透水混凝土設(shè)計與施工控制

陸中剛

（中鐵十一局集團第二工程有限公司，湖北 十堰 442000）

莞惠公路樟木頭至謝崗段是省道S357的組成部分，地處謝崗鎮(zhèn)山水狹長城鎮(zhèn)經(jīng)濟區(qū)，水土保持、清溪-樟木頭林場水土保持、生物多樣性保護與生態(tài)屏障區(qū)。該地區(qū)地勢低洼、雨水管道陳舊，受熱帶季風(fēng)影響，城市內(nèi)澇現(xiàn)象時有發(fā)生。2013年12月12日，習(xí)近平總書記在《中央城鎮(zhèn)化工作會議》的講話中強調(diào)：“提升城市排水系統(tǒng)時要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來，優(yōu)先考慮更多利用自然力量排水，建設(shè)自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿城市”。《2018中國海綿城市建設(shè)白皮書》顯示，中國有62%的城市遭受內(nèi)澇問題的侵害，進入雨季就容易陷入暴雨頻發(fā)、內(nèi)澇橫行的窘境。數(shù)據(jù)顯示，由洪澇災(zāi)害造成的經(jīng)濟和社會損失逐年增加，2016年由于洪澇所帶來的經(jīng)濟損失高達(dá)3640億元，相當(dāng)于全國GDP的0.5%。近年來國家大力推行海綿城市建設(shè)，而透水混凝土具備連通地表上下生態(tài)環(huán)境的功能，是實現(xiàn)海綿城市不可或缺的一種材料，也是2017年建筑業(yè)10項新技術(shù)之一。

1 配合比設(shè)計

1.1 設(shè)計參數(shù)

透水混凝土基層是由粗骨料及其表面均勻包裹的水泥基膠結(jié)料形成的具有連續(xù)孔隙結(jié)構(gòu)的混凝土結(jié)構(gòu)層。設(shè)計連續(xù)孔隙率10%，強度等級C20。

1.2 原材料選擇

（1）水泥：采用英德海螺P.O42.5，相關(guān)檢測數(shù)據(jù)如表1所示。

（2）碎石：采用粒徑為4.75～9.5mm質(zhì)地堅硬、耐久、潔凈的花崗巖，性能指標(biāo)如表2所示。

（3）水：地下水。

表1 水泥的性能指標(biāo)

表2 碎石的性能指標(biāo)

1.3 配合比設(shè)計

利用“水泥裹石法”配置混凝土拌合物：將碎石與50%的拌合水進行預(yù)濕攪拌30s，然后依次加入水泥并攪拌40s，最后將剩余的水加入并攪拌50s。相關(guān)配合比檢測數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 透水混凝土配合比檢測結(jié)果匯總

1.4 試件成型

試模采用150mm×150mm×150mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體。混凝土拌合物分兩層裝入模內(nèi)，第一層的厚度約為試模高度的2/3，第二層高出試模20mm。制件時每層插搗次數(shù)在側(cè)面和平面內(nèi)部插搗次數(shù)力求等距離和均勻分布，四角各1次、側(cè)面3次、平面內(nèi)部9次。

1.5 結(jié)果分析

漿集比與抗壓強度趨勢圖如圖1所示，漿集比與孔隙率趨勢圖如圖2所示。

圖1 漿集比與抗壓強度趨勢圖

圖2 漿集比與孔隙率趨勢圖

由圖1可知：漿集比與透水混凝土強度成正比。漿集比低于0.31時，碎石表面不能被水泥漿液完全包裹形成良好的膠結(jié)整體，導(dǎo)致抗壓強度急劇下降；漿集比為0.31～0.38時，漿集比越高混凝土結(jié)構(gòu)的強度也相應(yīng)有所提高；漿集比達(dá)到0.38，抗壓強度趨于穩(wěn)定。分析認(rèn)為透水混凝土通過水泥漿液膠結(jié)碎石形成整體，產(chǎn)生強度。由于碎石表面覆蓋漿液后，隨著漿液量的增加，集料之間膠結(jié)能力不斷增強使混凝土強度會相應(yīng)增高。但是若漿液量持續(xù)增高，集料表面不能完全吸附的水泥漿液將下沉至試件底部，所以漿集比達(dá)到0.38后混凝土28d抗壓強度增強作用不明顯。

由圖2可知：漿集比與透水混凝土連通孔隙率成反比。漿集比低于0.32時，隨著漿集比的降低孔隙率只有小幅度的提高；漿集比為0.32～0.38時，漿集比越高混凝土結(jié)構(gòu)的連通孔隙率越小；漿集比達(dá)到0.38后繼續(xù)提高漿集比孔隙率下降速率并趨于平緩。分析原因：漿集比較低時漿液剛好包裹住碎石表面并能使集料充分膠結(jié)形成整體，結(jié)構(gòu)的連通孔隙率基本等于碎石的孔隙率，即使?jié){集比繼續(xù)下降對結(jié)構(gòu)孔隙率影響不大。漿集比達(dá)到0.38時，開始出現(xiàn)過多的水泥漿液，此時漿液逐漸匯集于試件底部。繼續(xù)提高漿液用量，大量水泥漿液自下而上填充碎石之間孔隙，導(dǎo)致孔隙率下降速度趨于平緩。

2 透水混凝土路面施工

2.1 施工準(zhǔn)備

透水混凝土施工前應(yīng)清掃基層，保證基層表面粗糙、清潔，保持濕潤且無明水。

2.2 生產(chǎn)和運輸

透水混凝土攪拌完成后有一定的時效性，因為水泥水化反應(yīng)不斷進行，在水泥終凝之時混凝土也完全失去壓實特性，而且這種時效性與溫度密切相關(guān)。以20℃溫度下水泥∶集料∶水=382∶1500∶118的配合比為例，對靜置不同時間下制成的混凝土試件的28d抗壓強度進行試驗，試驗結(jié)果如表4所示。

表4 透水混凝土?xí)r間－強度關(guān)系

2.3 結(jié)果分析

70min之內(nèi)水泥水化反應(yīng)雖然在持續(xù)進行，但是水泥并未初凝，所以混凝土強度并沒有明顯影響，超過一定時間后水泥達(dá)到初凝混凝土強度顯著下降。

3 養(yǎng)護

透水混凝土路面施工完畢后，宜立即采用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護14d。養(yǎng)護期間尤其是成型前期嚴(yán)禁使用明水噴灑。

4 結(jié)束語

透水混凝土適用于城鎮(zhèn)輕荷載道路、園林中的輕型荷載道路。在實際應(yīng)用過程中經(jīng)過多方的研究，其施工應(yīng)用技術(shù)已取得了一定的成就，但是由于我國相關(guān)研究時間較短，透水混凝土推廣還有一定的局限性。該試驗受檢測條件限制透水系數(shù)、抗凍性能等指標(biāo)缺少數(shù)據(jù)支撐，對于透水混凝土相關(guān)設(shè)計與施工參數(shù)等還需完善。與此同時，莞惠項目是市政改建項目，將會產(chǎn)生大量路面破除的建筑垃圾，如何合理利用建筑垃圾生產(chǎn)再生骨料配制透水混凝土為項目合理創(chuàng)效將是下一步研究方向。