透水混凝土作为一种新型的生态环保道路材料,越来越受到人们的重视。从历史上看,城市表面覆盖着钢筋混凝土建筑和不透水的混凝土路面。传统的混凝土路面将空气和雨水与地面隔离开来,并带来一系列环境问题。透水混凝土不仅可以满足人们对道路通行能力的要求,还具有连接地面上下生态环境的功能。透水混凝土的多孔蜂窝结构具有透水性、透气性和轻体积密度的特点,可以吸声降噪、蓄水和调湿,缓解城市的“热岛效应”。
透水混凝土在我国大部分地区的应用才刚刚起步,但在工程应用过程中暴露出许多问题,如流砂、开裂、渗透性差等。因此,必须重视透水混凝土施工过程的质量控制,确保透水混凝土达到预期效果。
1、透水混凝土路面的施工工艺流程
2原材料选用的质量控制要点
透水混凝土的基本材料组包括:清洁粗骨料、高标号水泥、粘合剂、表面保护剂、彩色颜料、水和其他材料。由于洪水在很大程度上取决于骨料与混凝土表面包裹的泥浆的局部粘结,骨料与混凝土之间形成均匀的互联孔隙,以确保光滑美观,孔隙小而均匀,而骨料颗粒之间的胶结又牢固,因此一般采用单级配碎石,粗骨料粒径一般为4-7mm或10-16mm,外观整齐,无棱角,针状颗粒含量应小于1%,含泥量应小于0.5%,压碎值应小于15%。为了保证透水混凝土的孔隙率(大于20%)和抗压强度(C20-C30),通常使用PO42.5或以上等级的水泥进行搅拌,水泥的抗压强度应大于27.0MPa,持续3天,50.0MPa,持续28天。为了提高透水混凝土路面的抗弯强度,应添加2%的水泥增强剂。试验表明,加入水泥增强剂后,透水混凝土抗压强度一般可以提高20%左右,抗折强度可以提高30%以上,同时也可以改善透水混凝土晶须迟发现象,需要注意的是,水泥增强剂在市场上的质量是可变的,必须通过试验验证才能使用;对于彩色颜料的选择和用量,应进行测试,以验证混合的分散性和耐磨性,并且应首选具有良好耐候性的无机颜料。表面保护剂的选择应主要考虑耐磨性和缓解老化性能,一般选用氟碳树脂材料。
3.透水混凝土配合比设计要点
3.1设计原则
满足强度和渗透(渗透系数)要求
满足面层美观耐磨性要求
3.2透水混凝土配合比设计调整
根据强度指标,确定了合理的水灰比、水泥掺量和水泥增强剂掺量。
根据透水指数确定合理的骨料粒径、掺量和水泥浆体积。
颜色颜料的加入量根据透水混凝土中水泥和其他粉剂的用量来确定。
为了便于掌握和分析,一般采用体积法进行计算。渗透混凝土的渗透系数和抗压强度是决定其性能的关键指标,因此在配合比设计中应考虑这两个指标。对于C25及以上透水混凝土,一般水灰比不大于0.4,骨水泥比0.4左右。随着骨料粒径比例和水泥性能的不同,也会发生相应的变化。施工前必须通过试验验证确定合理的材料配比。
透水混凝土施工控制的4个要点
4.1混炼生产控制要点
为保证透水混凝土孔隙的均匀性,要求物料入机后必须搅拌均匀,混合物中不得有粘土、骨膏分离。要求使用强制混合器进行混合。每次搅拌的能力应与施工速度一致。从开始搅拌到铺装结束的时间间隔不得超过30分钟,以免影响浆料的正常粘接和硬化。另外,每板物料的进料量要按配比要求设定,计量要准确。不仅要目测加料,还要对每一块板进行测量和记录。骨料含水时,应调整配合比,以保证透水混凝土浆体的数量和稠度满足设计要求。
为保证透水混凝土的渗透系数,在搅拌时应严格控制混凝土的加水量。太干会影响集料的粘结,太薄会使集料难以包裹浆液,而浆液沉积在底部会堵塞孔隙。一般将用水量的50%左右和骨料放入搅拌机中搅拌60s左右,再加入外加剂、水泥等材料,再搅拌30s左右。之后,将剩余的水加入搅拌器中,搅拌约40分钟。拌匀的透水混凝土应用手成组捏紧,用手松散,骨料应均匀包裹在料浆中,不流动,料浆表面光亮。当设计需要彩色面层时,为节约成本,一般采用分层施工的施工方法。首先在底层拌匀原色透水混凝土,骨料可为稍大的10-16mm骨料,以提高混凝土的渗透性和强度。铺好后不带颜料,可快速碾压1-2次,再拌匀面层彩色混凝土,保证面层彩色透水混凝土在底层初凝前铺好。为增加表面透水混凝土的平整度和美观度,面层一般掺加4-7mm的小骨料。同时,为防止底层和表面透水混凝土搅拌而影响颜色效果,一般采用不同的搅拌设备进行搅拌和运输。
4.2摊铺施工控制点
基础处理:透水混凝土铺设前应先将基础土夯实,再铺设一层过滤土工布,其作用是防止雨水对基础土的淹没堵塞透水混凝土孔隙。土工布铺设后应铺设10-15cm厚的砾石垫层,砾石粒径可采用5-20mm级配砾石。当暴雨季节到来时,当基层水过多无法渗透时,一般在基层砾石垫层中间,每隔约6米设置一个专用的透水盲管排水系统(φ75mm左右),将低端排水系统引至道路,及时排除过量雨水。
由于透水混凝土搅拌干燥,一般骨料浆表面的水分蒸发很快,因此良好的透水混凝土摊铺施工应立即运至作业现场,根据施工温度,透水混凝土搅拌至摊铺压实完成的时间间隔,夏季应不超过30分钟,年龄季节应不超过45分钟。由于透水混凝土路面或现场通常设计为彩色表层,因此彩色透水混凝土的混合有两种方案。一种是直接将42.5白色硅酸盐水泥与2%左右的彩色颜料混合,另一种是将普通水泥与5%-8%的彩色颜料混合。需要注意的是,超过3%的颜料添加量将显著降低透水混凝土的强度。一般做法是先与普通水泥混合并添加3%-5%的彩色颜料,然后在路面完工后通过喷涂彩色涂料来加强和补充表面颜色。为了提高表面层的美观效果,延长彩色表面层的使用寿命,通常需要在表面涂层表面喷涂一层透明树脂。还有一种方法是直接将彩色涂料与氟碳类保护剂复合,制备成耐候性和耐磨性都很好的彩色树脂涂料进行喷涂,效果也一样好。
对于彩色层透水混凝土路面,摊铺施工首先在底部浇筑施工,摊铺系数应为1.2左右,迅速摊铺并用darby找平,碾压后再进行表面摊铺,并确保表层和底层骨料之间有良好的粘结,下层施工应控制在20分钟的间隔内,透水混凝土的摊铺施工应连续进行,以避免接缝质量波动。如果摊铺施工间隔时间达到一小时以上,就要设置施工缝、分模,以确保两个摊铺缝平整、质量可靠。
对于透水混凝土的压实,可以压实直径约mm的钢压路机并进行机械平整。具体方法是,面层刮平后先碾压2-3遍,然后用低频振动夯进行夯实,同一位置的振动和阻力水平控制在2min以内。压实时间过长,会影响渗透效果,压实时间过短,容易造成跑粒和强度不足。对机械部分不能篡改的,应手动操作,以擦拭和拍打扎实的工作。施工完成的路面应满足固体骨料粘结、孔隙分布均匀、透水快、表面压实平整、无孔洞、无色差的要求。
4.3养护施工要点
因为透水混凝土有很多孔隙,水挥发得很快。为了保证混凝土铺装施工后的正常凝结和水化,及时的保湿养护是非常重要的。考虑到透水混凝土的表面清洁,一般不使用草包、草帘等应分散、浸色的材料,较好使用塑料薄膜或土工布进行覆盖和固化。同时每天要洒水,确保混凝土表面始终湿润。一般情况下,可以将其覆盖并治愈20天左右。在固化过程中,应安排专人看管。禁止一切车辆和行人通行,尤其要防止砂土等杂物落在透水混凝土表面。
4.4伸缩缝切割注浆施工要点
为防止透水混凝土路面因温度应力而开裂,切割伸缩缝施工应在铺装施工后3天左右进行。根据施工面积,每隔5米应设置一条伸缩缝。缝宽5mm左右,上层高度超过厚度的1/2。对剪开的伸缩缝用高压水枪清洗,然后用泡沫塑料填塞。也可以填充接近路面颜色的彩色树脂或沥青材料。
4.5表面保护剂喷涂施工要点
透水混凝土伸缩缝施工完毕后,应将表面层清洗干净,并在一周内将配制好的与路面颜色一致的专用颜色保护剂均匀喷洒在混凝土表面。需要注意的是,表面保护剂的喷洒一定要防止局部富集,不能堵塞混凝土孔隙,影响透水效果。表面涂层喷涂完成后,应继续派专人看管,确保路面清洁无破损方可交付。
5总结:
透水混凝土的生产和施工技术与传统混凝土相似,但对技术的要求要比传统混凝土高得多。使用符合透水混凝土工艺要求的骨料等原材料,通过室内试验验证的配合比,测量和搅拌环节的控制,正确的铺装和振动控制以及后期的喷洒和养护是生产合格透水混凝土的必要保证。合格的透水混凝土不仅能满足行驶和行走的功能,而且具有气孔均匀、渗透性快、平整、牢固、美观、耐用的特点。随着国家海绵城市建设的普及,透水混凝土这种新型生态材料的应用将会更加广泛。