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，達到高強度及高耐久性的目的，而透水性混凝土通過采用特殊的材料配方，在滿足路面使用性能要求的同時，能實現(xiàn)其結(jié)構(gòu)多孔且連續(xù)的特點，使其具有良好的透水性。在集中降雨的時候，雨水可以通過連通孔隙及時滲入地下，達到迅速排水及補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)達國家基本上在30年前開始研究開發(fā)透水地面材料，并將其應(yīng)用于廣場、步行街、道路兩側(cè)和中央隔離帶、公園內(nèi)道路以及停車場等。
[0004]為試驗無細集料透水混凝土的排水特性，1970年英國工程師們曾采用整層攤鋪的辦法，在諾丁漢郡鋪筑了一段長183m的復(fù)合式路面試驗段。最初試驗路段工作性能良好，然而10年后，試驗路段被認為是失敗的，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，使無細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年美國研制出28天抗壓強度為26.2MPa的無砂多孔混凝土，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，不含細集料，采用粒徑為6?12.5mm的單粒級粗集料，集灰比為3:1，同時摻入了引氣劑和一種水性環(huán)氧丙烯酸乳劑，以提高混凝土的強度和抗凍性，無砂多孔混凝土具有良好的透水性，同時又能滿足強度要求。從20世紀(jì)80年代開始，美國出現(xiàn)了專門的透水混凝土攪拌站，對混凝土實行商業(yè)供應(yīng)。
[0006]1987年美國在降雨量少的地區(qū)都使用了透水混凝土，主要鋪筑場所是停車場、輕車道和市中心街道。這些透水混凝土孔隙率為15 %?25 %，抗壓強度為14.0?17.5MPa。美國預(yù)拌混凝土協(xié)會實驗室將透水混凝土放置到室外進行凍融循環(huán)試驗，與室內(nèi)每天五次凍融的試件對比。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損。
[0007]在法國已廣泛應(yīng)用透水混凝土來進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60%的網(wǎng)球場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坡綠化帶方面，對河道兩岸的生態(tài)環(huán)境起到了良好的保護作用。
[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題，提出了 “雨水的地下還原政策”，著手開發(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)與孔隙和強度的關(guān)系。1987年日本研究者申請了透水混凝土路面材料專利，他們在膠結(jié)材料中摻加了高分子樹脂和微細骨料來制備透水混凝土。
[0009]進入20世紀(jì)90年代以來，日本對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)、用攝像法配合計算機的圖像處理計算平面孔隙率的方法、抗壓強度和抗折強度與水膠比、流動性的關(guān)系、本構(gòu)關(guān)系模型等都居國際本領(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]日本對透水混凝土研究和應(yīng)用的另一個特點是將其應(yīng)用于能改善生態(tài)環(huán)境的各個方面，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)開發(fā)和成套化方面也達到目前的世界領(lǐng)先水平，無論在透水混凝土承載路面的鋪設(shè)和道路、堤岸護坡的透水混凝土鋪裝上，都實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)和大型機械的高效、全機械施工。
[0012]在我國的傳統(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)成為全社會的共識，透水混凝土得到空前的重視，國內(nèi)一些大學(xué)、企業(yè)和科研院所開展了透水混凝土的研究工作，其研究內(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]國內(nèi)對透水混凝土的發(fā)展，例如:長安大學(xué)等對透水混凝土的物理力學(xué)和路用性能進行了一系列的試驗研究，有比較豐富的成果。中建材工程研究中心對透水混凝土的制備原理的技術(shù)，透水混凝土的性能、檢測方法和施工技術(shù)都進行了深入的研究，有多項發(fā)明專利，制備的透水混凝土 28天抗壓強度達到44.SMPa，抗折強度達到8.4MPa，抗凍融循環(huán)達至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例中，有北京奧運工程，采用總鋪裝面積超過10萬m2露骨料透水混凝土路面，在上海世博會建設(shè)工程也采用了超過10萬m2露骨料透水混凝土，西安大明宮工程的公園和景觀廣場設(shè)計有30多萬m2露骨料透水混凝土路面，西安世界花卉博覽會景觀工程設(shè)計超過20萬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]總的來看，與國外比起來，我國的透水混凝土研究與應(yīng)用發(fā)展尚不平衡，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
[0016]1、對透水混凝土的成分研究還不夠深入，對物理力學(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)和大型機械化施工與國外相比差距較大，目前仍以人工和小型機械為主，混凝土仍是以現(xiàn)場制備為主，還未實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0018]3、對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有任何區(qū)別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明要解決的問題是我國現(xiàn)有的透水混凝土成分比較簡單，使用效果不佳，對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有任何區(qū)別。
[0020]為了解決上述技術(shù)問題，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、石灰混凝土增強劑、聚羧酸減水劑、無機礦物氧化物顏料和油性樹脂罩面劑，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]進一步，所述膠凝材料為水泥、二級粉煤灰和礦渣粉的混合物，其混合比例為3:1.5:lo
[0022]進一步，其優(yōu)選為所述水泥300、二級粉煤灰120、礦渣粉100、碎石1600、水、膠凝材料、石灰混凝土增強劑、聚羧酸減水劑、無機礦物氧化物顏料和油性樹脂罩面劑，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]進一步，所述油性樹脂罩面劑為丙烯酸樹脂。
[0024]進一步，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、二級粉煤灰120、礦渣粉100攪拌30s，然后加入混凝土增強劑和無機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、表面平整度和壓實度都符合要求的前提下，澆筑前路基必須先灑水潤濕，再進行澆筑;第三步，攤鋪，透水混凝土拌合物運到現(xiàn)場后，及時攤鋪;第四步，養(yǎng)護，攤鋪成型完成之后及時用塑料薄膜覆蓋其表面，一天之后灑水養(yǎng)護。每天至少養(yǎng)護2次;第五步，伸縮縫切割，混凝土養(yǎng)護3天后進行接縫和切縫，切縫后應(yīng)立即進行沖洗;第六步，油性樹脂罩面，添加油性丙烯酸罩面。
[0025]進一步，所述第五步中接縫時選用聚氨酯類和氯丁橡膠類材料。
[0026]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:利用碎石的級配原理，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劑增加透水混凝土的強度，這樣又能滿足強度及透水性要求。利用上述施工方法使路面密實，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)濟效益。在建設(shè)區(qū)域內(nèi)保持一定的透水地面，對提高區(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)，對構(gòu)建人與自然和諧社會有著重要意義。
[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