彩色露骨料透水混凝土在水利工程中的运用

凌小弟 朱 奕 陈新洋

(1.昆山市水利建筑安装工程有限公司，江苏 苏州 215300；2.苏州市水利工程建设处，江苏 苏州 215128；3.昆山市城建发展建筑设计院有限公司，江苏 苏州 215000)

1 工程概况

随着国家城镇化的发展，“海绵城市”的绿色生态发展理念在工程建设中得到迅猛推广。近几年，主要应用在河道工程、水工建筑物周边环境建设中。京杭大运河是非物质文化遗产，在堤防加固工程中河道沿线布设了大运河风光带，设置了人行健身步道和自行车道，道路采用了彩色露骨料透水混凝土的设计，给广大市民提供了一条便捷舒适的绿色生态观光通道，受到了工程参建人员和周围老百姓的喜爱。

露骨料透水水泥混凝土，是透水混凝土的一种艺术型产品，又称为帕米孔透水混凝土，它是将透水混凝土中的粗骨料的最表层，经过一定的施工工艺，冲洗出既不会掉颗粒，又能呈现出天然石料丰富色彩的一种艺术型透水混凝土。它适用于点缀装饰用途的广场、道路场合。

2 道路设计

本工程健康步道和骑行道总宽度为5m，其中健康步道1.7m，自行车道2.8m，两侧及分区线设置芝麻灰花岗岩平石，设置散水横坡1%。本标段设计总长度为4.5km，合计20250m2。路基设计为：素土路基夯实(压实系数≥0.93)，300mm厚4%灰土回填；结构层分布为：100mm厚级配碎石垫层，上设置200mmC20素混凝土和20mm厚碎石缓冲层，再铺设一层镀锌钢丝成品防裂网片；路面为100mm帕米孔天然骨料海绵艺术路面，面层采用双层设计，下面层为60mm5～15mm帕米孔骨料海绵路面，上面层为40mm厚4～7mm帕米孔天然彩色露骨料艺术路面，最上面为聚氨酯双组分高耐候罩光剂(防滑罩面及艺术处理)。道路纵向每隔4m设置一道缩缝，每隔20m设置一道胀缝，无横向伸缩缝。道路外侧设置生态排水沟，进行雨水收集(见图1、表1)。

图1 路面剖面

表1 帕米孔透水露骨料混凝土技术要求

3 设计变更

透水混凝土的强度和透水率是两个重要指标，都与透水混凝土空隙率有关。其空隙率越低，强度就越高，透水率就越低。《透水水泥混凝土路面技术规程》(CJJ/T 135—2009)中推荐的透水混凝土的透水系数为0.5mm/s，本工程透水混凝土用集料颜色选用的是黄色和灰色，为此，施工单位选用了安徽的大理石石材经打磨加工而成，水泥采用当地产的42.5普通硅酸盐水泥，增强剂为上海产专用增强剂，施工专业厂家经多次试验，最终确定其对应的有效空隙率为13%。其对应的混凝土强度为28MPa。为此，经参建单位多方讨论，最终将透水混凝土变更为混凝土抗压强度为C25，抗折强度为3.0MPa，透水率为0.5mm/s。

4 施工前准备

4.1 场地准备

在道路附近位置设置后台混凝土搅拌施工区，面积200m2，现场布设混凝土搅拌系统和材料堆放区域，并由小型混凝土运输车辆进出通道，生产场地需通电通水。

4.2 材料准备

4.2.1 水泥

水泥要求选用普通硅酸盐水泥，强度等级不宜低于42.5级，不宜选用混合材掺量较高的粉煤灰水泥或者矿渣水泥。本工程采用42.5级普通硅酸盐水泥。

4.2.2 粗骨料

粗骨料要求使用质地坚硬、耐久、洁净的碎石(瓜子片)，颜色与设计要求相近。本工程采用4～7mm精品天然整形彩色石子集料、5～15mm帕米孔天然骨料。

4.2.3 其他材料

增强剂(采用当地产帕米孔洗出石露骨料透水混凝土专用增强剂)、拌和水(采用自来水)、高耐候聚氨酯罩光剂、镀锌钢丝成品防裂网片、伸缩缝双组分聚氨酯镶缝材料等。

4.3 机具准备

生态帕米孔洗出石露骨料透水混凝土道路主要施工机具为500强制式混凝土搅拌机、帕米孔洗出机、露骨料透水混凝土振动夯、面层磨光机等。其他辅助设备材料为水泵、开关箱、电线、伸缩缝挤塑板、塑料薄膜、彩条布等(见表2)。

4.4 人员配置

本工程配备一个施工班组，其中队长1人、后台7人、前台8人,合计16人(见表3)。

4.5 材料检验

施工前，对水泥、专用增强剂、骨料等原材料按照相关规范规定的检测频率进行原材料检测。

表2 主要施工机具

表3 主人员配备表

4.6 配合比设计及验证

混凝土配合比设计参照规范进行计算，并经过混凝土配合比试配试验，最终确认生态帕米孔洗出石露骨料透水混凝土配合比(见表4、表5)

表4 帕米孔生态艺术透水混凝土路面(上面层)C25配合比方案

表5 帕米孔生态艺术透水混凝土路面(下面层)C25配合比方案

5 施 工

5.1 施工步骤

5.1.1 测量控制

根据道路两边侧石做好两面层的高程控制工作，同时根据设计要求对需留置的伸缩缝、膨胀缝位置进行弹线做好标记。

5.1.2 下面层透水混凝土拌制

依据透水混凝土的配合比采用搅拌机进行搅拌。现场可根据经验进行判定，用手取少量拌和物，以料成黏湿状，骨料表面有光泽，攥握成团，伸展手掌指上可带少量骨料为最佳(见图2、图3)；一般搅拌4min。

5.1.3 底层进料粗平

图2 拌制料偏干

进料前，先以水壶淋湿道路基层石子面；路面湿润后方可进行布料。运输混凝土的车辆到现场后，两个工人用铁锨进行布料，并用刮板进行粗平。混凝土摊铺中，每4m预留伸缩缝、20m预留膨胀缝，要求缝通直贯通。

图3 拌制料合适

5.1.4 振动压实

将小型振动机抬上混凝土表面，从施工顶端开始振动压实，移动速度不宜过快，相邻振动面须搭接10～20cm。

5.1.5 上面层进料细平

下面层透水混凝土在施工完成1h内进行上层透水混凝土进料，两层之间采用湿接工艺。对彩色面料进行细平，持刮尺的人从端头刮抹、找平，把握整体路面的平整度；由另外两个持抹子的工人对刮尺作业后的表面进行细处理，尤其是边口，可以道路边的平石做参照，让抹子找平时先高出压实面5mm(本次铺设厚度45mm)，再用抹子压实、拍平、抹匀。

5.1.6 修平

磨光机作业后，要专人对磨过的混凝土表面进行检查，对局部凹缺部分进行修平、补缺，如遇翻浆现象，则要将该块翻挖再平整，人工压实以减少浆液析出。

根据气温和空气湿度，采用施工单位专有的正向洗出石施工工法进行操作，直至道路产生露骨料效果。

5.1.7 盖膜养护

由于透水混凝土比普通混凝土的空隙率大，混凝土中的水分容易散发，所以，透水混凝土的保湿养护非常关键。采用薄膜覆盖养护，能充分保证透水混凝土拌和物水化时所需的水分，使透水混凝土的强度增长顺利，有效提高透水混凝土道路的实体强度。

及时采用薄膜进行覆盖，对混凝土进行养护。检查薄膜表面有无破损、气泡残留、贴压不实等现象，发现问题及时处理；无问题后，再在薄膜上加盖一层彩条布，周边以重物压实，养护时间不小于14天。

5.1.8 艺术造型和罩光梳理

混凝土养护期后，对混凝土表面进行清理、吹干除湿，按设计要求颜色进行表面罩光和艺术造型处理。本工程采用无色和蓝色透明封闭保护剂，它主要由丙烯酸高分子材料溶于有机混合溶剂，并加入适量助剂调制而成。主要作用是美观(保护色彩、增强表观光亮度)、耐久(增加耐磨、抗冻性能)、防滑，同时防止时间过长使透水混凝土空隙受污染而堵塞(见图4)。

图4 工程罩光和艺术造型后效果图

5.2 施工其他注意事项

需要提供现场搅拌的场地及材料堆场，水泥、增强剂等材料不能置于露天，需提供专门的仓库堆放，做好扬尘控制工作。

帕米孔海绵艺术道路早期强度不高，在路面养护初期7天内严禁上人或上车。在施工期间，需要对所施工区域进行封闭，以免影响施工质量。帕米孔海绵艺术道路采用垂直透水方式，无表面径流，因此道路的排水非常重要，道路自身的透水和排水能力以及道路两边的绿化排水要保持畅通。帕米孔海绵艺术道路比较容易受到其他施工项目的污染，如绿化、土建等，建议将帕米孔海绵艺术道路的施工安排在最后进行。

后期由于外部尘土、沙粒等进入空隙造成空隙阻塞等现象，影响路面渗排水功能时，维护人员用高压清洗机对面层进行冲洗，即可恢复使用功能。

6 工程检验

6.1 抗压及抗折强度

本工程混凝土抗压强度平均值30.6MPa，大于25MPa；工程混凝土抗折强度平均值为3.7MPa，大于3.0MPa。均满足要求。

6.2 透水系数

本工程在现场进行透水系数检测，其检测结果平均值为0.6mm/s，大于0.5mm/s，满足要求。

6.3 外观质量

本工程在现场进行外观检查，其边角整齐、无裂缝，石子分布均匀，无石子脱落现象。