標(biāo)養(yǎng)28d后取芯，每個試件可取芯10塊；④取芯試件分別測定其抗壓強度、透水系數(shù)、孔隙率等指標(biāo)。

依據(jù)上述成型方法成型試件，測定其抗壓強度、透水系數(shù)、孔隙率，其測定結(jié)果如表1及圖1所示。

表1 輪碾成型方式對透水混凝土性能的影響

圖1 輪碾次數(shù)與透水系數(shù)及孔隙率關(guān)系曲線

由表1可知，當(dāng)輪碾2遍時混凝土強度較低，僅為10.11MPa，隨著碾壓遍數(shù)的增加，混凝土不斷被壓密，強度不斷增加，當(dāng)碾壓遍數(shù)增至8遍時，混凝土強度為20.16MPa，最后趨于穩(wěn)定，這表明在該標(biāo)準(zhǔn)配重下，當(dāng)碾壓遍數(shù)>8遍時，混凝土強度不隨碾壓遍數(shù)的增加而繼續(xù)增加，達(dá)到一個相對穩(wěn)定狀態(tài)。

由圖1可知，隨著輪碾遍數(shù)的增加，混凝土透水系數(shù)和孔隙率均減小，這是由于混凝土體積被壓縮，且孔隙率和透水系數(shù)降幅規(guī)律基本相同，表明透水系數(shù)隨著孔隙率的降低同步降低，當(dāng)碾壓增至一定次數(shù)時體積不能被繼續(xù)壓縮，孔隙率大致穩(wěn)定，透水系數(shù)也維持在一個穩(wěn)定范圍，圖中孔隙率測定表明在該標(biāo)準(zhǔn)配重碾壓下混凝土碾壓孔隙率大致穩(wěn)定在16%，屬于高孔隙率結(jié)構(gòu)。在低配重情況下，混凝土隨著碾壓遍數(shù)的增加，各骨料間相互擠嵌、密實，當(dāng)混凝土骨架結(jié)構(gòu)可承受配重情況下，體積將不被繼續(xù)壓縮，最終達(dá)到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，實驗室制備的透水混凝土如圖2所示。

圖2 試驗制備透水混凝土樣品

因此，根據(jù)實驗室的研究結(jié)果，透水混凝土碾壓的次數(shù)控制在4～8次，另外考慮透水混凝土分層施工的影響，每層透水混凝土的碾壓次數(shù)不能過多，否則影響透水性能。

2 施工過程

2.1 拌合機具選用與場地配置

混凝土拌合應(yīng)采用小型強制式雙臥軸JS500型混凝土拌合機，也可根據(jù)工程量大小配置不同容量的機械攪拌器，嚴(yán)禁人工拌合。運輸采用三輪自卸車，運距以1km以內(nèi)為宜，運輸過程中便道應(yīng)平整防止顛簸，卸料時嚴(yán)禁整車卸料，防止拌合料離析，混凝土從拌合到攤鋪完畢總時長應(yīng)滿足如下要求：環(huán)境溫度T<20℃，允許時長t≤1h；20℃≤T≤35℃，t≤0.5h;T≥35℃,t=0。

2.2 試驗段鋪筑

混凝土連續(xù)鋪筑可有效改善層面間的黏結(jié)能力，改善路面整體性，提高路面混凝土強度。綜合考慮混凝土的狀態(tài)與工作性能，選擇最優(yōu)混凝土單元鋪筑長度，避免因單元長度過長引起混凝土失水，降低層間黏結(jié)力。透水混凝土的松鋪系數(shù)和碾壓方式及遍數(shù)直接影響混凝土整體的密實程度，影響混凝土的透水性能，在試驗段應(yīng)明確混凝土的松鋪厚度及碾壓方式，確保實體混凝土的透水性能滿足設(shè)計要求，當(dāng)混凝土過實時易使得透水性能降低，當(dāng)碾壓遍數(shù)不足時混凝土過于松散，降低了整體強度。上面層混凝土碾壓完成后應(yīng)及時進(jìn)行抹光并找平，使得路面平整度得以保證，且表面無坑洞不平現(xiàn)象。表面抹平遍數(shù)過少會使得路面平整度不足，遍數(shù)過多會使得漿體上升、孔隙率不足。

2.3 施工過程

2.3.1基層表面處理

在水泥透水混凝土攤鋪前應(yīng)對基層進(jìn)行徹底清潔，嚴(yán)禁存在坑洞、凹凸不平等現(xiàn)象，應(yīng)用高壓水槍對基層表面進(jìn)行沖洗，將泥巴和雜物等清洗干凈，保證施工前表面濕潤、清潔。在混凝土攤鋪前應(yīng)復(fù)測標(biāo)高，待基層均滿足設(shè)計要求時方可進(jìn)行面層施工作業(yè)。

2.3.2攤鋪、整平、碾壓

施工人員首先須按設(shè)計要求進(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。模板應(yīng)選用質(zhì)地堅實、變形小、剛度大的槽鋼，立模的平面位置與高程應(yīng)符合設(shè)計要求，施工支模要用測量儀器全面打點放線和確定標(biāo)高，模板與透水混凝土接觸面應(yīng)涂刷隔離劑或采用塑料薄膜隔離，根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況，本次非機動車道利用兩側(cè)路緣石作為標(biāo)高帶，因此路緣石的標(biāo)高控制至關(guān)重要，且為防止混凝土污染已完工的路緣石和其他結(jié)構(gòu)部位，應(yīng)在路緣石上貼塑料薄膜做保護(hù)。

根據(jù)實驗室的試驗結(jié)果，確定好松鋪標(biāo)高，下面層松鋪系數(shù)為1.10～1.12，攤鋪前對混凝土再拌合避免出現(xiàn)過于干硬或黏聚現(xiàn)象，單次攤鋪長度為20～30m，人工撒料均勻后，用刮尺刮2～3遍，刮平表面，下面層初步平整后，采用手扶式汽油壓路機，壓路機軸重1t、輪寬70cm，碾壓施工，碾輪上不得有塵土，相鄰兩輪跡間應(yīng)有1/5以上面積重合，碾壓4次。下面層施工單元完成后，應(yīng)立刻進(jìn)行上面層施工，上面層混凝土的松鋪系數(shù)為1.12～1.15，攤鋪長度應(yīng)較下面層短5～10m，使上、下面層呈階梯形，用刮尺刮2～3遍，刮平表面，并預(yù)留出一定量未攤鋪混凝土做修補、找平用，碾壓4次。

對碾壓后的上面層混凝土先用刮尺刮1～2遍，使得凹凸不平處互相填補，開啟抹光機進(jìn)行表面抹平，并對坑洞或較低部位及時補料填平，并用抹光機抹平，抹光機應(yīng)沿道路鋪筑方向勻速前行，不得在同一位置過長停留，一般進(jìn)行2～3次可達(dá)到施工要求。

2.3.3表面修飾

透水混凝土攤鋪后應(yīng)及時檢查路面的平整度，查看邊角有無缺損、松散、脫粒等現(xiàn)象，要對每處表面進(jìn)行嚴(yán)格檢查，觀察有無脫粒、坑洞、不緊密或大粒徑石子混入，若有上述現(xiàn)象應(yīng)及時用抹刀修補、壓實整平，對大粒徑石子應(yīng)及時剔除，并補強，確保表面平整、均勻、美觀。

2.3.4路面養(yǎng)護(hù)

良好的養(yǎng)護(hù)是保證混凝土結(jié)構(gòu)在使用期內(nèi)獲得良好工作性能的必要條件，彩色透水整體路面攤鋪結(jié)束后，經(jīng)檢驗標(biāo)高、平整度均達(dá)到要求后，當(dāng)氣溫較高時，為減少水分蒸發(fā)，宜立即覆蓋濕潤的土工布，以保持水分。彩色透水整體路面一般在鋪筑完成后12h內(nèi)開始養(yǎng)護(hù)，高溫時在6h后開始養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時長應(yīng)根據(jù)施工溫度而定，一般養(yǎng)護(hù)期為14～21d，高溫時≥14d，低溫時≥21d。養(yǎng)護(hù)過程中應(yīng)在路面周邊設(shè)圍擋防止人、車通行，強度未達(dá)到設(shè)計強度前不得投入使用。

2.3.5伸縮縫、脹縫施工

伸縮縫4～6m切1道，接縫應(yīng)≤25m2進(jìn)行分隔，縫寬3～5mm，切割深度應(yīng)為混凝土厚度的1/3。脹縫25～30m切1道，縫寬10～20mm，切割要上下貫通，并嵌入海綿條，再填入密封膠，注意與混凝土面層保持平整。

2.3.6實體檢測

對成品路面進(jìn)行實體檢測，以100m為1個檢測單元，檢測路面有無裂縫、掉角、印痕、輪跡、拋粒等現(xiàn)象，并做好詳細(xì)記錄，作為實體驗收依據(jù)。

根據(jù)CJJ/T 135—2009《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行實體芯樣透水系數(shù)和孔隙率測定，兩參數(shù)測定時各取2組芯樣，每組3塊進(jìn)行測定，根據(jù)CECS 03∶2007《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行混凝土鉆芯實體強度檢測，芯樣高度與直徑之比應(yīng)為1.0，鋸切后的芯樣應(yīng)進(jìn)行端面處理，宜采取在磨平機上磨平端面的處理方法，也可用環(huán)氧膠泥或水泥砂漿補平，但2個端面必須平整水平。對實體取芯并磨平處理后的試樣進(jìn)行孔隙率、透水系數(shù)和強度測試，試件的孔隙率為18%，透水系數(shù)為2.1mm/s，強度為23.6MPa。滿足透水系數(shù)2mm/s，空隙率>15%，強度等級≥C20的工程要求，開放交通。

3 結(jié)語

根據(jù)透水混凝土實際工程施工工藝與實驗室研究方法，兩者不同時會影響試驗結(jié)果對施工技術(shù)的指導(dǎo)，因此采用與實際施工現(xiàn)場相近的透水水泥混凝土試件成型方法，通過實驗室確定施工工藝參數(shù)，實現(xiàn)試驗研究與施工技術(shù)相結(jié)合，提高透水混凝土性能及推動透水混凝土施工技術(shù)進(jìn)步。