透水性混凝土現(xiàn)場配比方案及施工工藝

狄運超 張德友 施凱杰

透水性混凝土現(xiàn)場配比方案及施工工藝

狄運超 張德友 施凱杰

一、工程概況

二河閘位于江蘇省淮安市洪澤縣城東北約7km處，為分淮入沂、淮河入海水道渠首控制性工程，于1957年11月開工興建，1958年8月建成完工。工程為大（1）型水閘，共35孔，總寬402m。閘墩頂高程19.5m，工作橋面高程28.25m。公路橋凈寬7.0m，橋面高程 19.5m。分淮入沂設(shè)計流量為3000m3/s，校核流量為9000 m3/s，引沂濟淮設(shè)計流量為300 m3/s，校核流量為1000 m3/s；淮水北調(diào)設(shè)計流量750m3/s，供給淮安、鹽城、連云港、宿遷四市1030萬畝農(nóng)田灌溉和工業(yè)、生活用水。為創(chuàng)建國家級水利管理單位，經(jīng)蘇財農(nóng)〔2013〕110文號批準該維修項目，江蘇省蘇北水利建設(shè)工程處負責二河閘便橋橋面透水性混凝土澆筑工程施工。

二、透水混凝土的優(yōu)點

（1）增加城市可透水、透氣面積,加強地表與空氣的熱量和水分交換,調(diào)節(jié)城市氣候,降低地表溫度,有利于緩解熱島現(xiàn)象。

（2）充分利用雨雪降水,增大地表相對濕度,補充日益枯竭的地下水資源,發(fā)揮透水性路基的蓄水池功能;改善地表植物和土壤微生物的生存條件和調(diào)整生態(tài)平衡。

（3）能夠減輕降雨季節(jié)河道排水泄洪能力的負擔,明顯降低暴雨對下游洪水造成的影響。

（4）防止路面積水和夜間路面反光,冬天不會在路面形成黑冰（由霜霧形成的一層幾乎看不見的薄冰，極危險），提高了通行舒適性與安全性。

（5）大量的空隙能降低交通橋行駛車輛產(chǎn)生的噪音及吸附大型車輛揚起的灰塵。

（6）可以根據(jù)環(huán)境及功能需要設(shè)計圖案、顏色。

三、透水混凝土的現(xiàn)場配比方案及施工工藝

1.透水性混凝土現(xiàn)場配比方案

透水性混凝土施工的基本思路為空隙率越大透水性越好。實際上透水混凝土透水系數(shù)與有效空隙率呈線性關(guān)系，而與總空隙率不是比例關(guān)系。總空隙率的增加導致水泥漿與石子之間粘接面積小，界面結(jié)構(gòu)缺陷多，透水混凝土強度明顯降低，但透水系數(shù)并不增加。

透水混凝土有效空隙比確定原理見圖1。

圖1 透水混凝土有效空隙比確定原理圖

簡而言之，在現(xiàn)場實際施工過程中，控制澆筑的透水性混凝土的空隙率最本質(zhì)的就是掌握好各種材料的有效配合比。而配合比的設(shè)計原則是將骨料顆粒表面用一層薄水泥漿包裹，并將骨料顆粒互相黏結(jié)起來，形成一個整體，使之既具有一定強度，又確保骨料間存在一定的孔隙。通過試驗，發(fā)現(xiàn)采用如下配比能取得比較好的效果：

綠豆細砂石子∶水泥∶透水混凝土早強劑∶復合綠顏料∶水= （800kg±5kg）∶100kg∶4.3kg∶15kg。

2.透水混凝土原材料選擇

除了要掌握好材料的配比外，為保證透水性混凝土達到規(guī)定的透水性和抗壓強度，材料本身的選擇也有非常大的影響。

透水混凝土原材料選擇的主要依據(jù)是水泥強度等級和粗骨料的類型、粒徑及級配。

（1）水泥的選擇：水泥作為透水混凝土的主要黏結(jié)材料，可有效提高混凝土的強度。本工程采用的是42.5#水泥，其用量以剛能完全包裹骨料的表面為最佳，因水泥用量過多不僅會降低透水性、增加成本，還會增大混凝土收縮量，易出現(xiàn)裂縫，并降低混凝土強度。

（2）骨料石子的選擇：作為混凝土的骨架材料，其粒徑應視混凝土結(jié)構(gòu)的厚度、強度、透水性而定。本工程采用的是5～25mm級配的碎石，且要求碎石的質(zhì)地堅硬、界面條件較好、針片狀含量低等。

（3）生態(tài)透水混凝土增強劑的選擇：可根據(jù)環(huán)境溫度、運輸距離以及現(xiàn)場狀況等添加增強劑。增強劑主要用于調(diào)整混凝土的凝結(jié)時間和減少水的用量，其目的是在相同孔隙率的情況下提高混凝土的強度。增強劑的用量以水泥和骨料不離、水泥能包裹住骨料時的用量為最佳。

（4）顏料的選擇：為了符合透水混凝土顏色的設(shè)計要求，在不影響透水混凝土性能條件下，選擇了一品復合綠顏料為摻合料添加，并根據(jù)經(jīng)驗每800kg骨料添加綠顏料4.3kg，這樣既能保證透水混凝土的性能，又可以達到設(shè)計美觀要求。

（5）拌合水的選擇：拌合水及養(yǎng)護水均采用一般自來水。

3.施工工藝

第一步：對道橋面路基層的要求和處理

（1）透水混凝土路面的厚度：此次澆筑的透水混凝土運用于水利設(shè)施二河閘便橋及護坡道路，主要供行人行走使用，屬于輕載荷地面，結(jié)合透水混凝土的強度原因及經(jīng)濟成本，選擇透水混凝土施工厚度為5cm。

（2）為確保路體結(jié)構(gòu)層具有足夠的整體強度和透水性，表面層下需有透水基層和較好保水性的墊層。故首先使用雙銑刀清灰機整平基層面，清理干凈后澆筑一層清水泥漿和瓜子墊片后再實施透水混凝土主體工程的澆筑。

第二步：模板設(shè)置即立模工藝

施工人員首先須按設(shè)計要求根據(jù)鋪層厚度進行分隔立模及區(qū)域立模工作，立模中須注意高度、垂直度、泛水坡度等問題。使用水準儀布置好標高控制點。

第三步：攪拌及運輸

根據(jù)此次工程量，采用滾筒式攪拌機進行攪拌，攪拌時按物料的規(guī)定比例及投料順序?qū)⑽锪贤度霐嚢铏C，先將增強劑、顏料和碎石攪拌約30s后，使其初步混合，再將規(guī)定量的水分2～3次加入繼續(xù)進行攪拌約110s。視攪拌均勻程度，可適當延長機械攪拌的時間，但不宜過長時間的攪拌。然后由拖拉機運至施工便橋橋頭處，用手推車轉(zhuǎn)運進入橋面?zhèn)}位，運輸時間以不超過10min為宜，防止透水混凝土在運輸工程中凝結(jié)。

第四步：攤鋪、澆筑成型工藝

透水混凝土屬干性混凝土料，其初凝快，攤鋪必須及時。考慮到混凝土在振搗后有一定沉降量，攤鋪時要比設(shè)計的5cm厚度略高。將混合物均勻攤鋪在工作面上，用括尺找準平整度和控制一定的泛水度，在終凝前用平板磨光收面機（澆筑層較厚時用小平板振動器）搗實平實。搗實不宜采用高頻振動器，防止骨料下沉，表面富漿，造成塑性收縮裂紋。邊角部位用抹合拍平，抹合不能有明水。

第五步：透水混凝土的養(yǎng)護

透水性混凝土在便橋施工攤鋪結(jié)束后，在檢查標高和平整度符合設(shè)計要求時，應進行養(yǎng)護。由于此次施工時間是在9月份，當?shù)貧夂蜉^為炎熱，為防止水分蒸發(fā)，宜立即覆蓋塑料薄膜，以保持水分。由于氣溫干燥炎熱，應連續(xù)至少10天每天定時灑水養(yǎng)護新鋪透水混凝土橋面。

四、結(jié)語

實踐證明，在現(xiàn)代水利設(shè)施中運用透水性混凝土工藝既能保證原有水利設(shè)施功能更好地發(fā)揮，又能與現(xiàn)代生態(tài)要求融為一體。目前，二河閘已順利通過了國家級水利工程管理單位專家組考核驗收。隨著材料研發(fā)的進一步深入，透水材料的應用前景會更加廣闊■

（作者單位：江蘇省淮沭新河管理處223005）