无砂生态大孔隙混凝土排水管研究

陈际洲 王越虹 赵铁军 郑 涛 苏建红 常怀洲

（1.青岛理工大学土木工程学院 山东青岛 266033 2.青岛高新区投资开发集团有限公司 山东青岛 266000 3.青岛市政集团混凝土业工程有限公司 山东青岛 266000）

前言

突破了传统混凝土材料的范围，发展可植被生态混凝土，寻求与自然的和谐，成为当前混凝土科学发展的主要方向之一。如何在保证质量的前提下增加产品的透水性能，满足工程的抗折性能要求对无砂大孔隙混凝土工程具有重要意义。2016年度青岛市正式入选国家第二批综合管廊试点城市、国家第二批“海绵城市”试点城市，青岛市也成为全国第二批试点城市中唯一一个获得“双试点”的城市。公司针对“海绵城市”相关透水预制市政产品进行研究，并成功研制出无砂生态大孔隙混凝土透水管。

1 产品特点

（1）本产品利用特制的排水管生产模具，结合布料、振捣、成型、拆模、吊装等工序，使产品密实、透水性良好，抗折能力满足工程需求。

（2）本产品采用无砂生态大孔隙干硬性混凝土、芯模振动、高频振压成型、振动台辅振工艺技术，产品质地紧密，早期强度高。

（3）本产品模具一体化设计，拆装方便，工艺简便，生产效率高。

（4）本产品在生产过程中，整个生产线仅需要2名工人即可满足生产需要，采用流水线进行生产，生产单件产品平均用时13min，每天可生产透水管100～200m，具有较高的生产效率。

（5）本产品结合“海绵城市”理念，根据工程的设计方案和实际需求，提高了产品透水性和早期强度，采用机械化生产，减少了人工用量，显著提高生产效率。为今后海绵城市配套的相关生态大孔隙混凝土预制构件提供了设计及生产经验。

2 适用范围

本产品适用于机场、城市公路、市政、水工等符合“海绵城市”理念的相关工程。

3 工艺原理

（1）本产品参照国内外无砂大孔隙混凝土的相关资料，在透水地坪、生态河道护坡等传统用途的基础上，结合自动化生产设备特点和根据此项目设计制作的排水管模具，通过对混凝土配合比的设计和优化，生产出无砂大孔隙混凝土市政新产品。

（2）本产品依据工程所需产品的技术指标、使用部位、透水性能、耐久性指标等设计参数，进行配合比研发及设计。采用的混凝土配合比不添加砂类组分，并通过对粗骨料粒径和级配的调整，增强产品透水能力。解决无砂混凝土早期及抗折强度低，影响产品拆模，透水性不稳定等技术难题。使用无砂混凝土制作出的预制排水管具有透气、透水性好，质轻且具有一定强度的优点。

（3）本产品通过对欧洲引进的自动化市政预制产品生产设备进行改进，设计制作专用排水管模具，结合干硬性混凝土布料、振捣、拆模、吊装等工序，采用芯模振动、高频振压成型、振动台辅振、蒸汽养护等工艺技术进行预制生产。

（4）本产品模具为定制模具，经过模具整备，混凝土布料，振捣成型，蒸汽养护，产品脱模等工序，形成循环流水作业，大幅度提高产品生产效率。

4 操作要点

4.1 生产准备

（1）生产线布置符合生产工艺要求，并根据产能配置生产设备。

（2）将模具安装到生产线上后，进行质量验收，包括精度、强度等各方面指标。

（3）检查、调试混凝土搅拌设备，并检测标定校准各种计量器具、设备。

（4）通过试配，确定混凝土设计配合比符合设计要求。

4.2 模具拼装

模具拼装前必须认真清理模具，用专用工具将模具上的混凝土残留物全部清除，保证清洁后的模具内表面无混凝土残积物。

模具清理完毕后进行脱模剂的涂刷，涂刷脱模剂时应用棉纱涂刷均匀，使模具内表面均匀布满薄层脱模剂。涂刷脱模剂时要特别注意吊装孔、各种孔座位置、凹凸槽等关键部位，涂刷要求薄而均匀、无积聚和流淌现象。

完成脱模剂的涂刷后即可进行模具的拼装、整备工作，预制透水管模具主体由底模、内模与两片半圆弧型外模组成。拼装时先将内模固定于底模及振动台上，再将两片半圆弧型外模分别安装于底模上，至此完成模具的全部组装工作。

4.3 混凝土浇筑

混凝土配合比不添加砂类组分，通过对粗骨料粒径和级配的调整，增强产品透水能力。由试验人员对搅拌好的混凝土质量进行检测，保证干硬性混凝土各项指标均合格后方可进行浇筑。

4.4 振捣成型

（1）采用芯模振动、高频振压成型、振动台辅振工艺技术，对浇筑后的混凝土进行振动密实。

（2）在整个振捣过程中，应观察模具各紧固螺栓、螺杆的情况，如发生变形或移位，要立即停止振捣，进行修复。

（3）振捣结束后可立即进行拆模作业。

4.5 产品脱模

先将两片半圆弧状外模连接处旋开，再分别断开其与底模的紧固螺栓，随即用桁车将外模拆除，保留产品与底托盘进行养护工序。4.6蒸汽养护

（1）浇捣结束静停1h开始升温蒸养（静停时间视不同气温作相应调整）。

（2）蒸养温度控制：蒸养分静停T、升温S、恒温H、降温J四个阶段。升温速度每小时不得超过15℃速度，最高温度不超过60℃；恒温2h，相对湿度不小于90%状态，恒温时间根据季节变化做相应调整；降温速度不超过每小时20℃，并匀速降温至与室温差不超过20℃。在整个蒸养过程中，监控员通过监控程序自动记录各测温点的温度变化值。

5 质量控制

标准规范：

《透水路面砖和透水路面板》（GB/T25993-2010）；

《透水水泥混凝土路面技术规程》（CJJ/T135-2009）；

《混凝土耐久性检验评定标准》JGJ/T193－2009；

《混凝土结构工程施工质量验收规定》GB50204-2010；

《国家建筑标准设计图集06MS201—市政排水管道工程及附属设施》；

《给水排水构筑物工程施工及验收规范》GB50141－2008；

《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268－2008；

《混凝土和钢筋混凝土排水管》GB-T11836-2009。

6 环保措施

混凝土搅拌站必须配置降尘防尘装置，并采取有效措施降低噪音。搅拌机前台必须设置沉淀池，并定期清理，以防污水污染环境。散装水泥储存仓设有除尘设备，水泥进场时避免“冒顶”现象发生。搅拌站砂石储存场封闭或经常洒水，以防扬尘。搅拌站粗骨料传送带应密闭，防止扬尘污染环境。

现场施工垃圾要及时清理，做到文明施工，工完料净。

7 效益分析

社会效益。

本产品采用芯模振动、高频振压成型、振动台辅振工艺技术，产品质地紧密，一体化设计，在透水混凝土地坪、生态河道护坡等传统用途的基础上，结合“海绵城市”理念研发的无砂大孔隙混凝土排水管，为今后海绵城市配套的相关生态大孔隙混凝土预制构件提供了设计及生产经验。

8 效益分析

8.1 社会效益

本产品采用芯模振动、高频振压成型、振动台辅振工艺技术，产品质地紧密，一体化设计，在透水混凝土地坪、生态河道护坡等传统用途的基础上，结合“海绵城市”理念研发的无砂大孔隙混凝土排水管，为今后海绵城市配套的相关生态大孔隙混凝土预制构件提供了设计及生产经验。

8.2 经济效益

本产品在生产过程中，整个生产线仅需要2名工人即可满足生产需要，采用自动化流水线进行生产，生产单件产品平均用时13min，每天可生产透水管100～200m，具有较高的生产效率，能够显著的减少劳动力的需求，从而降低生产成本。

8.3 节能与环保效益

本产品混凝土使用了大掺量粉煤灰及矿粉技术，提高了产品对工厂废弃物利用，节能降耗，保护环境。

9 结束语

传统混凝土材料质地脆硬，表面粗糙且呈强碱性，用混凝土砌筑的地坪、边坡等寸草不生、缺乏透气性。相比于传统混凝土，无砂大孔隙生态混凝土则具有透气性、透水性好，质轻且具有较高强度等优点，因此可应用于排水性道路、河道两岸护坡、透水管道等工程中。