碾壓透水混凝土路面施工參數分析

龔明子，周世康，陳海棠，饒先鵬

(1.中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361021；2.中交一公局廈門檢測技術有限公司，福建 廈門 361022)

0 引言

目前透水混凝土的試件成型方法無標準可依，由于室內試驗成型方法的不同導致得到的研究結果差異大，采用靜壓方法，透水混凝土抗壓強度10～20MPa，而采用振動成型方法，透水混凝土抗壓強度15～25MPa，有些文獻中透水混凝土強度>40MPa，抗折強度>6MPa[1-6]。透水混凝土現場施工工藝與試件的成型方法差別較大。施工現場多采用普通混凝土插搗成型或振動成型的方法，現場成型的透水混凝土試塊強度通常>30MPa，但試件失去透水效果[7-8]。施工過程中為防止機械振動時造成混凝土漿體下沉堵塞孔隙，完全采用人工方法，保證透水混凝土的透水性能，此施工方法使得現場實體透水混凝土工程的強度與成型試件的強度偏差大，勞動強度大[9-11]。各試驗結果各不相同，給工程應用借鑒帶來一定困惑。透水混凝土成型試件與工程實體試驗結果的不吻合現象影響了透水混凝土的工程應用。透水混凝土實驗室研究的成型方法與施工現場透水混凝土施工方法不一致或相差較大，影響了實驗室研究對實際工程的指導，因此根據透水混凝土施工工藝要求，在實驗室中采用與施工工藝相接近或一致的成型方法，測定施工主要參數對透水混凝土性能指標的影響，從而確定透水混凝土的施工參數，實現對透水混凝土路面最終性能的設計與控制，保證工程質量，并在廈門洪鐘大道非機動車道透水混凝土施工中進行了應用，取得良好效果。

1 原材料及試驗方法

1.1 施工配合比確定

骨料為粒徑5～10mm碎石，嚴格控制針片狀顆粒<10%，壓碎值<10%，含泥量≤5%，水泥為紅獅牌P·O42.5，施工配合比為：水泥∶石子∶增強劑∶水∶外加劑=375∶1 255∶21∶114∶2.0。

彩色混凝土底色對整體質量影響較大，在進行配合比設計時，對顏色的設計應作為一重要設計指標考慮，應選用多家、多型號顏料進行比選，并對顏料的最佳摻量進行試驗確認，基于水泥和硅灰的底色考慮，結合強度驗證，彩色混凝土顏色的摻量一般約為5%，采用外摻。

1.2 碾壓施工參數確定

實驗室中碾壓成型方法參考瀝青混合料輪碾成型方法制作，具體成型方法為：①將2個輪碾試模疊放固定，裝入適量的新拌透水混凝土；②開啟輪碾試驗機，關閉溫度按鈕，分別以相同條件輪碾2，4，6，8遍成型試件，各成型2個試件；③試件放置養護室標養28d后取芯，每個試件可取芯10塊；④取芯試件分別測定其抗壓強度、透水系數、孔隙率等指標。

依據上述成型方法成型試件，測定其抗壓強度、透水系數、孔隙率，其測定結果如表1及圖1所示。

表1 輪碾成型方式對透水混凝土性能的影響

圖1 輪碾次數與透水系數及孔隙率關系曲線

由表1可知，當輪碾2遍時混凝土強度較低，僅為10.11MPa，隨著碾壓遍數的增加，混凝土不斷被壓密，強度不斷增加，當碾壓遍數增至8遍時，混凝土強度為20.16MPa，最后趨于穩定，這表明在該標準配重下，當碾壓遍數>8遍時，混凝土強度不隨碾壓遍數的增加而繼續增加，達到一個相對穩定狀態。

由圖1可知，隨著輪碾遍數的增加，混凝土透水系數和孔隙率均減小，這是由于混凝土體積被壓縮，且孔隙率和透水系數降幅規律基本相同，表明透水系數隨著孔隙率的降低同步降低，當碾壓增至一定次數時體積不能被繼續壓縮，孔隙率大致穩定，透水系數也維持在一個穩定范圍，圖中孔隙率測定表明在該標準配重碾壓下混凝土碾壓孔隙率大致穩定在16%，屬于高孔隙率結構。在低配重情況下，混凝土隨著碾壓遍數的增加，各骨料間相互擠嵌、密實，當混凝土骨架結構可承受配重情況下，體積將不被繼續壓縮，最終達到結構穩定，實驗室制備的透水混凝土如圖2所示。

圖2 試驗制備透水混凝土樣品

因此，根據實驗室的研究結果，透水混凝土碾壓的次數控制在4～8次，另外考慮透水混凝土分層施工的影響，每層透水混凝土的碾壓次數不能過多，否則影響透水性能。

2 施工過程

2.1 拌合機具選用與場地配置

混凝土拌合應采用小型強制式雙臥軸JS500型混凝土拌合機，也可根據工程量大小配置不同容量的機械攪拌器，嚴禁人工拌合。運輸采用三輪自卸車，運距以1km以內為宜，運輸過程中便道應平整防止顛簸，卸料時嚴禁整車卸料，防止拌合料離析，混凝土從拌合到攤鋪完畢總時長應滿足如下要求：環境溫度T<20℃，允許時長t≤1h；20℃≤T≤35℃，t≤0.5h;T≥35℃,t=0。

2.2 試驗段鋪筑

混凝土連續鋪筑可有效改善層面間的黏結能力，改善路面整體性，提高路面混凝土強度。綜合考慮混凝土的狀態與工作性能，選擇最優混凝土單元鋪筑長度，避免因單元長度過長引起混凝土失水，降低層間黏結力。透水混凝土的松鋪系數和碾壓方式及遍數直接影響混凝土整體的密實程度，影響混凝土的透水性能，在試驗段應明確混凝土的松鋪厚度及碾壓方式，確保實體混凝土的透水性能滿足設計要求，當混凝土過實時易使得透水性能降低，當碾壓遍數不足時混凝土過于松散，降低了整體強度。上面層混凝土碾壓完成后應及時進行抹光并找平，使得路面平整度得以保證，且表面無坑洞不平現象。表面抹平遍數過少會使得路面平整度不足，遍數過多會使得漿體上升、孔隙率不足。

2.3 施工過程

2.3.1基層表面處理

在水泥透水混凝土攤鋪前應對基層進行徹底清潔，嚴禁存在坑洞、凹凸不平等現象，應用高壓水槍對基層表面進行沖洗，將泥巴和雜物等清洗干凈，保證施工前表面濕潤、清潔。在混凝土攤鋪前應復測標高，待基層均滿足設計要求時方可進行面層施工作業。

2.3.2攤鋪、整平、碾壓

施工人員首先須按設計要求進行分隔立模及區域立模工作，立模中須注意高度、垂直度、泛水坡度等問題。模板應選用質地堅實、變形小、剛度大的槽鋼，立模的平面位置與高程應符合設計要求，施工支模要用測量儀器全面打點放線和確定標高，模板與透水混凝土接觸面應涂刷隔離劑或采用塑料薄膜隔離，根據施工現場實際情況，本次非機動車道利用兩側路緣石作為標高帶，因此路緣石的標高控制至關重要，且為防止混凝土污染已完工的路緣石和其他結構部位，應在路緣石上貼塑料薄膜做保護。

根據實驗室的試驗結果，確定好松鋪標高，下面層松鋪系數為1.10～1.12，攤鋪前對混凝土再拌合避免出現過于干硬或黏聚現象，單次攤鋪長度為20～30m，人工撒料均勻后，用刮尺刮2～3遍，刮平表面，下面層初步平整后，采用手扶式汽油壓路機，壓路機軸重1t、輪寬70cm，碾壓施工，碾輪上不得有塵土，相鄰兩輪跡間應有1/5以上面積重合，碾壓4次。下面層施工單元完成后，應立刻進行上面層施工，上面層混凝土的松鋪系數為1.12～1.15，攤鋪長度應較下面層短5～10m，使上、下面層呈階梯形，用刮尺刮2～3遍，刮平表面，并預留出一定量未攤鋪混凝土做修補、找平用，碾壓4次。

對碾壓后的上面層混凝土先用刮尺刮1～2遍，使得凹凸不平處互相填補，開啟抹光機進行表面抹平，并對坑洞或較低部位及時補料填平，并用抹光機抹平，抹光機應沿道路鋪筑方向勻速前行，不得在同一位置過長停留，一般進行2～3次可達到施工要求。

2.3.3表面修飾

透水混凝土攤鋪后應及時檢查路面的平整度，查看邊角有無缺損、松散、脫粒等現象，要對每處表面進行嚴格檢查，觀察有無脫粒、坑洞、不緊密或大粒徑石子混入，若有上述現象應及時用抹刀修補、壓實整平，對大粒徑石子應及時剔除，并補強，確保表面平整、均勻、美觀。

2.3.4路面養護

良好的養護是保證混凝土結構在使用期內獲得良好工作性能的必要條件，彩色透水整體路面攤鋪結束后，經檢驗標高、平整度均達到要求后，當氣溫較高時，為減少水分蒸發，宜立即覆蓋濕潤的土工布，以保持水分。彩色透水整體路面一般在鋪筑完成后12h內開始養護，高溫時在6h后開始養護，養護時長應根據施工溫度而定，一般養護期為14～21d，高溫時≥14d，低溫時≥21d。養護過程中應在路面周邊設圍擋防止人、車通行，強度未達到設計強度前不得投入使用。

2.3.5伸縮縫、脹縫施工

伸縮縫4～6m切1道，接縫應≤25m2進行分隔，縫寬3～5mm，切割深度應為混凝土厚度的1/3。脹縫25～30m切1道，縫寬10～20mm，切割要上下貫通，并嵌入海綿條，再填入密封膠，注意與混凝土面層保持平整。

2.3.6實體檢測

對成品路面進行實體檢測，以100m為1個檢測單元，檢測路面有無裂縫、掉角、印痕、輪跡、拋粒等現象，并做好詳細記錄，作為實體驗收依據。

根據CJJ/T 135—2009《透水水泥混凝土路面技術規程》進行實體芯樣透水系數和孔隙率測定，兩參數測定時各取2組芯樣，每組3塊進行測定，根據CECS 03∶2007《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》進行混凝土鉆芯實體強度檢測，芯樣高度與直徑之比應為1.0，鋸切后的芯樣應進行端面處理，宜采取在磨平機上磨平端面的處理方法，也可用環氧膠泥或水泥砂漿補平，但2個端面必須平整水平。對實體取芯并磨平處理后的試樣進行孔隙率、透水系數和強度測試，試件的孔隙率為18%，透水系數為2.1mm/s，強度為23.6MPa。滿足透水系數2mm/s，空隙率>15%，強度等級≥C20的工程要求，開放交通。

3 結語

根據透水混凝土實際工程施工工藝與實驗室研究方法，兩者不同時會影響試驗結果對施工技術的指導，因此采用與實際施工現場相近的透水水泥混凝土試件成型方法，通過實驗室確定施工工藝參數，實現試驗研究與施工技術相結合，提高透水混凝土性能及推動透水混凝土施工技術進步。