C20露骨透水混凝土的配制及工程应用

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【机构】 中建商品混凝土成都有限公司；

【摘要】 成都某软件工厂项目厂区内人行道设计使用6～8 mm人造卵石C20露骨透水混凝土,针对项目要求,通过调整胶凝材料组成与用量、选用优质的超细矿物掺合料、掺入高性能聚羧酸减水剂、优选性能稳定的表面清洗剂,制备出工作性能、表观效果、透水性及力学性能良好的C20露骨透水混凝土,并通过采取一系列质量控制措施,将该混凝土成功应用于实际工程中,取得了良好的实施效果。 

【关键词】 露骨透水混凝土； 人造卵石； 工程应用； 

0前言

透水混凝土又称多孔混凝土，是由骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔混凝土，它不含细骨料，由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，故具有透气、透水的特点，露骨透水混凝土将粗骨料表面包裹的水泥浆体在终凝前经水冲洗露出表层粗骨料本色的装饰性透水混凝土。该类混凝土由欧美、日本等国家针对原城市道路路面的缺陷，开发使用的一种能让雨水流入地下，有效补充地下水，缓解城市地下水位急剧下降等等的一些城市环境问题，并能有效的消除地面上的油类化合物等对环境污染危害的功能型混凝土；同时，是保护自然、维护生态平衡、缓解城市热岛效应的优良铺装材料；其有利于人类生存环境的良性发展及城市雨水管理与水污染防治等工作，是典型的功能型绿色混凝土^[1~2]。

本文通过调整胶凝材料组成与用量、选用优质的超细矿物掺合料、掺入高性能聚羧酸减水剂、优选性能稳定的表面清洗剂，制备出工作性能、表观效果、透水性及力学性能良好的C20露骨透水混凝土，并经搅拌、运输、摊铺、整平、收光、冲洗、喷涂表面密封剂等工艺，成功应用于实际工程中。该混凝土裸露的石材色彩丰富，并且具有一定的孔隙率便于透水，具有较好装饰与应用功能，是值得大面积推广使用的装饰地材。

1技术要求

成都某软件工厂项目厂区内人行道均设计使用三色人造卵石（浅灰色、黄色、黑色）C20露骨透水混凝土，路面不仅具有透水功能，而且彩色人造卵石显露于表面，亮丽美观，与周围的绿景和湖水融为一体，建成后将是厂区内一道特色亮丽风景。该项目人行道露骨透水混凝土技术要求如下：

（1）透水混凝土的各层组成为：150mm厚强固素色透水混凝土基层+40mm厚露骨透水混凝土面层。

（2）面层采用粒径6-8mm的彩色人造卵石，颜色为浅灰色、黄色、黑色三种。

（3）透水混凝土面层洗出后，不可残留浆体，不可大片脱落石头。

（4）每隔大约6m设置伸缩缝，伸缩缝的宽度尽量做小，同时颜色要和人造石中浅灰色一致，不可采用沥青填缝。

（5）露骨透水混凝土的孔隙率不小于15%，透水系数不小于0.5mm/s。

（6）透水混凝土的面层强度不小于C20，透水混凝土28d抗压强度不小于20MPa，28d抗折强度不小于2.5MPa。

2原材料的选择

（1）水泥

使用P·O42.5R水泥，性能指标如表1。

（2）超细矿物掺合料

该项目露骨透水混凝土由于采用人造卵石，该骨料经过打磨抛光工艺，表面光滑，拌制的透水混凝土往往包裹性较差，经振动后，浆体极易下沉，导致堵塞下部孔隙，影响透水性，而上部的浆体较少，也影响粗骨料之间的粘结性，导致透水混凝土的强度不合格。因此，卵石型露骨透水混凝土对粘聚性、保水性要求较高，在矿物掺合料的选择上，选用保水性好的超细矿物掺合料，用以改善混凝土粘聚性、保水性，并可以提高混凝土的后期强度。所用超细矿物掺合料密度约为2.49g/cm³，比表面积为1200m²/kg。

（3）骨料

根据工程需求，选用浅灰色、黄色、黑色三种人造卵石，该类骨料由于是人造加工的，洁净无泥，含泥量为0%，紧密堆积密度为1750kg/m³，表观密度为2810kg/m³。

（4）减水剂

选用聚羧酸高性能减水剂，透水混凝土对用水量极为敏感，为降低敏感性及放大施工过程中的可控范围，降低减水剂的有效组分浓度，同时为了提高混凝土的工作度保持能力，加入一定的保坍成分。减水剂的含固量为9%，减水率约为10%，掺量为0.5%。

（5）表面清洗剂

选用液体表面清洗剂，含固量14%。

（6）表面密封剂

采用水性丙烯酸树脂。

（7）嵌缝材料

采用银灰色中性硅酮耐候胶。

2配合比设计

2.1 设计公式

三色人造卵石C20露骨透水混凝土采用体积法进行配合比的设计，如公式1。

试验结果表明，所制备的C20露骨透水混凝土，粘聚性、保水性良好，振动成型后浆体不下沉，成型试件骨料表面的浆体包裹均匀（见图2），保证了卵石型透水混凝土内部结构匀质性，解决了其拌合物表面裹浆差的问题；混凝土出机坍落度为40mm，1h后为30mm，表明混凝土拌合物具有较好的工作度保持能力，有利于实际工程应用施工质量控制；冲洗后，表面干净无残留浆体，面层石头也不脱落（见图3），达到了美观的装饰效果；该露骨透水混凝土28d抗折强度为3.8MPa，28d抗压强度为29.6MPa，拥有良好的力学性能；该混凝土孔隙率为16%，透水系数为1.2mm/s，具有良好的透水性能。综上可知，该混凝土的工作性能、孔隙率、透水性、表观性能及力学性能均满足设计要求。

3工程应用

3.1 质量控制关键措施

露骨透水混凝土应严格控制生产和施工环节的操作，在原材料的储备、生产过程控制、运输控制、浇筑和振捣、表面处理、成品保护等整个过程中，都必须使用专定的设备，做到全流程无污染。

（1）原材料储备与计量

水泥、超细矿物掺合料、彩色人造石、减水剂等原材料技术指标符合相关标准要求，并满足项目设计要求，原材料必须使用同一规格、同一厂家，按照类别分堆存放，并保证足够的储量，以免影响施工进度。

由于选用现场搅拌，无大量程计量设备，水泥、超细矿物掺合料、彩色人造石等材料均以袋装为准，投料时，尤其要注意投料的袋装数量，保证混凝土配合比的准确性。

（2）拌制与运输

透水混凝土生产施工为现场搅拌，所有搅拌机和相应的运输工具以及辅助设施等在每次生产前要进行彻底清洗，防止出现杂质污染。其中基层的强固素色透水混凝土和面层的露骨透水混凝土采用分机搅拌，尽可能的减少因石子混杂而导致不良的表观效果。

拌合物的出机性能以浆体均匀包裹骨料表面为宜，浆体包裹性差，会影响骨料之间的连接性，冲洗时容易脱落，若拌合物坍落度过大，浆体容易下沉，影响混凝土的透水性及均匀性，因此拌制面层透水混凝土尤其要注意浆体稠度的控制。

透水混凝土属干性混凝土，其初凝快，一般根据气候条件控制混合物的运输时间，运输过程中不要停留，浇筑后迅速压捣平实。新拌混凝土出机至作业的运输时间最好控制在30min内。

（3）摊铺、浇筑成型

摊铺厚度系数控制在1.05~1.15之间，混凝土拌合物摊铺后立即用拨料器拨平，对摊铺不均匀部位、缺陷及时进行补料。

采用收光机进行透水面层的整平，整平时要匀速行驶，不可过振也不可少振，对缺料部位及时补料。面层透水混凝土整平后，对表面缺料、麻面较多的部位和路面边缘应进行修整，保证面层混凝土的密实度，面层密实度不够，露骨处理时表层石头容易脱落。

（4）表面处理与成品保护

在透水混凝土面层修正后，立即在混凝土表面上均匀喷洒清洗剂，清洗剂的用量具体用量根据环境温湿度确定，喷洒时雾化效果要好，喷洒厚度以1~2mm为宜，喷洒后及时覆盖薄膜及彩条布。

根据现场环境温湿度以及留置的试块小样，观察试块表面水泥浆凝结及石子根部强度发展情况来确定露骨处理时间，以面层表面水泥浆可冲洗干净且石子不脱落为度，一般为成型18~30h后冲洗，用2~4MPa的高压水枪对表面进行冲洗，露骨料面层石子颗粒表面应无明显浆体，颗粒粘结牢固。

待表面混凝土露骨处理并洒水保湿养护7d后，面层用清水清洗干净并彻底干燥后，使用专用设备均匀喷涂透明密封剂，防止表观面层与大气污染物的接触，从而较长时间保持透水混凝土的表观效果及使用性能。透明密封剂不仅可达到保持透水混凝土面层的光泽度，还可提高混凝土的耐磨性。

对于有缺损的部位，可以同等的配比拌制小样进行填补，修复完成后，及时覆盖薄膜养护。为了保证透水混凝土表观效果及长期使用的性能，污染现象应尽可能避免，远离污染源。人行道露骨透水混凝土严禁小车或货车驶入，以及重型货物的运输和堆放，以免超出道路荷载承受范围，严重破坏透水混凝土道路。

3.2实施效果

根据成都某软件工厂项目要求及施工现场状况，制定了施工组织方案，确定该混凝土使用现场搅拌工艺，顺利完成该项目4m宽人行道C20露骨透水混凝土的施工，总面积约为1100m²。

工程施工时期温度较高，避免在阳光强烈的中午作业，选择在温度较低的上午与下午进行露骨透水混凝土的浇筑。对混凝土的工作性能进行严格的控制，混凝土拌合物的包裹性、保水性、均匀性良好，振平后不沉浆，保证了混凝土的透水性、美观度与力学性能。使用收光机振平混凝土过程中，在保证密实的前提下，不过振；振平后立即喷洒表面清洗剂；在混凝土面层水泥浆终凝前冲洗表面浆体。通过采取一系列措施，保证了露骨透水混凝土道路达到了美观、透水、承载的效果。混凝土的实施效果如图4~5。

经现场取样检测，C20露骨透水混凝土混凝土，粘聚性、保水性良好，混凝土28d抗折强度为3.5MPa，28d抗压强度为24.2MPa，孔隙率为17%，透水系数为1.3mm/s，该混凝土的工作性能、孔隙率、透水性、表观性能及力学性能均满足工程要求。

4结论

1）通过原材料的优选和配合比科学合理的设计，制备工作性能、表观效果、透水性及力学性能良好的三色人造卵石C20露骨透水混凝土。

2）根据露骨透水混凝土的性能特点及施工的工艺要求，形成一套有效的生产、运输与施工组织方案，实现三色人造卵石C20露骨透水混凝土路面的正常施工。

3）实际工程应用表明：严格控制混凝土的配合比，生产出保水性、粘聚性、匀质性良好的露骨透水混凝土，在原材料的储备、生产过程控制、运输控制、浇筑和振捣、表面处理、成品保护等过程中全面规范混凝土的施工工艺，控制好关键施工步骤，能够保证大面积露骨透水混凝土在装饰路面中得到成功的应用。

参考文献

[1]石云兴,霍亮,戢文占等,奥运公园露骨料透水路面的混凝土施工技术[J].混凝土, 2008,(7):103-105.

[2]DB11/T 775-2010 透水混凝土路面技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

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