透水混凝土配方及施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于混凝土技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及透水混凝土配方及施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]透水性混凝土路面材料屬于環(huán)保型、生態(tài)型混凝土材料，具有透水性和透氣性，其基本組成材料與普通混凝土材料沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。所不同的是普通混凝土總是想方設(shè)法減少孔隙率，以使其密實(shí)，達(dá)到高強(qiáng)度及高耐久性的目的，而透水性混凝土通過(guò)采用特殊的材料配方，在滿足路面使用性能要求的同時(shí)，能實(shí)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)多孔且連續(xù)的特點(diǎn)，使其具有良好的透水性。在集中降雨的時(shí)候，雨水可以通過(guò)連通孔隙及時(shí)滲入地下，達(dá)到迅速排水及補(bǔ)充地下水資源的目的，配以相應(yīng)的雨水收集設(shè)施，還可以節(jié)約水資源。
[0003]歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家基本上在30年前開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)透水地面材料，并將其應(yīng)用于廣場(chǎng)、步行街、道路兩側(cè)和中央隔離帶、公園內(nèi)道路以及停車(chē)場(chǎng)等。
[0004]為試驗(yàn)無(wú)細(xì)集料透水混凝土的排水特性，1970年英國(guó)工程師們?cè)捎谜麑訑備伒霓k法，在諾丁漢郡鋪筑了一段長(zhǎng)183m的復(fù)合式路面試驗(yàn)段。最初試驗(yàn)路段工作性能良好，然而10年后，試驗(yàn)路段被認(rèn)為是失敗的，某些因素(如凍融循環(huán)和水力抽吸，或這兩者的結(jié)合)是造成路面破壞的可能原因，加之路段位于農(nóng)村，使無(wú)細(xì)集料混凝土的孔隙被土粒堵塞，路面積水，最終導(dǎo)致表面松散剝落。
[0005]1979年美國(guó)研制出28天抗壓強(qiáng)度為26.2MPa的無(wú)砂多孔混凝土，其透水系數(shù)為1.6mm/s。這種透水混凝土采用了 I型波特蘭水泥，不含細(xì)集料，采用粒徑為6?12.5mm的單粒級(jí)粗集料，集灰比為3:1，同時(shí)摻入了引氣劑和一種水性環(huán)氧丙烯酸乳劑，以提高混凝土的強(qiáng)度和抗凍性，無(wú)砂多孔混凝土具有良好的透水性，同時(shí)又能滿足強(qiáng)度要求。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，美國(guó)出現(xiàn)了專(zhuān)門(mén)的透水混凝土攪拌站，對(duì)混凝土實(shí)行商業(yè)供應(yīng)。
[0006]1987年美國(guó)在降雨量少的地區(qū)都使用了透水混凝土，主要鋪筑場(chǎng)所是停車(chē)場(chǎng)、輕車(chē)道和市中心街道。這些透水混凝土孔隙率為15 %?25 %，抗壓強(qiáng)度為14.0?17.5MPa。美國(guó)預(yù)拌混凝土協(xié)會(huì)實(shí)驗(yàn)室將透水混凝土放置到室外進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)，與室內(nèi)每天五次凍融的試件對(duì)比。結(jié)果表明，室內(nèi)的試件受到破壞，而室外透水混凝土卻完好無(wú)損。
[0007]在法國(guó)已廣泛應(yīng)用透水混凝土來(lái)進(jìn)行路邊排水和路面透水。Missoux和Merrien的研究表明，孔隙率為15%?30%的透水混凝土的28天抗壓強(qiáng)度一般低于14MPa，滲透率分別為每平方米每秒2.1m3和2.9m3。另外，法國(guó)60%的網(wǎng)球場(chǎng)地面都采用了透水混凝土鋪裝。除此之外，透水混凝土還用在護(hù)坡綠化帶方面，對(duì)河道兩岸的生態(tài)環(huán)境起到了良好的保護(hù)作用。
[0008]20世紀(jì)70年代后期，日本為解決因抽取地下水引起地基下沉等問(wèn)題，提出了 “雨水的地下還原政策”，著手開(kāi)發(fā)透水混凝土鋪裝，并研究了透水混凝土鋪裝材料的透水系數(shù)與孔隙和強(qiáng)度的關(guān)系。1987年日本研究者申請(qǐng)了透水混凝土路面材料專(zhuān)利，他們?cè)谀z結(jié)材料中摻加了高分子樹(shù)脂和微細(xì)骨料來(lái)制備透水混凝土。
[0009]進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，日本對(duì)透水混凝土的研究比較深入，不僅研究了制備的原理、物理力學(xué)性能，在制備工藝和試驗(yàn)方法上也做了很多鉻到的研究工作。例如提出的填充狀態(tài)理論模型、混凝土制備技術(shù)、用攝像法配合計(jì)算機(jī)的圖像處理計(jì)算平面孔隙率的方法、抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度與水膠比、流動(dòng)性的關(guān)系、本構(gòu)關(guān)系模型等都居國(guó)際本領(lǐng)域研究的前列，特別是將解析方法也應(yīng)用于透水混凝土的研究，使理論研究到了新的高度。
[0010]日本對(duì)透水混凝土研究和應(yīng)用的另一個(gè)特點(diǎn)是將其應(yīng)用于能改善生態(tài)環(huán)境的各個(gè)方面，除了路面鋪裝之外，應(yīng)用于河流的堤岸、水渠和道路的護(hù)坡、河流、海洋生物的棲息環(huán)境以及水質(zhì)的凈化等，因此被稱(chēng)為環(huán)境友好混凝土。
[0011 ]日本不僅在透水混凝土研究方面走在前列，在應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)和成套化方面也達(dá)到目前的世界領(lǐng)先水平，無(wú)論在透水混凝土承載路面的鋪設(shè)和道路、堤岸護(hù)坡的透水混凝土鋪裝上，都實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)和大型機(jī)械的高效、全機(jī)械施工。
[0012]在我國(guó)的傳統(tǒng)文化中，天人合一、人與自然和諧的生態(tài)理念占有很重要的地位，這在自古以來(lái)的建筑和園林的建設(shè)中都得到了體現(xiàn)。近些年，在黨中央提出的科學(xué)發(fā)展觀的指導(dǎo)下，人與自然和諧的理念已經(jīng)成為全社會(huì)的共識(shí)，透水混凝土得到空前的重視，國(guó)內(nèi)一些大學(xué)、企業(yè)和科研院所開(kāi)展了透水混凝土的研究工作，其研究?jī)?nèi)容包括混凝土的配合比、混凝土制備和混凝土性能以及制品等。
[0013]國(guó)內(nèi)對(duì)透水混凝土的發(fā)展，例如:長(zhǎng)安大學(xué)等對(duì)透水混凝土的物理力學(xué)和路用性能進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)研究，有比較豐富的成果。中建材工程研究中心對(duì)透水混凝土的制備原理的技術(shù)，透水混凝土的性能、檢測(cè)方法和施工技術(shù)都進(jìn)行了深入的研究，有多項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利，制備的透水混凝土 28天抗壓強(qiáng)度達(dá)到44.SMPa，抗折強(qiáng)度達(dá)到8.4MPa，抗凍融循環(huán)達(dá)至IJD200。
[0014]工程應(yīng)用方面，已有眾多的工程采用了透水混凝土路面，例如，比較大規(guī)模采用露骨料透水混凝土路面工程實(shí)例中，有北京奧運(yùn)工程，采用總鋪裝面積超過(guò)10萬(wàn)m2露骨料透水混凝土路面，在上海世博會(huì)建設(shè)工程也采用了超過(guò)10萬(wàn)m2露骨料透水混凝土，西安大明宮工程的公園和景觀廣場(chǎng)設(shè)計(jì)有30多萬(wàn)m2露骨料透水混凝土路面，西安世界花卉博覽會(huì)景觀工程設(shè)計(jì)超過(guò)20萬(wàn)m2的透水路面等，中小規(guī)模的應(yīng)用更是數(shù)不勝數(shù)。
[0015]總的來(lái)看，與國(guó)外比起來(lái)，我國(guó)的透水混凝土研究與應(yīng)用發(fā)展尚不平衡，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
[0016]1、對(duì)透水混凝土的成分研究還不夠深入，對(duì)物理力學(xué)性能和耐久性以及本構(gòu)關(guān)系的研究還缺乏系統(tǒng)性。
[0017]2、工業(yè)化生產(chǎn)和大型機(jī)械化施工與國(guó)外相比差距較大，目前仍以人工和小型機(jī)械為主，混凝土仍是以現(xiàn)場(chǎng)制備為主，還未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0018]3、對(duì)混凝土的施工方法比較單一，和普通混凝土的施工方法相同沒(méi)有任何區(qū)別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明要解決的問(wèn)題是我國(guó)現(xiàn)有的透水混凝土成分比較簡(jiǎn)單，使用效果不佳，對(duì)混凝土的施工方法比較單一，和普通混凝土的施工方法相同沒(méi)有任何區(qū)別。
[0020]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下方案:透水混凝土配方，由以下重量原料的組分組成:水泥260?440、二級(jí)粉煤灰90?150、礦渣粉90?160、碎石1500?1650、水、膠凝材料、石灰混凝土增強(qiáng)劑、聚羧酸減水劑、無(wú)機(jī)礦物氧化物顏料和油性樹(shù)脂罩面劑，其中水和石灰的混合比例為0.25?0.40，其中水和膠凝材料的混合比例為0.25?0.40。
[0021]進(jìn)一步，所述膠凝材料為水泥、二級(jí)粉煤灰和礦渣粉的混合物，其混合比例為3:1.5:lo
[0022]進(jìn)一步，其優(yōu)選為所述水泥300、二級(jí)粉煤灰120、礦渣粉100、碎石1600、水、膠凝材料、石灰混凝土增強(qiáng)劑、聚羧酸減水劑、無(wú)機(jī)礦物氧化物顏料和油性樹(shù)脂罩面劑，其中水和石灰的混合比例為0.3，其中水和膠凝材料的混合比例為0.3。
[0023]進(jìn)一步，所述油性樹(shù)脂罩面劑為丙烯酸樹(shù)脂。
[0024]進(jìn)一步，透水混凝土的施工方法，包括以下步驟:第一步，拌制，先將水泥、二級(jí)粉煤灰120、礦渣粉100攪拌30s，然后加入混凝土增強(qiáng)劑和無(wú)機(jī)礦物氧化物顏料攪拌60s，最后加入水和聚羧酸減水劑攪拌120s出料;第二步，澆筑，先清理路基，不平整處應(yīng)加以修平。在基層寬度、表面平整度和壓實(shí)度都符合要求的前提下，澆筑前路基必須先灑水潤(rùn)濕，再進(jìn)行澆筑;第三步，攤鋪，透水混凝土拌合物運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后，及時(shí)攤鋪;第四步，養(yǎng)護(hù)，攤鋪成型完成之后及時(shí)用塑料薄膜覆蓋其表面，一天之后灑水養(yǎng)護(hù)。每天至少養(yǎng)護(hù)2次;第五步，伸縮縫切割，混凝土養(yǎng)護(hù)3天后進(jìn)行接縫和切縫，切縫后應(yīng)立即進(jìn)行沖洗;第六步，油性樹(shù)脂罩面，添加油性丙烯酸罩面。
[0025]進(jìn)一步，所述第五步中接縫時(shí)選用聚氨酯類(lèi)和氯丁橡膠類(lèi)材料。
[0026]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:利用碎石的級(jí)配原理，調(diào)整其透水混凝土的孔隙，用聚羧酸減水劑降低水膠比及添加增強(qiáng)劑增加透水混凝土的強(qiáng)度，這樣又能滿足強(qiáng)度及透水性要求。利用上述施工方法使路面密實(shí)，骨料粘結(jié)牢固，表面平整，提高施工速度，有效地保證工程質(zhì)量。
[0027]透水混凝土地面區(qū)域環(huán)境帶來(lái)良好的生態(tài)效應(yīng)，它是保持生態(tài)性循環(huán)的重要基礎(chǔ)之一。純粹以人工建設(shè)的工程治理污染，并不是最佳方式，投入巨額資金，也不僅是控制一時(shí)的污染，只有遵循自然法則，利用自然規(guī)律，才可獲得較好的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。在建設(shè)區(qū)域內(nèi)保持一定的透水地面，對(duì)提高區(qū)內(nèi)環(huán)境容量，保持良好生態(tài)環(huán)境有著重要作用，因此，有必要更多地關(guān)注地面透水率在城市生態(tài)環(huán)境中的作用，以此作為城市生態(tài)指標(biāo)之一和城區(qū)建設(shè)控制指標(biāo)，對(duì)構(gòu)建人與自然和諧社會(huì)有著重要意義。
[0028]利用透水混凝土取代普通混凝土，用透水混凝土地面給環(huán)境帶來(lái)良好的生態(tài)效應(yīng)，它是保持生態(tài)良性循環(huán)的重要基礎(chǔ)之一。純粹以人工建設(shè)的工程治理污染，并不是最佳方式，投入巨額資金，也