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关于我

闻宝联,工学博士,教授级高工,天津市市政工程研究院副总工程师,同济大学、天津大学校外硕士导师,新加坡《urban transportation &construction》杂志副主编,中国土木工程学会混凝土质量专业委员会委员,中国土木工程学会混凝土耐久性专业委员会委员,中国建筑业协会混凝土分会专家组成员,中国腐蚀与防护学会建筑工程专业委员会委员,中国商品混凝土企业联合会专家委员会主任委员,中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品协会理事,数十项国家重点工程混凝土专项技术指导。

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透水混凝土路面施工技术  

2016-04-04 08:13:30|  分类: 道路工程 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一、透水商品混凝土工艺原理

透水商品混凝土由粗骨料及其表面均匀包裹的水泥胶结料,相互粘结,并经水化硬化后形成具有连续孔隙结构的商品混凝土。透水性商品混凝土是一类非封闭型的多孔生态商品混凝土,它由特殊级配的集料,水泥,外加剂, 矿物掺合料和水按一定比例和特定工艺配制而成的,由于集料级配特殊,形成了蜂窝状结构。由此可见,透水商品混凝土是以水泥胶结浆体薄层包裹在粗骨料颗粒的 表面,作为骨料颗粒之间的胶结层,形成骨架。透水商品混凝土的多孔性,实现了高透水性,孔隙结构有助于提高商品混凝土的透水性能,但同时亦对商品混凝土的 强度产生不良影响,这是导致目前透水商品混凝土应用于路面施工局限性的主要因素。其结构模型如图3-1 所示。

二、透水商品混凝土配合比确定及结构参数选择

(一)透水商品混凝土配合比

透 水商品混凝土配合比中最重要的参数是水灰(胶)比,它是影响透水商品混凝土强度和透水性的最主要因素,但目前为止还没有建立统一的透水商品混凝土强度与水 胶比和空隙率双参数关系式。下面给出的透水水泥商品混凝土配合比计算步骤和确定方法,其基本设计原则是以体积填充法来进行试配,具体是以1m3透水水泥商 品混凝土中集料所占的体积为已知,确定目标空隙率,从而计算浆体材料所占的体积, 再得出水泥和水的用量。本配合比的指导思想就是根据工程要求的强度和空隙率,通过改变水胶比试验获得相同空隙率下的不同强度,最后可用作图法或计算法求得 要求配制强度的水胶比。

1、透水商品混凝土配合比计算步骤

(1)单位体积粗集料用量按下式计算确定:

WG ??? ?G

式中 WG ——透水水泥商品混凝土中粗集料用量,(kg/m )

?G ——粗集料紧密堆积密度,(kg/m )

??? ???——粗集料用量修正系数,取 0.98

(2)胶结料浆体体积按下式计算确定:

VP ?1- ? ?(1- ?C)-1? Rvoid

式中VP ——1m3 透水水泥商品混凝土中胶结料浆体体积(m3)

??C ——粗集料紧密堆积空隙率(%)

Rvoid ——设计空隙率(%)

(3)水胶比的确定

水灰(胶)比与强度和空隙率有关,经试验与实践,水灰(胶)比选择范围在 0.25~0.35 时透水水泥商品混凝土能满足表4-1 中的技术要求。

(4)单位体积水泥用量按下式计算

WC ??c

式中WC ——1m3透水水泥商品混凝土中水泥用量(kg)

VP——1m3 透水水泥商品混凝土中胶结料浆体体积(m3)

Rw / c ——水灰(胶)比

??c——水泥密度(kg/m )

(5)单位体积用水量按下式确定:

Ww? WC??? Rw / c

式中Ww ——1m3透水水泥商品混凝土中用水量(kg)

WC——1m3透水水泥商品混凝土中水泥用量(kg)

Rw / c ——水灰(胶)比

(6)外加剂用量按下式确定 (kg/m3 )

Ma? WC ??a

式中 Ma ——1m3透水水泥商品混凝土中外加剂用量(kg)

WC——1m3透水水泥商品混凝土中水泥用量(kg)

a ——外加剂的掺量(%)

(7)当掺用增强剂时,掺量按水泥用量的百分比计算,然后将其掺入量换算成对应的体积。

(8)透水水泥商品混凝土配合比表示方式直接以 1m3 透水水泥商品混凝土中各种材料的用量来表示。

2、透水商品混凝土配合比的适配与确定

(1) 按上述计算配合比进行试拌,以检验透水商品混凝土的工作性。观察透水商品混凝土集料表面浆体的包裹情况,如出现浆体在振动作用下过多坠落或不能均匀包裹集 料表面时,应调整透水商品混凝土浆体用量或外加剂用量,直到符合要求,然后提出供透水商品混凝土强度试验用的基准配合比。

(2)透水商品混凝土强度确定

透水商品混凝土强度试验时,选择三个不同的配合比,其中一个为基准配合比,另外两个配合比的水胶比较基准水胶比分别增减 0.05,用水量与基准配合比相同。制作试件时应目视确定透水商品混凝土的工作性。

(3)配合比的确定

根据试验得到的透水商品混凝土强度、空隙率与水胶比的关系,用作图法或计算法求出满足空隙率和透水商品混凝土配制强度要求的水胶比,并据此确定水泥用量和用水量,最终确定正式配合比。

经试验与实践,水灰(胶)比的选择范围在0.25~0.35之间时,透水商品混凝土能满足表4-1中的技术要求,以下为每立方米透水商品混凝土主要材料推荐用量:

胶凝材料:300kg~450kg;

碎石料:1300kg~1500kg;

水胶比:0.25~0.35。

(二)透水商品混凝土道路结构及参数选择

透水商品混凝土道路的施工,宜考虑地形条件、景观要求、荷载状况、施工条件等因素,除选择相应彩色组合和结构形式外。根据不同的荷载状况,不同的使用功能,做到经济合理,适用可靠,应选用相应等级的透水商品混凝土,相应的面层厚度及相应的基层结构。

1、面层结构的选择

透 水商品混凝土面层结构,分单色彩色层及彩色和素色双色组合层设计。采用双色组合层时,彩色面层厚度应不低于30mm。为保证道路的稳定和实用性,轻载车道 路或停车场等有一定荷载的道路,其透水商品混凝土面层原则上不小于100mm。综合考虑商品混凝土结构层后,可适当调整面层厚度,但最小不能小于 70mm。因此,按照经济适用的原则,针对不同的使用场合,宜选择适合的透水商品混凝土结构厚度及强度等级

2、基层结构的选择

透水商品混凝土路面质量的好坏与基层有着必然联系,由于透水商品混凝土道路的透水性,使雨水直接通过透水商品混凝土路面向基层渗透,导致基层不稳,路面会因基层不稳而破坏,因此施工过程中应根据不同的路面使用要求选择适合其渗流条件和承载力要求的结构层。

类别 适应范围 基层与垫层结构

全透水结构 人行道、非机动车道、景观

硬地、停车场、广场、 多孔隙水泥稳定碎石、级配砂砾、级配碎石及级配砾石基层。

半透水结构 轻型荷载道路 商品混凝土基层 +稳定土基层或石灰、粉煤灰稳定砂砾基层

表4-2 透水商品混凝土路面基层结构选择

(1)对人行道、步行街、园林道路等,既要满足人行要求,又要确保生态平衡,可采用全透水层结构(如图4-1)。其基层由素土层夯实后,上铺设有一定厚度和压实度的级配碎石或级配砾石,找平层也要求达到一定的厚度。

图4-1全透水结构基层

1——透水商品混凝土面层;2——多孔隙水泥稳定碎石基层 ;

3——级配碎石、级配沙砾基层;4——路基

(2) 一般轻型荷载荷载的停车场等,因有一定荷载,除确保其承载要求选择强度等级较高的透水商品混凝土及设计一定厚度外,同时应考虑雨水对基层的影响,建议采用 商品混凝土结构层,起增加强度及基层的隔水层作用。基层结构:路基由素土夯实,底基层铺设二灰结石(二灰结石的配比为石灰:粉煤灰:碎 石=6:14:18)或者用无机结合料稳定土或集料,面基层为商品混凝土结构。

图4-2半透水结构基层

1——透水水泥商品混凝土面层;2——商品混凝土基层;3——稳定土类基层;4——路基

三、质量控制

(一)透水商品混凝土路面基层质量要求

1、人行道、 步行街、广场(景观广场)、园林小道等道路的基层,通常为全透水结构层。由素土层、级配碎石、找平层组成。结构层的技术要求:

(1)结构层应先素土夯实(压实度应大于93%)。

(2)级配碎石层厚度不小于100mm(压实度应大于94%)。

(3)找平层(粗砂或小于6mm细碎石)不小于30mm;

(4)级配碎石层质量检验参照《市政道路工程质量检验评定标准》

2、非机动车道、广场、停车场等有一定荷载道路的基层,通常为隔水结构层。由素土层、二灰结石层和商品混凝土结构层组成。结构层的技术要求:

(1)结构层应先素土夯实(压实度应大于93%)。

(2)二灰结石层厚度不小于150mm(压实度应大于94%)。

(3)商品混凝土结构层的抗压强度等级不低于C20;表面应粗糙、洁净、湿润,厚度不小于100mm。

(4)二灰结石层质量检验参照《市政道路工程质量检验评定标准》(CJJ1-90)

3、基层为商品混凝土结构层时,铺设透水商品混凝土面层前应做界面处理。基层结构设计中应考虑排水,排水采用透水排水管,排水管应与道路设计中的市政排水系统相连。

(二)透水商品混凝土路面质量控制要求

1、 透水商品混凝土强度等级应以标准养护、龄期为28d的标准试块的抗压试验结果为准。透水商品混凝土试样应在拌合机出料口随机抽样,每台班搅拌至少应制作一 组(3块)试块。透水商品混凝土试块强度的检验与评定,应按现行国家标准《商品混凝土强度检验评定标准》(GBJ 107)执行。

2、施工中出现下列情况时,宜采用非破损检验方法对透水商品混凝土强度进行原位检测,判断路面透水商品混凝土强度。

(1)透水商品混凝土试块缺乏代表性或试块数量不足;

(2)对透水商品混凝土试块的试验结果有怀疑、争议;

(3)透水商品混凝土试块缺少的试验结果不能满足设计要求,需另行确认透水商品混凝土的实际强度。

3、模板必须支立牢固,不得倾斜、漏浆。板面边角应整齐,不得有大于0.5mm的裂缝。

4、伸缩缝必须垂直,缝内不得有杂物。伸缝必须全部贯通,若设置传力杆则传力杆必须与缝面垂直。切缝直线段应顺直,曲线段应弯顺,不得有夹缝,灌缝不得漏缝。

5、现场目测透水性能试验:每100㎡路面取5个点(面积约0.5~1㎡,每点用1000ml水缓缓倒下,5秒钟内应消失无积水现象。

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