透水性混凝土现场配比方案及施工工艺

狄运超 张德友 施凯杰

透水性混凝土现场配比方案及施工工艺

狄运超 张德友 施凯杰

一、工程概况

二河闸位于江苏省淮安市洪泽县城东北约7km处，为分淮入沂、淮河入海水道渠首控制性工程，于1957年11月开工兴建，1958年8月建成完工。工程为大（1）型水闸，共35孔，总宽402m。闸墩顶高程19.5m，工作桥面高程28.25m。公路桥净宽7.0m，桥面高程 19.5m。分淮入沂设计流量为3000m3/s，校核流量为9000 m3/s，引沂济淮设计流量为300 m3/s，校核流量为1000 m3/s；淮水北调设计流量750m3/s，供给淮安、盐城、连云港、宿迁四市1030万亩农田灌溉和工业、生活用水。为创建国家级水利管理单位，经苏财农〔2013〕110文号批准该维修项目，江苏省苏北水利建设工程处负责二河闸便桥桥面透水性混凝土浇筑工程施工。

二、透水混凝土的优点

（1）增加城市可透水、透气面积,加强地表与空气的热量和水分交换,调节城市气候,降低地表温度,有利于缓解热岛现象。

（2）充分利用雨雪降水,增大地表相对湿度,补充日益枯竭的地下水资源,发挥透水性路基的蓄水池功能;改善地表植物和土壤微生物的生存条件和调整生态平衡。

（3）能够减轻降雨季节河道排水泄洪能力的负担,明显降低暴雨对下游洪水造成的影响。

（4）防止路面积水和夜间路面反光,冬天不会在路面形成黑冰（由霜雾形成的一层几乎看不见的薄冰，极危险），提高了通行舒适性与安全性。

（5）大量的空隙能降低交通桥行驶车辆产生的噪音及吸附大型车辆扬起的灰尘。

（6）可以根据环境及功能需要设计图案、颜色。

三、透水混凝土的现场配比方案及施工工艺

1.透水性混凝土现场配比方案

透水性混凝土施工的基本思路为空隙率越大透水性越好。实际上透水混凝土透水系数与有效空隙率呈线性关系，而与总空隙率不是比例关系。总空隙率的增加导致水泥浆与石子之间粘接面积小，界面结构缺陷多，透水混凝土强度明显降低，但透水系数并不增加。

透水混凝土有效空隙比确定原理见图1。

图1 透水混凝土有效空隙比确定原理图

简而言之，在现场实际施工过程中，控制浇筑的透水性混凝土的空隙率最本质的就是掌握好各种材料的有效配合比。而配合比的设计原则是将骨料颗粒表面用一层薄水泥浆包裹，并将骨料颗粒互相黏结起来，形成一个整体，使之既具有一定强度，又确保骨料间存在一定的孔隙。通过试验，发现采用如下配比能取得比较好的效果：

绿豆细砂石子∶水泥∶透水混凝土早强剂∶复合绿颜料∶水= （800kg±5kg）∶100kg∶4.3kg∶15kg。

2.透水混凝土原材料选择

除了要掌握好材料的配比外，为保证透水性混凝土达到规定的透水性和抗压强度，材料本身的选择也有非常大的影响。

透水混凝土原材料选择的主要依据是水泥强度等级和粗骨料的类型、粒径及级配。

（1）水泥的选择：水泥作为透水混凝土的主要黏结材料，可有效提高混凝土的强度。本工程采用的是42.5#水泥，其用量以刚能完全包裹骨料的表面为最佳，因水泥用量过多不仅会降低透水性、增加成本，还会增大混凝土收缩量，易出现裂缝，并降低混凝土强度。

（2）骨料石子的选择：作为混凝土的骨架材料，其粒径应视混凝土结构的厚度、强度、透水性而定。本工程采用的是5～25mm级配的碎石，且要求碎石的质地坚硬、界面条件较好、针片状含量低等。

（3）生态透水混凝土增强剂的选择：可根据环境温度、运输距离以及现场状况等添加增强剂。增强剂主要用于调整混凝土的凝结时间和减少水的用量，其目的是在相同孔隙率的情况下提高混凝土的强度。增强剂的用量以水泥和骨料不离、水泥能包裹住骨料时的用量为最佳。

（4）颜料的选择：为了符合透水混凝土颜色的设计要求，在不影响透水混凝土性能条件下，选择了一品复合绿颜料为掺合料添加，并根据经验每800kg骨料添加绿颜料4.3kg，这样既能保证透水混凝土的性能，又可以达到设计美观要求。

（5）拌合水的选择：拌合水及养护水均采用一般自来水。

3.施工工艺

第一步：对道桥面路基层的要求和处理

（1）透水混凝土路面的厚度：此次浇筑的透水混凝土运用于水利设施二河闸便桥及护坡道路，主要供行人行走使用，属于轻载荷地面，结合透水混凝土的强度原因及经济成本，选择透水混凝土施工厚度为5cm。

（2）为确保路体结构层具有足够的整体强度和透水性，表面层下需有透水基层和较好保水性的垫层。故首先使用双铣刀清灰机整平基层面，清理干净后浇筑一层清水泥浆和瓜子垫片后再实施透水混凝土主体工程的浇筑。

第二步：模板设置即立模工艺

施工人员首先须按设计要求根据铺层厚度进行分隔立模及区域立模工作，立模中须注意高度、垂直度、泛水坡度等问题。使用水准仪布置好标高控制点。

第三步：搅拌及运输

根据此次工程量，采用滚筒式搅拌机进行搅拌，搅拌时按物料的规定比例及投料顺序将物料投入搅拌机，先将增强剂、颜料和碎石搅拌约30s后，使其初步混合，再将规定量的水分2～3次加入继续进行搅拌约110s。视搅拌均匀程度，可适当延长机械搅拌的时间，但不宜过长时间的搅拌。然后由拖拉机运至施工便桥桥头处，用手推车转运进入桥面仓位，运输时间以不超过10min为宜，防止透水混凝土在运输工程中凝结。

第四步：摊铺、浇筑成型工艺

透水混凝土属干性混凝土料，其初凝快，摊铺必须及时。考虑到混凝土在振捣后有一定沉降量，摊铺时要比设计的5cm厚度略高。将混合物均匀摊铺在工作面上，用括尺找准平整度和控制一定的泛水度，在终凝前用平板磨光收面机（浇筑层较厚时用小平板振动器）捣实平实。捣实不宜采用高频振动器，防止骨料下沉，表面富浆，造成塑性收缩裂纹。边角部位用抹合拍平，抹合不能有明水。

第五步：透水混凝土的养护

透水性混凝土在便桥施工摊铺结束后，在检查标高和平整度符合设计要求时，应进行养护。由于此次施工时间是在9月份，当地气候较为炎热，为防止水分蒸发，宜立即覆盖塑料薄膜，以保持水分。由于气温干燥炎热，应连续至少10天每天定时洒水养护新铺透水混凝土桥面。

四、结语

实践证明，在现代水利设施中运用透水性混凝土工艺既能保证原有水利设施功能更好地发挥，又能与现代生态要求融为一体。目前，二河闸已顺利通过了国家级水利工程管理单位专家组考核验收。随着材料研发的进一步深入，透水材料的应用前景会更加广阔■

（作者单位：江苏省淮沭新河管理处223005）