透水混凝土道路基層施工技術(shù)

為排除滲透到路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的自由水，在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部需設(shè)置排水層，排水層材料不僅應(yīng)具有一定的透水能力，還需具備相應(yīng)的承載能力，而透水混凝土基層可滿足上述要求。同時，由于水泥材料具有抗水損特性，透水混凝土基層在路面內(nèi)部排水系統(tǒng)的應(yīng)用必定有廣闊的前景。

白城市海綿城市工程以和平小區(qū)2條主路為試驗段。道路長270m，寬6m，基層采用20cm厚透水混凝土，通過現(xiàn)場試驗及觀察通車后的路面狀況，證明該路面結(jié)構(gòu)確實起到內(nèi)部排水的作用。以下就其透水水穩(wěn)材料組成設(shè)計、透水水穩(wěn)基層施工工藝和現(xiàn)場取芯驗證等方面進行系統(tǒng)闡述。

1 透水混凝土材料

透水混凝土材料級配是一種無細骨料或少細骨料與水泥相結(jié)合的混合料，經(jīng)壓實機具壓實后，形成具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的多孔水穩(wěn)碎石混合料。透水混凝土材料在長期使用過程中能夠維持良好的透水能力，滿足相應(yīng)的強度和抗變形要求。

原材料檢驗分石料和水泥的檢驗，應(yīng)符合JTG E42—2005《公路工程集料試驗規(guī)程》及相應(yīng)規(guī)范標(biāo)準的技術(shù)規(guī)定，最終原材料選擇如下：水泥選用P·O42.5；碎石采用扎旗碎石場生產(chǎn)的粒徑10～20，5～10mm碎石；水采用地下清潔飲用水。

2 透水混凝土配合比設(shè)計

根據(jù)《公路工程集料試驗規(guī)程》要求，經(jīng)過多次篩分，通過合理計算，多孔混凝土骨料配合比為：10～20mm碎石：5～10mm碎石=7∶3，配合比計算結(jié)果如表1所示。

除力學(xué)強度外，透水混凝土的配合比設(shè)計中透水系數(shù)為其主要控制指標(biāo)。透水混凝土整體性能的呈現(xiàn)與水灰比并無必然聯(lián)系，主要是骨料間接觸點的粘裹。通常選取水灰比是以能充分粘裹骨料且不出現(xiàn)流失為準則。使用水泥漿液填補孔隙的體積，達到總孔隙體積的30%～70%即可，主要依據(jù)設(shè)計強度而定。隨著填充孔隙漿體的增多，其透水能力隨之降低。要得到不同強度和透水性能的混凝土可通過調(diào)整水泥漿的用量。經(jīng)反復(fù)試驗，最終選取3種水泥用量進行室內(nèi)配合比試驗，A組164kg/m3，B組184kg/m3，C組208kg/m3。具體配合比分別為：A組為42.5水泥∶10～20mm碎石∶5～10mm碎石∶水=1∶7.13∶3.06∶0.47；B組為42.5水泥∶10～20mm碎石∶5～10mm碎石∶水=1∶6.28∶2.7∶0.42；C組為42.5水泥∶10～20mm碎石∶5～10mm碎石∶水=1∶5.48∶2.35∶0.37。3組混凝土表面有光澤，水泥漿均勻包裹碎石表面且沒有下滴現(xiàn)象。

選取15cm×15cm×15cm試件采用振動法成型，試件分2次振動，每次振動約15s，制作抗壓試件，3組7d抗壓強度分別為2.8，3.3，3.9MPa。

根據(jù)試驗結(jié)果，最終選取水泥用量為208kg/m3的配合比（即C組），透水性和強度均符合要求。

表1 配合比計算結(jié)果

3 施工工藝

透水混凝土排水基層施工過程中，需注意滿足孔隙率和壓實度的需求。關(guān)鍵是對壓路機的噸位、碾壓遍數(shù)和虛鋪系數(shù)3個因素的控制，并預(yù)防污染。

透水混凝土排水基層與水泥穩(wěn)定碎石基層施工工藝類似，由于其大孔隙的特點，與水泥穩(wěn)定碎石基層的施工不同。具體施工工藝為：施工準備→測量放線→支模板→攪拌與運輸→攤鋪與整平→養(yǎng)護→拆模→切縫→開放交通。

1）施工準備 車行道砂礫墊層已完成，并經(jīng)監(jiān)理驗收合格。砂礫墊層表面清理干凈，并在攤鋪混凝土之前灑水濕潤，保證大孔隙混凝土攤鋪在潮濕墊層上。為保證大孔隙混凝土邊沿的壓實度，邊沿加設(shè)鋼模板，鋼模板外側(cè)用鋼釬固定。

2）攪拌與運輸 攪拌時必須對水灰比、水泥用量、骨料用量進行嚴格控制，采取攪拌站計算機輸入水泥、水、骨料的用量，嚴格按照試驗配合比設(shè)計的級配進行拌制。由于水泥用量的限定，拌合物拌合的時間要相對增加，增加時間為普通混凝土的1.5倍，拌合時間約90s。根據(jù)水泥的凝結(jié)時間及氣候環(huán)境條件盡量減少拌合物的運輸時間，并避免運輸距離過長，防止混合料水分蒸發(fā)和水泥初凝現(xiàn)象。

3）大孔隙混凝土攤鋪 透水混凝土屬于干性混凝土混合料，其初凝時間短，必須及時攤鋪。攤鋪采用履帶式攤鋪機，為保證路拱的橫坡，攤鋪機的傳感器一面放在透水水泥混凝土模板上，一面由攤鋪機的自動橫坡儀進行。及時在已攤鋪的工作面上使用水準儀進行復(fù)測以保證路拱橫坡。根據(jù)試驗段數(shù)據(jù)、虛鋪厚度與壓實度，攤鋪機的虛鋪系數(shù)定為1.2（見圖1）。

4）碾壓 采用光輪壓路機和振動壓路機弱振碾壓相互配合進行，碾壓組合方式和遍數(shù)由試壓試驗提供相應(yīng)參數(shù)。根據(jù)虛鋪系數(shù)等于虛鋪厚度與壓實度的比值，在實驗室已知對應(yīng)于規(guī)定孔隙率毛體積密度的前提下，最后確定虛鋪系數(shù)。

碾壓可先采用18t壓路機靜壓1遍，輪跡重疊50cm，弱振1遍，最后再靜壓1遍。若輪跡明顯，可繼續(xù)碾壓直至輪跡消除，但不能過度碾壓。碾壓應(yīng)遵循“先輕后重、先靜后慢、先低后高、先慢后快、輪跡重疊”的原則。碾壓時，透水混凝土基層的表面應(yīng)始終保持濕潤。當(dāng)水分蒸發(fā)過快時，為防止表面出現(xiàn)松散現(xiàn)象，較好的辦法是在基層表面采用機械噴灑霧狀水碾壓。嚴禁壓路機在已完成或正在碾壓的路段上轉(zhuǎn)向、掉頭或剎車，保證基層表面不受損害，通過試驗段確定壓路機的壓實遍數(shù)。

5）養(yǎng)護 碾壓完成檢驗壓實度、高程、平整度及厚度均達到設(shè)計及規(guī)范要求后立即進行養(yǎng)護。為防止水分蒸發(fā)，可在透水混凝土基層上采用塑料薄膜或濕潤的草簾覆蓋養(yǎng)護。為避免基層表面干燥，可采用灑水車灑水養(yǎng)護，每天灑水次數(shù)應(yīng)視天氣情況而定。養(yǎng)護期結(jié)束后，鋪面層前應(yīng)禁止施工車輛通行，并注意防止污染，以免影響其排水能力。

圖1 透水混凝土基層施工實景

4 結(jié)語

透水混凝土基層施工分為原材料檢驗、配合比設(shè)計、拌合、攤鋪、壓實、養(yǎng)護等環(huán)節(jié)，其中配合比設(shè)計是關(guān)鍵，施工中要嚴格控制水泥漿含量。通過取芯、現(xiàn)場透水試驗及觀察通車后的路面狀況，可看出透水混凝土基層確實能起到排除路面內(nèi)部水的作用，透水混凝土基層在今后的道路透水層設(shè)計中值得推廣應(yīng)用。

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