彩色透水混凝土生產(chǎn)及施工工藝研究

梁宏業(yè)

（欽州華潤(rùn)勒溝混凝土有限公司，廣西欽州 535008）

0 引言

彩色透水混凝土屬于多孔混凝土，其內(nèi)部孔隙具有連續(xù)性的特點(diǎn)，需要選擇特定粒徑范圍的集料、水泥、水、添加劑和顏料進(jìn)行生產(chǎn)，且混合比例也具有特殊性，這也使得其生產(chǎn)難度有所增加。如果在生產(chǎn)過程中流程不合理，技術(shù)要點(diǎn)落實(shí)不到位，很有可能會(huì)使其后續(xù)應(yīng)用效果下降，難以充分發(fā)揮彩色透水混凝土的優(yōu)越性能。彩色透水混凝土表觀密度應(yīng)當(dāng)控制在1600～2100kg/m3，28d抗壓強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)控制在10MPa～40MPa，抗折強(qiáng)度應(yīng)保持在2MPa～7MPa，透水系數(shù)超過每秒0.5mm，有效孔隙率保持為18%～22%。相關(guān)人員需要結(jié)合彩色透水混凝土的特性要求以及工程需求對(duì)其進(jìn)行合理配比，落實(shí)生產(chǎn)和施工環(huán)節(jié)要點(diǎn)，提升應(yīng)用效益。

1 彩色透水混凝土設(shè)計(jì)要點(diǎn)

彩色透水混凝土彩色混凝土一般會(huì)應(yīng)用在各類道路工程中，在設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境以及交通情況進(jìn)行綜合，通常會(huì)利用兩層設(shè)計(jì)的模式進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整，在原有透水混凝土底層增加彩色面層。兩層透水混凝土在設(shè)計(jì)過程中厚度和粒徑均存在一定差異，下層粗厚、上層細(xì)薄是常用的設(shè)計(jì)方式。例如在某森林公園進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)其底層厚度為8cm，原色透水混凝土的粒徑尺寸在10～20mm，面層厚度為40cm，其粒徑尺寸在6～8mm。通過該種設(shè)計(jì)模式能夠強(qiáng)化底層的牢固性，提升道路表層的美觀程度，充分發(fā)揮其透水性優(yōu)勢(shì)。

2 彩色透水混凝土生產(chǎn)流程

2.1 生產(chǎn)材料選擇

2.1.1 水泥

水泥是彩色透水混凝土生產(chǎn)所需要使用的主要原材料之一，要求其選擇符合國(guó)家要求的硅酸鹽水泥，如果在顏色方面存在需求應(yīng)當(dāng)使用白水泥[1]。水泥強(qiáng)度會(huì)直接影響最終產(chǎn)品強(qiáng)度，需要利用配比實(shí)驗(yàn)的方式對(duì)水泥品種進(jìn)行優(yōu)化，將彩色透水混凝土色彩要求、強(qiáng)度指標(biāo)以及透水系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為優(yōu)化基礎(chǔ)。表1為水泥不同齡期的抗壓和抗折強(qiáng)度。

表1 水泥不同齡期強(qiáng)度

2.1.2 集料

集料在彩色透水混凝土生產(chǎn)中也是主要的影響因素，要求其具有質(zhì)地堅(jiān)硬的優(yōu)勢(shì)，耐久性強(qiáng)，并且外部決定不存在其他雜質(zhì)，含泥量需要控制在0.5%以內(nèi)。集料堆積密度應(yīng)當(dāng)超過1350kg/m3，壓碎值應(yīng)當(dāng)在15%以內(nèi)，根據(jù)具體的需求選擇合適粒徑的集料，如6～8mm、5～10mm、10～20mm、10～24mm等。

2.1.3 水

在對(duì)彩色透水混凝土進(jìn)行攪拌時(shí)需要選擇干凈水源，一般情況下會(huì)選擇自來(lái)水，如果所使用的水源屬于非自來(lái)水，需要對(duì)其進(jìn)行凈化處理在符合施工標(biāo)準(zhǔn)后應(yīng)用在混凝土攪拌過程中。在水中硫酸鹽含量應(yīng)當(dāng)控制在0.0027mg/mm3以下，pH應(yīng)當(dāng)在4以上，含鹽量應(yīng)當(dāng)在0.005mg/mm3以下，以此來(lái)保證混凝土攪拌效果。

2.1.4 添加劑

添加劑是強(qiáng)化彩色透水混凝土性能的主要原材料，為了能夠提高混凝土的保水性能以及強(qiáng)度水平，需要挑選合適的添加劑放入其中。常用的有機(jī)材料為苯丙乳液，無(wú)機(jī)材料為無(wú)定型二氧化硅。當(dāng)前常見的增強(qiáng)劑普遍屬于粉狀，在配比試驗(yàn)過程中結(jié)合拌和物性能水平、強(qiáng)度指標(biāo)以及透水指標(biāo)適當(dāng)增加增強(qiáng)劑。

2.1.5 顏料

彩色透水混凝土的顏色可以進(jìn)行調(diào)整，這也是其美觀性的主要影響要素，在挑選顏料時(shí)應(yīng)當(dāng)確保其不存在毒性作用，也不會(huì)給周圍環(huán)境造成污染，可以將濃縮無(wú)機(jī)顏料作為主要的選擇來(lái)源。常用的顏色包括淺紅色、綠色以及藍(lán)色等，根據(jù)工程建設(shè)需求挑選合適的顏色。

2.2 彩色透水混凝土配比

2.2.1 水膠比

在確定水膠比時(shí)需要對(duì)其28d抗壓強(qiáng)度以及透水系數(shù)進(jìn)行分析，以二者為基礎(chǔ)綜合判斷水膠比的具體情況。28d抗壓強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)在C20以上，水膠比則是影響強(qiáng)度的重要因素，需要將其保持在0.2～0.4，實(shí)際數(shù)值結(jié)合抗壓強(qiáng)度要求進(jìn)行調(diào)整。如果水膠比過小則使其無(wú)法對(duì)骨料外部進(jìn)行包裹，膠結(jié)層較薄，并且無(wú)法形成連續(xù)狀態(tài)，從而影響彩色透水混凝土的強(qiáng)度。當(dāng)水膠比過大時(shí)，水泥漿液會(huì)出現(xiàn)離析脫落的現(xiàn)象，骨料以及膠結(jié)層之間無(wú)法做到均勻結(jié)合，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度水平下降。因此合適的水膠比可以確保膠結(jié)料以及骨料進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，保證其處于均勻狀態(tài)，防止出現(xiàn)離析現(xiàn)象，讓其內(nèi)部小孔結(jié)構(gòu)處于連續(xù)狀態(tài)，盡可能強(qiáng)化混凝土強(qiáng)度，保證其可以達(dá)到40MPa～50MPa[2]。

2.2.2 添加劑占比

添加劑的使用量需要結(jié)合凍融指標(biāo)、碳化指標(biāo)以及耐磨指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，保證添加劑使用的合理性。顏料在彩色透水混凝土占比應(yīng)當(dāng)在5%～10%，添加劑占比應(yīng)當(dāng)控制在0.5%～1.5%。

2.2.3 原料配比

彩色透水混凝土集灰比、水灰比及單位體積的水泥用量由透水性水泥混凝土的透水系數(shù)、強(qiáng)度和空隙率通過混凝土試配來(lái)確定。通過對(duì)以往工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，在對(duì)其進(jìn)行原料配比時(shí)應(yīng)當(dāng)保證每立方米水泥用量在350～450kg，水灰比控制在0.25～0.35。合理的原料配比可以確保其生產(chǎn)質(zhì)量符合預(yù)期要求，需要相關(guān)人員可以結(jié)合工程建設(shè)要求通過不斷試驗(yàn)的方式調(diào)整原料配比，確保可以提高彩色透水混凝土的應(yīng)用效果[3]。

2.3 生產(chǎn)制備

在生產(chǎn)時(shí)為了能夠減少成本投入，會(huì)選擇將彩色透水混凝土底層設(shè)置為素色層，不在其中加入顏料，面層則通過加入顏料的方式形成各種不同類型的色彩。在生產(chǎn)時(shí)會(huì)將強(qiáng)制式攪拌機(jī)作為主要的生產(chǎn)設(shè)備，應(yīng)當(dāng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行清潔，先在其中倒入骨料、水泥以及水進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間在4～6min，將所有攪拌材料廢棄之后進(jìn)入正式的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。素色層在生產(chǎn)加工過程中，碎石的粒徑通常在5～13mm，將碎石，水泥以及增強(qiáng)劑共同混合在一起攪拌，攪拌時(shí)間應(yīng)當(dāng)在30s以上。在攪拌完畢后放入水，水量為拌和用水量的50%～80%，根據(jù)具體的拌和狀態(tài)選擇是否加入剩下的水，整體攪拌時(shí)間應(yīng)控制為3min。在彩色面層制備過程中碎石粒徑控制在2.5～5mm，或者選擇粒徑在5～10mm的碎石。為了確保顏色的牢固以及均勻程度，應(yīng)當(dāng)將碎石和顏料粉共同混合在一起進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為30s左右，之后在其中放入水泥以及增強(qiáng)劑繼續(xù)攪拌，攪拌時(shí)間為30s左右。在加水時(shí)按照素色層的加水方式調(diào)整用水量，整體攪拌時(shí)間應(yīng)控制為3min[4]。

3 彩色透水混凝土施工工藝要點(diǎn)

彩色透水混凝土施工流程如圖1所示。

圖1 彩色透水混凝土施工流程

3.1 運(yùn)輸

彩色透水混凝土的初凝時(shí)間會(huì)影響運(yùn)輸時(shí)間與運(yùn)輸距離，通常情況下，運(yùn)輸時(shí)間需要保持在10～60min[5]。由于在施工時(shí)會(huì)受到外部環(huán)境因素的影響，需要重視減少氣候環(huán)境帶來(lái)的不利影響，特別是在低溫天氣應(yīng)當(dāng)做好保溫管理，對(duì)彩色透水混凝土實(shí)施封閉保管，避免出現(xiàn)水分蒸發(fā)過多。

3.2 攤鋪

在攤鋪彩色透水混凝土前需要選擇某一區(qū)域進(jìn)行嘗試攤鋪，對(duì)攤鋪工藝的參數(shù)進(jìn)行確定，在合適之后可以選擇大范圍攤鋪。在攤鋪時(shí)松鋪系數(shù)是最為重要的參數(shù)之一，需要根據(jù)拌和物坍落度以及路面橫坡調(diào)整系數(shù)，通常保持在1.05～1.2。在攤鋪時(shí)應(yīng)當(dāng)由專門的工作人員負(fù)責(zé)對(duì)車輛進(jìn)行指揮，要求其可以以均勻的方式卸料，在攤鋪寬度范圍之內(nèi)分成不同的料堆。在攤鋪過程中要求攤鋪速度、振搗速度以及整平速度處于相適應(yīng)的狀態(tài)，速度應(yīng)當(dāng)?shù)陀?0m/h。攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的過程中同時(shí)進(jìn)行碾壓，碾壓方向以縱向?yàn)橹?，如果發(fā)現(xiàn)存在接頭或者模板邊緣，應(yīng)當(dāng)從橫向出發(fā)繼續(xù)碾壓。碾壓的過程中要求輪距有一定的重疊寬度，重疊寬度保持在15～25cm，或者可以利用平板振動(dòng)板長(zhǎng)對(duì)重疊寬度進(jìn)行調(diào)整，可以為板長(zhǎng)的1/4～1/3。在攤鋪時(shí)如果發(fā)現(xiàn)局部位置出現(xiàn)了缺陷問題，需要利用人工的方式對(duì)材料進(jìn)行填補(bǔ)，在解決問題之后繼續(xù)進(jìn)行碾壓。完成壓實(shí)環(huán)節(jié)后需要使用抹光機(jī)對(duì)彩色透水混凝土的外部實(shí)施整平處理，若部分區(qū)域存在細(xì)節(jié)凹陷，抹光設(shè)備無(wú)法完全兼顧，應(yīng)當(dāng)通過人工的方式進(jìn)行檢查和整平。如果在作業(yè)過程中發(fā)生翻漿的現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行翻挖之后再實(shí)施平整處理，抹面操作應(yīng)當(dāng)在4次以上[6]。

3.3 養(yǎng)護(hù)

彩色透水混凝土與正常的混凝土相比具有疏松多孔的特點(diǎn)，因此這些使其極其容易出現(xiàn)水分流失的現(xiàn)象，影響材料性能的發(fā)揮。為了防止水分大量蒸發(fā)應(yīng)當(dāng)做好混凝土養(yǎng)護(hù)，可以選擇在其上方覆蓋一層薄膜，并多次在其上方灑水，以此來(lái)保證混凝土的濕度水平，讓表面始終保持濕潤(rùn)。如果在施工作業(yè)過程中外部環(huán)境溫度出現(xiàn)了過多的變化，或者溫度處于較低狀態(tài)時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行保溫管理。養(yǎng)護(hù)時(shí)間需要在7d以上，通常情況下養(yǎng)護(hù)時(shí)間控制在2～4周，需要相關(guān)人員根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境情況選擇合適的養(yǎng)護(hù)時(shí)間[7]。

3.4 表面處理

表面處理具體是在其成形之后在其上方添加封閉劑，一般是在成型后的3d處理，通常情況下會(huì)使用透明封閉劑，但是如果彩色透水混凝土的顏色并不均勻，或者和預(yù)期要求存在差異，應(yīng)當(dāng)選擇彩色封閉劑，可以起到補(bǔ)色的作用。常用的封閉劑為雙丙聚氨酯，需要利用噴涂的方式將其涂抹在表面，或者也可以利用涂刷的方式完成表面處理，能夠進(jìn)一步提高彩色透水混凝土的外部美觀程度，延長(zhǎng)混凝土使用時(shí)間。表面處理不應(yīng)當(dāng)過于滯后，否則彩色透水混凝土在外部環(huán)境的影響下很有可能出現(xiàn)被污染的現(xiàn)象。

3.5 設(shè)置伸縮縫

在養(yǎng)護(hù)14d之后或者當(dāng)其強(qiáng)度超過了設(shè)計(jì)強(qiáng)度25%時(shí)可以設(shè)置伸縮縫，伸縮縫在設(shè)置時(shí)選擇路用切割機(jī)進(jìn)行作業(yè)，分別切出脹縫以及縮縫。脹縫應(yīng)當(dāng)貫穿上下兩層，一直到達(dá)基層位置，脹縫的寬度需要保持在15～20mm，設(shè)置間隔為18～20m，在脹縫的內(nèi)部需要添加泡沫棒或者嵌縫油膏，也可以選擇瀝青對(duì)脹縫進(jìn)行處理。縮縫的深度應(yīng)當(dāng)根據(jù)混凝土澆筑厚度進(jìn)行調(diào)整，需要在其1/3以上，縮縫寬度應(yīng)當(dāng)控制在5～8mm，縮縫的設(shè)置間距為5～6m[8]。

4 結(jié)語(yǔ)

混凝土是工程建設(shè)中所使用的主要材料之一，出于保護(hù)現(xiàn)有生態(tài)環(huán)境、維持系統(tǒng)平衡的想法，發(fā)達(dá)國(guó)家開始對(duì)透水混凝土實(shí)施深入研究，我國(guó)也于1995年研制出了新型透水混凝土。隨著技術(shù)不斷創(chuàng)新彩色透水混凝土成為重點(diǎn)工程建設(shè)所使用的關(guān)鍵材料，結(jié)合傳統(tǒng)混凝土之間存在著較大差異，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也有所提升，所選擇的材料出現(xiàn)了變化。在生產(chǎn)過程中需要掌握不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的技術(shù)要點(diǎn)，在保證混凝土質(zhì)量的同時(shí)提升其美觀度，帶給人以視覺美感，強(qiáng)化彩色透水混凝土的社會(huì)效益、生態(tài)效益以及經(jīng)濟(jì)效益。