無(wú)砂生態(tài)大孔隙混凝土排水管研究

陳際洲 王越虹 趙鐵軍 鄭 濤 蘇建紅 常懷洲

（1.青島理工大學(xué)土木工程學(xué)院 山東青島 266033 2.青島高新區(qū)投資開(kāi)發(fā)集團(tuán)有限公司 山東青島 266000 3.青島市政集團(tuán)混凝土業(yè)工程有限公司 山東青島 266000）

前言

突破了傳統(tǒng)混凝土材料的范圍，發(fā)展可植被生態(tài)混凝土，尋求與自然的和諧，成為當(dāng)前混凝土科學(xué)發(fā)展的主要方向之一。如何在保證質(zhì)量的前提下增加產(chǎn)品的透水性能，滿(mǎn)足工程的抗折性能要求對(duì)無(wú)砂大孔隙混凝土工程具有重要意義。2016年度青島市正式入選國(guó)家第二批綜合管廊試點(diǎn)城市、國(guó)家第二批“海綿城市”試點(diǎn)城市，青島市也成為全國(guó)第二批試點(diǎn)城市中唯一一個(gè)獲得“雙試點(diǎn)”的城市。公司針對(duì)“海綿城市”相關(guān)透水預(yù)制市政產(chǎn)品進(jìn)行研究，并成功研制出無(wú)砂生態(tài)大孔隙混凝土透水管。

1 產(chǎn)品特點(diǎn)

（1）本產(chǎn)品利用特制的排水管生產(chǎn)模具，結(jié)合布料、振搗、成型、拆模、吊裝等工序，使產(chǎn)品密實(shí)、透水性良好，抗折能力滿(mǎn)足工程需求。

（2）本產(chǎn)品采用無(wú)砂生態(tài)大孔隙干硬性混凝土、芯模振動(dòng)、高頻振壓成型、振動(dòng)臺(tái)輔振工藝技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)地緊密，早期強(qiáng)度高。

（3）本產(chǎn)品模具一體化設(shè)計(jì)，拆裝方便，工藝簡(jiǎn)便，生產(chǎn)效率高。

（4）本產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中，整個(gè)生產(chǎn)線僅需要2名工人即可滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，采用流水線進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)單件產(chǎn)品平均用時(shí)13min，每天可生產(chǎn)透水管100～200m，具有較高的生產(chǎn)效率。

（5）本產(chǎn)品結(jié)合“海綿城市”理念，根據(jù)工程的設(shè)計(jì)方案和實(shí)際需求，提高了產(chǎn)品透水性和早期強(qiáng)度，采用機(jī)械化生產(chǎn)，減少了人工用量，顯著提高生產(chǎn)效率。為今后海綿城市配套的相關(guān)生態(tài)大孔隙混凝土預(yù)制構(gòu)件提供了設(shè)計(jì)及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。

2 適用范圍

本產(chǎn)品適用于機(jī)場(chǎng)、城市公路、市政、水工等符合“海綿城市”理念的相關(guān)工程。

3 工藝原理

（1）本產(chǎn)品參照國(guó)內(nèi)外無(wú)砂大孔隙混凝土的相關(guān)資料，在透水地坪、生態(tài)河道護(hù)坡等傳統(tǒng)用途的基礎(chǔ)上，結(jié)合自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備特點(diǎn)和根據(jù)此項(xiàng)目設(shè)計(jì)制作的排水管模具，通過(guò)對(duì)混凝土配合比的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，生產(chǎn)出無(wú)砂大孔隙混凝土市政新產(chǎn)品。

（2）本產(chǎn)品依據(jù)工程所需產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)、使用部位、透水性能、耐久性指標(biāo)等設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行配合比研發(fā)及設(shè)計(jì)。采用的混凝土配合比不添加砂類(lèi)組分，并通過(guò)對(duì)粗骨料粒徑和級(jí)配的調(diào)整，增強(qiáng)產(chǎn)品透水能力。解決無(wú)砂混凝土早期及抗折強(qiáng)度低，影響產(chǎn)品拆模，透水性不穩(wěn)定等技術(shù)難題。使用無(wú)砂混凝土制作出的預(yù)制排水管具有透氣、透水性好，質(zhì)輕且具有一定強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。

（3）本產(chǎn)品通過(guò)對(duì)歐洲引進(jìn)的自動(dòng)化市政預(yù)制產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)制作專(zhuān)用排水管模具，結(jié)合干硬性混凝土布料、振搗、拆模、吊裝等工序，采用芯模振動(dòng)、高頻振壓成型、振動(dòng)臺(tái)輔振、蒸汽養(yǎng)護(hù)等工藝技術(shù)進(jìn)行預(yù)制生產(chǎn)。

（4）本產(chǎn)品模具為定制模具，經(jīng)過(guò)模具整備，混凝土布料，振搗成型，蒸汽養(yǎng)護(hù)，產(chǎn)品脫模等工序，形成循環(huán)流水作業(yè)，大幅度提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

4 操作要點(diǎn)

4.1 生產(chǎn)準(zhǔn)備

（1）生產(chǎn)線布置符合生產(chǎn)工藝要求，并根據(jù)產(chǎn)能配置生產(chǎn)設(shè)備。

（2）將模具安裝到生產(chǎn)線上后，進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，包括精度、強(qiáng)度等各方面指標(biāo)。

（3）檢查、調(diào)試混凝土攪拌設(shè)備，并檢測(cè)標(biāo)定校準(zhǔn)各種計(jì)量器具、設(shè)備。

（4）通過(guò)試配，確定混凝土設(shè)計(jì)配合比符合設(shè)計(jì)要求。

4.2 模具拼裝

模具拼裝前必須認(rèn)真清理模具，用專(zhuān)用工具將模具上的混凝土殘留物全部清除，保證清潔后的模具內(nèi)表面無(wú)混凝土殘積物。

模具清理完畢后進(jìn)行脫模劑的涂刷，涂刷脫模劑時(shí)應(yīng)用棉紗涂刷均勻，使模具內(nèi)表面均勻布滿(mǎn)薄層脫模劑。涂刷脫模劑時(shí)要特別注意吊裝孔、各種孔座位置、凹凸槽等關(guān)鍵部位，涂刷要求薄而均勻、無(wú)積聚和流淌現(xiàn)象。

完成脫模劑的涂刷后即可進(jìn)行模具的拼裝、整備工作，預(yù)制透水管模具主體由底模、內(nèi)模與兩片半圓弧型外模組成。拼裝時(shí)先將內(nèi)模固定于底模及振動(dòng)臺(tái)上，再將兩片半圓弧型外模分別安裝于底模上，至此完成模具的全部組裝工作。

4.3 混凝土澆筑

混凝土配合比不添加砂類(lèi)組分，通過(guò)對(duì)粗骨料粒徑和級(jí)配的調(diào)整，增強(qiáng)產(chǎn)品透水能力。由試驗(yàn)人員對(duì)攪拌好的混凝土質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，保證干硬性混凝土各項(xiàng)指標(biāo)均合格后方可進(jìn)行澆筑。

4.4 振搗成型

（1）采用芯模振動(dòng)、高頻振壓成型、振動(dòng)臺(tái)輔振工藝技術(shù)，對(duì)澆筑后的混凝土進(jìn)行振動(dòng)密實(shí)。

（2）在整個(gè)振搗過(guò)程中，應(yīng)觀察模具各緊固螺栓、螺桿的情況，如發(fā)生變形或移位，要立即停止振搗，進(jìn)行修復(fù)。

（3）振搗結(jié)束后可立即進(jìn)行拆模作業(yè)。

4.5 產(chǎn)品脫模

先將兩片半圓弧狀外模連接處旋開(kāi)，再分別斷開(kāi)其與底模的緊固螺栓，隨即用桁車(chē)將外模拆除，保留產(chǎn)品與底托盤(pán)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工序。4.6蒸汽養(yǎng)護(hù)

（1）澆搗結(jié)束靜停1h開(kāi)始升溫蒸養(yǎng)（靜停時(shí)間視不同氣溫作相應(yīng)調(diào)整）。

（2）蒸養(yǎng)溫度控制：蒸養(yǎng)分靜停T、升溫S、恒溫H、降溫J四個(gè)階段。升溫速度每小時(shí)不得超過(guò)15℃速度，最高溫度不超過(guò)60℃；恒溫2h，相對(duì)濕度不小于90%狀態(tài)，恒溫時(shí)間根據(jù)季節(jié)變化做相應(yīng)調(diào)整；降溫速度不超過(guò)每小時(shí)20℃，并勻速降溫至與室溫差不超過(guò)20℃。在整個(gè)蒸養(yǎng)過(guò)程中，監(jiān)控員通過(guò)監(jiān)控程序自動(dòng)記錄各測(cè)溫點(diǎn)的溫度變化值。

5 質(zhì)量控制

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：

《透水路面磚和透水路面板》（GB/T25993-2010）；

《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T135-2009）；

《混凝土耐久性檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T193－2009；

《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)定》GB50204-2010；

《國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集06MS201—市政排水管道工程及附屬設(shè)施》；

《給水排水構(gòu)筑物工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50141－2008；

《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50268－2008；

《混凝土和鋼筋混凝土排水管》GB-T11836-2009。

6 環(huán)保措施

混凝土攪拌站必須配置降塵防塵裝置，并采取有效措施降低噪音。攪拌機(jī)前臺(tái)必須設(shè)置沉淀池，并定期清理，以防污水污染環(huán)境。散裝水泥儲(chǔ)存?zhèn)}設(shè)有除塵設(shè)備，水泥進(jìn)場(chǎng)時(shí)避免“冒頂”現(xiàn)象發(fā)生。攪拌站砂石儲(chǔ)存場(chǎng)封閉或經(jīng)常灑水，以防揚(yáng)塵。攪拌站粗骨料傳送帶應(yīng)密閉，防止揚(yáng)塵污染環(huán)境。

現(xiàn)場(chǎng)施工垃圾要及時(shí)清理，做到文明施工，工完料凈。

7 效益分析

社會(huì)效益。

本產(chǎn)品采用芯模振動(dòng)、高頻振壓成型、振動(dòng)臺(tái)輔振工藝技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)地緊密，一體化設(shè)計(jì)，在透水混凝土地坪、生態(tài)河道護(hù)坡等傳統(tǒng)用途的基礎(chǔ)上，結(jié)合“海綿城市”理念研發(fā)的無(wú)砂大孔隙混凝土排水管，為今后海綿城市配套的相關(guān)生態(tài)大孔隙混凝土預(yù)制構(gòu)件提供了設(shè)計(jì)及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。

8 效益分析

8.1 社會(huì)效益

本產(chǎn)品采用芯模振動(dòng)、高頻振壓成型、振動(dòng)臺(tái)輔振工藝技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)地緊密，一體化設(shè)計(jì)，在透水混凝土地坪、生態(tài)河道護(hù)坡等傳統(tǒng)用途的基礎(chǔ)上，結(jié)合“海綿城市”理念研發(fā)的無(wú)砂大孔隙混凝土排水管，為今后海綿城市配套的相關(guān)生態(tài)大孔隙混凝土預(yù)制構(gòu)件提供了設(shè)計(jì)及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。

8.2 經(jīng)濟(jì)效益

本產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中，整個(gè)生產(chǎn)線僅需要2名工人即可滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，采用自動(dòng)化流水線進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)單件產(chǎn)品平均用時(shí)13min，每天可生產(chǎn)透水管100～200m，具有較高的生產(chǎn)效率，能夠顯著的減少勞動(dòng)力的需求，從而降低生產(chǎn)成本。

8.3 節(jié)能與環(huán)保效益

本產(chǎn)品混凝土使用了大摻量粉煤灰及礦粉技術(shù)，提高了產(chǎn)品對(duì)工廠廢棄物利用，節(jié)能降耗，保護(hù)環(huán)境。

9 結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)混凝土材料質(zhì)地脆硬，表面粗糙且呈強(qiáng)堿性，用混凝土砌筑的地坪、邊坡等寸草不生、缺乏透氣性。相比于傳統(tǒng)混凝土，無(wú)砂大孔隙生態(tài)混凝土則具有透氣性、透水性好，質(zhì)輕且具有較高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，因此可應(yīng)用于排水性道路、河道兩岸護(hù)坡、透水管道等工程中。