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1、透水水泥路面混凝土配合比设计及施工技术辐工程应用2【JI1年透水水泥路面混凝土配合比设计及施工技术肖菁(南平正诚建设工程检测有限公司,福建南平353000)摘要透水水泥路面混凝土具有良好的透水性.能够缓解公路积水和城市环境问题.是一种环保型的混凝土.本文讨论了透水水泥路面混凝土的原材料选择,配合比设计及施工工艺,并展望了透水水泥路面混凝土的应用前景.关键词透水水泥混凝土;路面:配合比:施工技术ThemixdesignandconstructiontechnologyofperviouscementpavementconcreteXIAOJing(NanpingZhengChengConstru
2、ctionEngineeringInspectionCo.,Ltd.353000)Abstract:Perviouscementpavenmntconcreteisofgoodperviousness,itcanreleasetheproblemsofhighwayseeperandurbanenvironment,SOitisasortofenviromnentalprotectionconcrete.Tlematerialselectinn,mixdesignandcon?structiontechnologyofperviouscementpavementconcretearediscu
3、ssed,andtheapplicationprospectofperviousconcretepavementoncreteareforecastedinthearticle.Keywords:perviouscementconcrete;pavenlent;mixture;constructiontechnology0引言目前混凝土发展面临的重要挑战.就是要将传统的以消耗大量资源,能源为代价的粗放型混凝土经营方式,向节约能源,保护环境,维护生态平衡的方向发展.长期以来,人们为了达到高强度和耐久性的要求.传统的混凝土始终在追求其结构的密实性.这种密实的混凝土缺乏透气性和透水性,对空气温度,湿
4、度的调节能力差,目前城市表面80%以上的面积被建筑物和混凝土路面所覆盖,其中城市道路的覆盖率已达到7%一15%.特大城市可能超过2O%.造成城市市区的温度比郊区和乡村高23cC,产生所谓的”热岛现象”;而且夏季集中降雨时,雨水只能通过排水系统排人河流,大大加重了城市排水设施的负担;此外当路面积水时.常导致交通安全事故发生,雨水长期不能渗入地下,使城市地下水位下降,影响地表植物的生长.城市绿化面积减少,造成城市生态系统失调.传统的混凝土已不能同时满足结构强度,耐久性与其环境友好性的需要,欧美,日本等一些发达国家,从20世纪80年代起开始研发了透水性混凝土材料.并将其应用于广场,步行街,道路两侧和
5、中央隔离带,公园内的道路及停车场等,增加了城市的透水,透气空问.对调节城市微气候,保持生态平衡起到了良好的效果.本世纪初,我国相继开展透水水泥路面混凝土的试验研究,并逐步在土木工程领域得到试点.透水水泥路面混凝土作为一种新的环保型,生态性的道路材料,具有透水性,透气性,抗滑,降噪等生态环保和行车安全等特点,是具有道路交通发展前景的新型多功能材料,己受到国内外土术工程界的瞩目.1透水水泥路面原材料选择及配合比设计透水水泥路面混凝土(perviouspavementconcrete)是南?56?粗集料及水泥基胶结料,相互粘结.经拌合形成的具有连续孑L隙结构的混凝土.在国外也被称为多孑L混凝土(po
6、rousconcrete)或无砂大孔混凝土(unsandedmaerovoidconcrete).美国混凝土协会2002年将透水水泥路面混凝土描述为”一种由水泥结合而成的开放级配混凝土”.日本混凝土协会2004年对透水水泥路面混凝土的描述为”拥有连续孔隙率约20%fl1混凝土”.实质上它是由集料,胶结材料,水及添加剂等拌合成混合料.再经特殊工艺制成的非封闭型的多孔的混凝土材料.1原材料(1)水泥.水泥是影响透水水泥路面混凝土强度的另一重要因素,包括水泥种类,组成,水泥的强度等等.透水水泥路面混凝土是由水泥包裹的集料通过相互达接形成的一个多孔结构,水泥强度是透水水泥路面混凝土中最薄弱环节.为保证
7、透水水泥路面混凝土的强度,应采用>142.5MPa强度等级的水泥.为提高抗折强度和减少路面囚磨蚀产生的粉尘和碎屑,宜采州抗折强度高且耐磨性好的水泥,要求CF含量较大,一般超过16.O%.在保证最佳用水量的前提下,适当增加水泥脂量,这样能够增加集料周围水泥浆膜层的稠度和厚度,可有效地提高混凝土的强度.但水泥用量过大会使浆体增多,孔隙率减少,降低透水性.通常透水型混凝土的水泥用量在320460kg/m,水泥浆浆体的量以充填总空隙体积的3O%7O%为官(2),bJJtl利.主要用于稠整混凝土的凝结时间和减少水的用量,在相同孔隙率的情况下可以提高混凝土的强度外JII利的朋量以水泥和集料不离析,水
8、泥能包裹住集料为最佳,应优先选择树脂系减水刺.第3期(总第:2朗)工程应用曩(3)集料,壤料是影响透水水泥路面混凝土强度崾素,主要包括破碎J艺,级陀,粒侄,简强发对于适水性而言,醇千L隙率大有利于透水.对强度而言住粗集料相l百接触而形成的双凹糟与结面上,水泥浆厚度越厚,粘结点越多,粘结就越牢周.强度越高.南于透水水泥路面混凝土肘强度要求不高,容易达到强度和透水的统一性.资料显示透水水泥路面混凝土宜采用反击破碎工艺,针片状小于lO%的粒径在2.413.2mm级配石灰或化岗岩,即能满足强度,又能保证透水性.ln,混凝土所川的集料总量取集料的紧密堆积密度的数值.大致住1200l600kg,主要采用粗
9、集料,若要川细集料,则其用量般控制在2O%以内.1,2配合比设计南于透水混凝土和普通混凝十在结构上有很大的差异,因此采用传统的混凝土配合比设计方法不能满足多孔混凝土的大空隙率的特性.目前多孔混凝土的配合比设计基本思路类似于碾压混凝土的填充包裹理论.填充包裹理论中碾压混凝土有液相变为同相的理想条件是:砂的空隙恰好破水泥浆所填充;粗集料的空隙恰好被砂浆所填充,凝固后形成坚固的密实整体.根据透水水泥路面混凝土所要求的孔隙率和吸声特性,可以将这个理论改为:粗集料在紧密堆积的情况下.被水泥浆等胶凝材料均匀地包裹粘结在一起.凝固后形成了多孑L堆积的结构,剩余的空隙变成混凝土内部连通的孔隙.根据透水水泥路面
10、混凝土所要求的孑L隙率和结构特征,可以认为lm,混凝士的表观体积由集料堆积而成.因此配合比设汁的原则是将集料颗粒表面用水泥浆包裹,并将集料颗粒互相粘结起来.形成一个整体.lH透水水泥路面昆凝土的重量应为集料的紧密堆积密度和单方水泥朋量及用水量之和,大约在l8002100kg的范围之内.根据这个原则,可以初步确定透水水泥路面混凝土的配合比.(1)目标连续孑L隙率.透水水泥路面混凝土目标连续孑L隙率一般在10%25%区间,在其他条件相同下,随着连续孔隙率增加透水水泥路面混凝土强度逐渐下降.(2)水灰比.水灰比既影响混凝土的强度.又影响其透水性.水灰比过小,浆体太碉,水泥浆难以均匀地包裹集料颗粒,使
11、其难以正常成型,会使强度降低.水泥浆太厚,易堵塞孔洞,透水性降低.如果水灰比过大,浆体太稀,流动性大,水泥浆会从集料颗粒上淌下,造成粘结水泥太少,集料之问粘结面积太小.形成不均匀的混凝土组织,既不利透水.也不能保证混凝土的强度.一般透水水泥路面混凝土的水灰比介于0.250.45之问.在实际配制中常根据经验来判定水灰比是否合适.如水泥浆在集料颗粒表面包裹均匀,没有水泥浆下滴现象.而且颗粒有光泽,则说明水灰比较为合适,反之需要调整.由于透水水泥路面混凝土受透水系数和强度的双重制约,透水系数增大,强度相应降低;强度提高,透水系数相应减少此.应尽量达到强度和透水性的统一.各种材料的用量要严格地控制在一
12、定的范侗,通过定的试验筛选,达到较&f的硝【Ef掂以L91j,?一呲l-i带jI越望(:0(:30的昆凝:E溉IlJ茼足要求1.3混凝土性能透水水路面凝t的强度受多种I素的影响,有原材料的性能(如水泥品种与环号,集料种弓级.外JJ】制性能等),水灰比,孑L隙率,成型方法和养护条件等方而的影响庄实际应用中根据透水性混凝土川途的不_lf强度有不的要求,|匕盘【IJ【_j于植生护坡的对强度要求不高,强度达到l020MPa就可以满足要求:用于路肩和路面砖的抗强度要达到25MPa;用于人行道和轻交通的要达到30MPa.住配合比设汁时,根据实际川途选取合适的强度等级及连续孔隙率等技术指标.其主要混
13、凝土性能指标见表l.表1透水水泥路面混凝土性能指标2透水水泥路面混凝土施工工艺2.1混凝土搅拌制度与普通混凝土相比,透水水泥路面混凝土的水胶比低,单方H=I水量小,为了达到集料表面均匀包裹上胶结材.建议采用以下搅拌制度:集料和70%的拌合水,搅拌1rain:加入50%胶凝材料,外加剂,搅拌1rain:加入剩余的5O%胶凝材料和3O%的拌合水.搅拌2min.2.2混凝土浇筑透水水泥路面混凝土对集料的要求较高.搅拌工艺特殊,一般情况下可以采用自落式或强制式搅拌机.其装卸可以采刚混凝土灌车直接下料或斗车装运.透水水泥路面混凝土施工时.首先按设计要求完成路基和碎石基层准备.一般路基压实达92%95%密
14、实度;铺设土工布和碎石层.碎石分层铺设压实,每层厚度15cm左右;支模;在碎层表面喷雾,保持潮湿;在浇注之前,路基必须先用水湿润,原是透水性混凝土中的搅拌水量有5艮,如粜路基材料再吸收其中部分拌合水,就会加速水泥的凝结,减少Jr=j于路面浇注,振捣,压实和接缝的时间,并且快速失水会减弱集料问的粘结强度.由于透水水泥路面混凝土拌和物比较干硬.用一般的铺路机铺平即可.在炎热气候下或夏季,浇筑的混凝土中温度很高,水分蒸发述度加快,对混凝土性质很不利.失水造成的裂缝宽度可达0.13ram,长度最K吖达ln1以上.美国混凝土会认为.住下列温度和湿度的联合怍川下,混凝土有出现塑性丹裂的危险:4l,相对湿度
15、小于90%;350(:,相对湿度小于70%;24C,相对湿度小于30%(下转第93页)?57?第3期(总第i22期)节能与环保一砂浆度35mm图5交接处的阴角处理(4)内外墙交接处理:在内墙部分距交接点500ram处砂浆搓成45.斜面,表面用保温材料搓平(见图6).3成品保护(1)门窗筐,管道,槽盒上残存砂浆,应及时清理干净.(2)玻化微珠保温砂浆在凝结前应防止水冲,撞击,振动和防晒.(3)严禁使用过时灰.(4)各抹灰层硬化前禁止水冲浸泡,撞击和挤压.(5)施工人员应遵守安全规程.施工人员应经过培训上图6内外墙交接处理岗.4结语在工程的外墙内保温中采用玻化微珠保温砂浆.可有效地避免开裂,起皮和
16、空鼓现象.并且保温隔热性能好,粘结性好,早强快干,同时减少了保温与抹灰分开的施工工序,可以省去主体抹灰砂浆.直接施工于基层面上.找平层与保温层合二为一,使施工周期明显缩短,降低了工程成本.玻化微珠保温砂浆施工工艺的适用范围广,可用于内外墙保温,屋顶保温等.特别适用于旧建筑物的保温隔热改造工程.具有较高的推广应用价值.(上接第57页)囚此应避免在高温或者干燥的天气条件下浇注.并且要加强养护.2.3混凝土振捣透水水泥路面混凝土中的水泥浆量有限.只够包裹集料颗粒.因此在浇注过程中不宜强烈振捣或夯实.一般用平板振动器轻振铺平后的透水性混凝土混合料.但必须注意不能使用高频振捣器,因为它会使混凝土过于密实
17、而减少孔隙率.并影响透水效果.同时高频振捣器也会使水泥浆体从粗集料表面离析出来,流人底部形成一个不透水层,使材料失去透水性.2.4混凝土辊压振捣以后,应进一步采用实心钢管或轻型压路机压实压平透水性混凝土拌合料.考虑到拌合料的稠度和周围温度等条件.可能需要多次辊压.但应注意在辊压前必须清理辊子并涂油.以防粘结集料.2.5混凝土养护透水性混凝土由于存在着大量的孔洞,易失水,干燥很快.所以养护非常重要.尤其是早期养护,要注意避免混凝土中水分大量蒸发.通常透水性混凝土拆模时间比普通混凝土短.如此其侧面和边缘就会暴露于空气中,应用塑料薄膜及时覆盖路面和侧面,以保证湿度和水泥充分水化.透水性混凝土应在浇注
18、后1d开始洒水养护,洒水养护时,应在2-3m处用散射水养护,每天至少洒水4次.淋水时不宜用压力水直冲混凝土表面.这样会带走一些水泥浆,造成一些较薄弱的部位.但可直接从上往下浇水.若遇到夏季干热天气,可在浇注后8h开始撒水养护.并且要增加撒水次数,以免过早失水.另外还可以考虑其它养护法.例如可以用草帘,麻袋或混凝土专用的覆盖物.但切记不可用塑料薄膜和细砂作为表面覆盖物.因为塑料薄膜对水灰比小的混凝土的强度负面影响很大,而砂子会阻塞透水水泥路面混凝土的孑L隙.透水性混凝土的湿养时问应不少于714d,养护期问混凝土表面不得见干.3结论透水水泥路面混凝土与传统水泥混凝土有较大区别,可以提高路面混凝土自身吸音降噪,增加混凝土路面的抗滑性,减轻城市”热岛效应”,具有较为显着的社会效益.我国对透水水泥路面混凝土的研究和应用还处于起步阶段.与国外相比差距很大.开展透水路面混凝土研究有利于拓宽我国混凝土的应用前景,改善城市环境,维护生态平衡,具有重大的现实意义参考文献【1】CJJ/T1352009,透水水泥混凝土路面技术规程【s1【2】JTJ0342000,公路路面基层施工技术规范【S1.【33qJ12008,城镇道路工程施工与质量验收规范【s】.?93?