透水地坪的施工工藝與技術(shù)要求

 

 

透水水泥混凝土是指空隙率為15～25%的混凝土，也稱作無(wú)砂混凝土。隨著人類對(duì)改善生態(tài)環(huán)境、保護(hù)家園越來(lái)越重視，透水水泥混凝土也正在獲得越來(lái)越多的應(yīng)用。透水水泥混凝土特別適合用于城市公園、居民小區(qū)、工業(yè)園區(qū)、體育場(chǎng)、學(xué)校、醫(yī)院、停車場(chǎng)等等的地面和路面。因?yàn)?，采用透水水泥混凝土具有下列?yōu)點(diǎn)：

 

(1)增加城市可透水、透氣面積，加強(qiáng)地表與空氣的熱量和水分交換，調(diào)節(jié)城市氣候，降低地表溫度，有利于緩解城市“熱島現(xiàn)象”，改善地面植物和土壤微生物的生長(zhǎng)條件和調(diào)整生態(tài)平衡。

 

(2)充分利用雨雪降水，增大地表相對(duì)濕度，補(bǔ)充城區(qū)日益枯竭的地下水資源，發(fā)揮透水性路基的“蓄水池”功能。

 

(3)能夠減輕降雨季節(jié)道路排水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，明顯降低暴雨對(duì)城市水體的污染。

 

(4)吸收車輛行駛時(shí)產(chǎn)生的噪音，創(chuàng)造安靜舒適的生活和交通環(huán)境，雨天防止路面積水和夜間反光。

 

(5)具有良好的耐磨性和防滑性，有效地防止行人和車輛打滑，改善車輛行駛及行人的舒適性與安全性。

 

(6)冬天不會(huì)在路面形成黑冰（由霜霧形成的一層幾乎看不見(jiàn)的薄冰，極危險(xiǎn)），提高了車輛、行人的通行舒適性與安全性。

 

(7)大量的空隙能吸附城市污染物粉塵，減少揚(yáng)塵污染。

 

(8)可以根據(jù)環(huán)境及功能需要設(shè)計(jì)圖案，顏色，充分與周圍環(huán)境相結(jié)合。

 

 

 

分類

 

 

 

到目前為止， 用于道路鋪裝和地面的透水性混凝土主要有三種類型。

 

1.水泥透水性混凝土

 

這是以硅酸鹽類水泥為膠凝材料、采用單一粒級(jí)的粗骨料，不用或少用細(xì)骨料配制的無(wú)砂、多孔混凝土。該種混凝土一般采用較高強(qiáng)度的水泥，集灰比為3.0-4.0，水灰比為0.3-0.35?；炷涟韬衔镙^干硬， 采用加壓振動(dòng)成形，形成具有連通孔隙的混凝土。硬化后的混凝土內(nèi)部通常含有20%左右的連通孔隙，相應(yīng)的表現(xiàn)密度低于普通混凝土， 通常為1 700-2 200 kg/ m3?？箟簭?qiáng)度可達(dá)15-35 MPa， 抗折強(qiáng)度可達(dá)3-5 MPa， 透水系數(shù)為1-15mm/ s。該種透水性混凝土成本低，制作簡(jiǎn)單， 可用于道路鋪筑及預(yù)制成品應(yīng)用。但由于含有較多的連通孔隙， 其強(qiáng)度及耐磨性、抗凍性是工程應(yīng)用技術(shù)主要指標(biāo)。

 

 

 

2.高分子透水性混凝土

 

這是采用單一粒級(jí)的粗骨料， 以瀝青或高分子樹脂為膠結(jié)材料配制的透水性混凝土。與水泥透水性混凝土相比， 該種混凝土強(qiáng)度較高， 但成也高。同時(shí)由于有機(jī)膠凝材料耐候性較差， 在日光大氣因素作用下容易老化， 其性能受溫度影響較大，尤其是溫度升高時(shí)， 容易軟化流淌， 使透水性受到影響。因此， 在保證空隙的前提下，抗老化、熱穩(wěn)定性就是保證質(zhì)量的關(guān)鍵。

 

 

 

3.燒結(jié)透水性制品

 

以廢棄的瓷磚、長(zhǎng)石、高嶺土、粘土等礦物的粒狀物和漿體拌合， 壓制成坯體， 經(jīng)高溫煅燒而成，具有多孔結(jié)構(gòu)的塊體材料。該類透水性材料強(qiáng)度高， 耐磨性好， 耐久性優(yōu)良， 但燒結(jié)過(guò)程需要消耗能量，成本較高， 適用于用量較小的園林、廣場(chǎng)、景觀道路鋪裝部位。

 

 

 

功能

 

 

 

1.吸音降噪功能

 

沿用的混凝土路面的行車噪音隨車速、車流、車載不斷增大，以至噪聲成為混凝土路面應(yīng)用的環(huán)境障礙， 尤其是對(duì)噪聲敏感的居住區(qū)。1992 年， 奧地利發(fā)明了“吸音混凝土”， 使噪聲降低6-l0 dB(A)， 在120 km/ h 行駛速度下，其降噪效果可同瀝青透水路面相比。此后，英國(guó)、比利時(shí)紛紛進(jìn)行了相關(guān)研究開(kāi)發(fā)。吸音混凝土是通過(guò)外露的集料表面， 使聲波和壓力波在空隙中自行消散。其結(jié)構(gòu)組成是在普通混凝土路面上鋪設(shè)4 cm 厚混凝土， 其中有由6-l0 mm 耐磨的優(yōu)質(zhì)石料混凝土所組成的磨耗層。為形成“ 露骨”， 在攤鋪后， 即灑布緩凝劑經(jīng)12-48 h 后， 用水清除水泥漿， 從而形成多孔、抗滑的表面。集料越細(xì)，降噪效果越好， 但顆粒越細(xì)越易脫落， 且低噪音路面造價(jià)增加10% 。此外， 為降低噪聲，日本、荷蘭還研究了孔隙率> 20%的多孔混凝土，但后者必須摻加聚合物或類似摻加劑。透水性路面除本身固有的防水濺和透水性能之外，還具有降低噪聲的作用。排水路面所以能夠降低噪聲，是因?yàn)槁访娌牧暇哂形艄δ?。任何筑路材料都或多或少地具有吸音功能，即通過(guò)導(dǎo)熱、氣流及機(jī)械振動(dòng)等能量轉(zhuǎn)換方式，使聲音降低或消失。其吸音機(jī)制有多孔吸管、振動(dòng)吸音和共鳴吸音等三種。透水性路面具有多孔吸音和共鳴吸音的功能。這里，吸音材料的空隙起著重要作用。就吸音而言， 透水性路面的孔隙形式，可以分為有效孔隙、半有效孔隙和無(wú)效孔隙。有效孔隙能夠起多孔吸音作用， 共鳴吸音為噪聲共鳴所致。但是，如果透水性路面凹凸不平， 便不能很好地共鳴， 就會(huì)降低吸音效果。

 

關(guān)于透水性路面， 在上述三種類型的吸音機(jī)制中，多孔型吸音占主要地位。多孔型吸音的吸音量的大小取決于孔隙對(duì)于氣流的摩阻性、孔隙率、孔隙形狀等。因此，要使路面具有比較好的吸音效果， 必須從材料、配合比和施工方法等方面進(jìn)行考慮和系統(tǒng)研究。

 

關(guān)于材料厚度對(duì)于吸音性能的影響， 一股情況下， 路面厚度加大， 吸音效果就好，反之則相反。多孔型吸音的主要原理是孔隙對(duì)于氣流的摩阻， 聲音的消失量與空氣的流動(dòng)速度成正比。因此，如果音波從空氣流動(dòng)速度快的位置入射， 吸音效果就好， 應(yīng)該指出，必須始終保持路面材料具有某種程度的通氣性，“厚度”理論才能成立。當(dāng)然，如果材料孔隙對(duì)于氣流的摩阻力、孔隙率和孔隙形狀達(dá)不到要求， 即使增加路面厚度， 也不會(huì)收到良好的吸音效果。

 

綜上所述，透水性路面的吸音效果受路面存在的孔隙條件和路面的厚度影響限大。厚度越大，吸音效果越好。當(dāng)然，降低透水性路面的噪音， 取決于多種因素， 因?yàn)榻煌ㄔ胍舫囕v發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音和行車的聲音之外，還有輪胎和路面接觸發(fā)出的聲音。但是， 從筑路方面采取措施， 使路面具有吸音、降噪效果，則具有劃時(shí)代的意義。

 

 

 

2.生態(tài)環(huán)保功能

 

本文推薦的是區(qū)別于傳統(tǒng)混凝土的新型混凝土。代表性的是透水性生態(tài)混凝土新型水泥混凝土或?yàn)r青混凝土材料鋪面及其制。

 

此前， 至少在土木工程范圍， 坍落度足量小，足夠密實(shí)的混凝土是拌制良好的混凝土的準(zhǔn)則。然而，高流動(dòng)混凝土即使其坍落度非常大也能拌制出來(lái)密實(shí)堅(jiān)固的優(yōu)良的混凝土，以高分子瀝青等作為膠結(jié)材料制成的瀝青混凝土，一般也是做成密實(shí)不透水的路面。透水性混凝土與水泥、瀝青混凝土是完全不一樣的混凝土。但它們也有通用的技術(shù)(如: 設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、養(yǎng)護(hù)等方面)。在此， 對(duì)于透水性混凝土的要求背景及其可行的技術(shù)背景應(yīng)作為今后的研發(fā)重心。

 

論述透水混凝土?xí)r， 從“ 生態(tài)環(huán)境’角度闡述透水混凝土在以往的混凝土范疇里見(jiàn)到的是空隙多的不良混凝土， 然而， 此種空隙卻賦與了混凝土以新的功能。該功能可使透水混凝土應(yīng)用于各種生態(tài)環(huán)境，從而在各方面獲得推廣。目前， 透水混凝土主要用于路面、護(hù)岸和排水方面。利用其非常好的透水性， 制造透水性混凝土制品， 并廣泛用于地下水集水、道路排水路面及其配制成品。近來(lái)， 透水混凝土不僅只限于工廠制品， 而且被進(jìn)一步推廣到現(xiàn)場(chǎng)澆注的透水性混凝土。如日本建設(shè)省還主張對(duì)于河川的護(hù)岸盡量不使用混凝成果應(yīng)用101城市道橋與防洪土的方針。全面不使用混凝土是因?yàn)椴荒艽_保首要的安全性，而實(shí)際上有1/2 護(hù)岸不使用構(gòu)筑物，其余的做成混凝土護(hù)岸及看不見(jiàn)混凝土的混凝土護(hù)岸， 即所謂的自然性護(hù)岸。這方面就是指植被型的透水性混凝土。作為護(hù)岸的構(gòu)筑物， 一方面要確保其安全性， 一方面也要使混凝土本身具有能使植物生長(zhǎng)的空隙。其要求性能是很高的， 必須既能確保植物生長(zhǎng)，又能維持其必要的強(qiáng)度。因?yàn)橹脖皇怯煽障读康拇笮∮绊懫渖L(zhǎng)面積的。所以確保實(shí)足的植被和有足夠的強(qiáng)度使這一相互矛盾的特性達(dá)到恰當(dāng)?shù)钠胶?，各地正在廣泛地進(jìn)行開(kāi)發(fā)與實(shí)驗(yàn)。

 

傳統(tǒng)的混凝土骨料由膠結(jié)材料和砂漿完全包裹， 不能形成空隙。采用近似單一粒徑的骨料分布， 骨料與骨料之間近似點(diǎn)的結(jié)合， 這樣可以保證形成足夠多的空隙。為此，必須使用強(qiáng)力的膠結(jié)材料。無(wú)論用水泥或?yàn)r青做膠結(jié)材料都必須有一定的點(diǎn)粘結(jié)強(qiáng)度。眾所周知， 混凝土的空氣量每增加1%， 其抗壓強(qiáng)度下降4% -6% 。為確保透水性有一定百分率的連續(xù)空隙，確保植被生長(zhǎng)， 20%的連續(xù)空隙還是很有必要的。所以混凝土的強(qiáng)度難以保證， 而改善水泥漿的質(zhì)量足可以確保能達(dá)到一定強(qiáng)度的，但還不能說(shuō)能達(dá)到一般普通混凝土的強(qiáng)度。沿用的護(hù)岸的水泥混凝土，一般C20 為保證質(zhì)量的最低強(qiáng)度。在透水性混凝土使用初期， 無(wú)條件采用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上是有一定難度的。與普通的水泥混凝土路面相比， 透水性道路能夠使雨水迅速地滲入地表，還原成地下水， 使地下水資源得到及時(shí)補(bǔ)充， 保持土壤濕度， 改善城市地表植物和土壤微生物的生存條件;同時(shí)透水性路面具有較大的孔隙率， 與土壤相通， 能蓄積較多的熱量， 有利于調(diào)節(jié)城市空間的溫度和濕度，消除熱島現(xiàn)象。

 

 

 

3.排水防滑功能

 

隨著我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)迅猛發(fā)展， 對(duì)道路行車的安全舒適性有更高的要求，為了保證車輛高速行駛的安全度，提高路面粗糙度對(duì)防滑性能至關(guān)重要。作者曾于上世紀(jì)八九十年代進(jìn)行抗滑路面的研究， 由于成本高， 工藝難度大而未能推廣應(yīng)用。

 

2003年出現(xiàn)的新世紀(jì)滲透性和排水性路面抗滑性能較好。這種滲透性和排水性路面被命名為開(kāi)級(jí)配摩阻層(0、G、F、C)，在美國(guó)受到汽車駕駛員的歡迎。其特點(diǎn)是具有“ 開(kāi)式”集料結(jié)構(gòu)，其中粒徑較大的集料是由聚合物改性和纖維增強(qiáng)的作為高性能分級(jí)的瀝青混合料膠結(jié)在一起的，這種具有15%以上孔隙的開(kāi)式鋪面結(jié)構(gòu)， 可使水通過(guò)摩阻層滲流到下面的不透水層中， 并流入路旁邊。應(yīng)用結(jié)果是消除輪胎濺水和路表水膜形成，可保證路面的抗滑性和行車的安全度。透水性鋪面是在表層或在表層和基層中利用具有高空隙率的多孔優(yōu)質(zhì)瀝青。由于在排水性混合物層(排水層)下設(shè)置非透水層， 因此滲入到排水層的水會(huì)在非透水層上流動(dòng)，從而很快地被排水設(shè)施滲入到路基下。

 

 

 

透水性鋪面主要具有以下的特點(diǎn)

 

首先能提高車輛的行駛安全:

 

(1) 提高雨天時(shí)路面的防滑性能(緩和hydroplaning 現(xiàn)象)。

 

(2) 減少雨天車輛行駛時(shí)所產(chǎn)生的水飛沫， 提高能見(jiàn)度。

 

(3)緩和雨天夜間行車時(shí)車輛的前燈所產(chǎn)生的路面反射。

 

(4) 提高雨天時(shí)路面標(biāo)示的能見(jiàn)度。

 

其次，改善沿途的環(huán)境:

 

(1) 減少車輛行駛時(shí)的噪音。

 

(2) 減少沿途行駛車輛的濺水，防低路面水膜形成， 提高行車安全度。

 

(3) 當(dāng)集中降雨時(shí)，能夠減輕排水設(shè)施的負(fù)擔(dān)，防止路面積水和夜間反光， 提高車輛、行人的通行舒適性與安全性;大量的孔隙能夠吸收車輛行駛時(shí)產(chǎn)生的噪音，創(chuàng)造安靜舒適的環(huán)境。

 

 

 

一般情況下透水混凝土路面摩阻力測(cè)定值按路面的種類， 配合比設(shè)計(jì)，骨材的種類、紋理等條的差異， 其差值以百分?jǐn)?shù)分布數(shù)值范圍表示。透水混凝土路面摩阻系數(shù)可有用擺式儀測(cè)定， 其擺值均在50以上， 高于沿用混凝土路面粗糙度要求。

 

 

 

性能

 

 

 

1.透水性能

 

一般在120～320升/㎡/min（2～5.3mm/s）范圍，最高超過(guò)700升/㎡/min（12mm/s）。空隙會(huì)被灰土和雜物堵塞，需要定期養(yǎng)護(hù)，真空清掃維持透水性能。

 

2.新拌性能

 

坍落度：較低，一般在20～50mm，不適合泵送

 

工作性：損失較快，通常需要緩凝

 

表觀容重：強(qiáng)度與空隙率密切相關(guān)，一般以單位體積重量（表觀容重）控制新拌透水混凝土的質(zhì)量

 

3.硬化性能

 

抗壓強(qiáng)度：3.5～28MPa

 

抗折強(qiáng)度：1～3.5MPa

 

表觀容重：1600～2000 kg/m3

 

干縮：約0.002，是普通混凝土的一半，50%～80%干縮發(fā)生在10天內(nèi)

 

4.耐久性

 

抗凍性：水泥漿依靠引氣保證，整體抗凍性依靠快速排水保證?？焖賰鋈谠囼?yàn)（ASTM C666）不適用。

 

耐磨性：相對(duì)薄弱，不宜進(jìn)行機(jī)械鏟雪操作。

 

其它耐久性：如抗硫酸鹽、抗化學(xué)腐蝕等，與普通混凝土相似，采用礦物摻合料保證

 

 

 

原材料和配合比

 

 

 

原材料

 

骨料：?jiǎn)渭?jí)配或斷級(jí)配粗骨料，有時(shí)用少量細(xì)骨料，粗骨料比重宜高于2.5，吸水率低于2.5%

 

膠凝材料：水泥，透水砼增強(qiáng)劑

 

其它材料：色粉、專用封閉劑（丙烯酸聚氨酯）

 

路面施工

 

(1)按設(shè)計(jì)要求完成路基和碎石基層準(zhǔn)備：

 

— 一般路基壓實(shí)≥93%密實(shí)度

 

— 鋪設(shè)土工布和碎石層，碎石分層鋪設(shè)壓實(shí)，每層厚度不低于15cm。

 

(2)透水路面施工步驟：

 

— 支模

 

— 在碎石層表面噴霧，保持潮濕

 

— 檢驗(yàn)新拌透水混凝土——現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試容重（容重® 壓實(shí)容重®空隙率®強(qiáng)度 ）

 

— 透水混凝土采用罐車直接下料或斗車轉(zhuǎn)運(yùn)

 

— 攤鋪，輥壓密實(shí)（可覆蓋養(yǎng)護(hù)膜進(jìn)行），或墊板輕微振動(dòng)密實(shí)，或?qū)Ｓ闷桨逭駝?dòng)器——需要經(jīng)驗(yàn)豐富員工操作

 

— 按設(shè)計(jì)要求，用專用有凸輪輥切出接縫

 

— 覆蓋養(yǎng)護(hù)膜養(yǎng)護(hù)至少7天

 

此外，還可以制作為彩色的和露石，使地面或路面更加美觀，起到美化環(huán)境作用。