CN106277998A - 一种透水性混凝土及其混凝土路面的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透水性混凝土及其混凝土路面的施工方法，每立方米混凝土包括如下重量配比的原料制成：水泥：280-320Kg；水：100-140Kg；粗骨料：1200-1500Kg；混凝土掺合料：2-4Kg；添加剂：3-5Kg。本发明提供的透水性混凝土及其混凝土路面的施工方法，应用于透水性混凝土路面，使路面具有透水性好，承载力高，使用寿命长等优点。

Description

一种透水性混凝土及其混凝土路面的施工方法

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及一种透水性混凝土及其混凝土路面的施工方法。

背景技术

随着社会经济的发展和城市建设的进程，现代城市的地表逐步被钢筋混凝土的房屋建筑和不透水的路面所覆盖，与自然的土壤相比，现代化地表给城市带来一系列的问题，其主要表现为以下几个方面：

(1)不透水的路面阻碍了雨水的下渗，使得雨水对地下水的补充被阻断，再加上地下水的过度抽取，城市地面容易产生下沉。

(2)传统的密实路表面，轮胎噪声大。车辆高速行驶过程中，轮胎滚进时会将空气压入轮胎和路面间，待轮胎滚过，空气又会迅速膨胀而发出噪声，雨天这种噪声尤为明显，影响了居民的生活与工作。

(3)传统城市路面为不透水结构，雨水通过路表排除，泄流能力有限，当遇到大雨或暴雨时，雨水容易在路面汇集，大量集中在机动车和自行车道上，导致路面大范围积水。

(4)不透水路面使城市空气湿度降低，加速了城市热岛效应的形成。

(5)不透水路面是“死亡性地面”，会影响地面的生态系统，它使水生态无法正常循环，打破了城市生态系统的平衡，影响了植被的正常生长。

为解决发展建设与自然生态的矛盾，根据习近平总书记2013年12月在中央城镇化工作会议上关于“建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”的指导精神，结合我国城市建设的现状，近年来生态透水性混凝土得以面市。

生态环境友好型混凝土是指既能减少对地球环境的负荷，同时又能与自然生态系统协调共生，为人类构筑舒适环境的混凝土材料。生态透水混凝土是生态环境友好型混凝土之一，与传统的混凝土相比，其最大特点是有20％的连通孔隙，具有透气性和透水性。将这种混凝土用于铺筑道路、广场、人行道路等，能扩大城市的透水、透气面积，增加行人、行车的舒适性和安全性，减少交通噪声，对调节城市空气的温度和湿度、维持地下土壤的水位和生态平衡具有重要作用。

20世纪80年代以来，欧、美、日等国家和地区开始研究开发透水性混凝土，并将其应用于广场、步行街道路的两侧和中央隔离带、公园内道路及停车场等，以增加城市的透水、透气空间，调节城市微气候、保持生态平衡效果良好；90年代以来，国内开始对生态透水性混凝土进行研究，但由于其抗压强度较低，以及地基状况、施工方法等原因，至今仍未达到实际应用的程度。

发明内容

本发明的目的是克服上述缺点，提供一种透水性好、承载力高的透水性混凝土及其混凝土路面的施工方法。

本发明的技术方案是：

一种透水性混凝土，每立方米混凝土包括如下重量配比的原料制成：

水泥：280-320Kg；

水：100-140Kg；

粗骨料：1200-1500Kg；

混凝土掺合料：2-4Kg；

添加剂：3-5Kg。

进一步地，所述粗骨料粒径为0.6-0.8cm。

进一步地，所述粗骨料采用间断级配，相邻两级粒径之比D∶d＝4-8。

进一步地，所述混凝土掺合料为硅灰、粉煤灰、矿渣微细粉、沸石粉中的至少一种。

进一步地，所述添加剂包括胶结料，所述胶结料为减水剂和胶粉。

进一步地，所述混凝土的孔隙率为15％-25％，透水速度为31-52L/m·h。

进一步地，所述混凝土内部直径大于1mm的孔隙占有率为70-80％。

一种透水性混凝土路面的施工方法，包括如下步骤：

a、按权利要求1至6中任一项所述的透水性混凝土配方，先加入水泥、掺合料、粗骨料和50％的水，搅拌混合；然后加入添加剂，搅拌混合后加入余量的水，搅拌均匀后得到透水性混凝土；

b、将步骤a得到的透水混凝土摊铺到路基上，然后将混凝土摊平；

c、混凝土初凝后，用塑料薄膜覆盖路面，生态混凝土浇筑后1天开始洒水养护，养护7天以上；

d、待表面混凝土成型干燥后3天左右，涂刷透明封闭剂。

进一步地，所述步骤b中，控制松铺系数为1.1-1.15。

进一步地，所述施工方法还包括路基整理方法，所述路基整理方法包括：在素土夯实层上依次设置级配碎石层和垫层，所述级配碎石层所用碎石的最大粒径小于级配碎石层厚度的0.7倍，且不超过50mm；所述垫层采用天然碎石，所述天然碎石的粒径小于10mm。

进一步地，所述透水性混凝土的厚度为8-15cm。

本发明提供的透水性混凝土及其混凝土路面的施工方法，具有如下优点：

1、本发明提供的透水性混凝土，由粗骨料、水泥、掺合料、添加剂及水等拌制而成的一种多孔轻质混凝土，由粗骨料表面包覆一薄层浆料相互粘结而成孔穴均匀分部的蜂窝状结构，故具有透气、透水和重量轻的特点。经检测，本发明提供的透水性混凝土，孔隙率可达15％-25％，透水速度达到31-52L/m·h，远远高于最有效的降雨在最优秀的排水配置下的排出速度。

2、本发明提供的透水性混凝土，配方中包含一定量的胶结料和掺合料，增加了混凝土的抗冻、减水作用，该混凝土具有高散热性、抗冻融性等特点，并能缓解城市噪音。本发明提供的透水性混凝土，由于孔隙率可达15％-25％，且孔隙较大，使本发明提供的透水性混凝土比一般混凝土路面拥有更强的抗冻融能力，且不会受冻融影响而导致路面断裂；因混凝土孔隙率较高，使材料的密度本身较低，从而降低了热储存的能力，独特的孔隙结构使得较低的地下温度传入地面从而降低整个铺装地面的温度，这些特点使生态透水混凝土在吸热和储热功能方面接近于自然植被所覆的地面。同时，本发明提供的透水性混凝土，因具有独特的孔隙结构，能够有效的吸收车辆行驶时产生的噪音，营造安静舒适的城市环境。

3、由本发明提供的透水性混凝土及混凝土路面的施工方法得到的混凝土路面，其中该混凝土配方使混凝土具有较强的抗压、抗拆、抗裂强度，通过该施工方法得到的混凝土路面，具有较高的承载能力，能将集中荷载转化为均匀荷载，使该透水性混凝土路面具有使用寿命长的特点。经检测，本发明提供的透水性混凝土的承载力完全能够达到C20-C30混凝土的承载标准，高于一般透水砖的承载力，抗压强度可达28-38MPa，抗拆强度可达4-6MPa。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下为混凝土配方实施例：

实施例1

每立方米混凝土按如下重量配比的原料制成：

水泥：280Kg；

水：100Kg；

粗骨料：1200Kg；

混凝土掺合料：4Kg；

添加剂：5Kg。

其中，水泥选择42.5MPa硅酸盐水泥，粗骨料粒径选择为0.6-0.8cm，粗骨料采用间断级配，相邻两级粒径之比D∶d＝4；混凝土掺合料为硅灰、粉煤灰、矿渣微细粉、沸石粉中的至少一种；添加剂包括胶结料和颜料，且胶结料为减水剂和胶粉。

经检测，该混凝土的孔隙率为15％，透水速度为31L/m·h，该透水性混凝土内部，直径大于1mm的孔隙占有率为50％。

实施例2

每立方米混凝土按如下重量配比的原料制成：

水泥：300Kg；

水：120Kg；

粗骨料：1300Kg；

混凝土掺合料：3Kg；

添加剂：4Kg。

其中，水泥选择42.5MPa硅酸盐水泥，粗骨料粒径选择为0.6-0.8cm，粗骨料采用间断级配，相邻两级粒径之比D∶d＝6；混凝土掺合料为硅灰、粉煤灰、矿渣微细粉、沸石粉中的至少一种；添加剂包括胶结料，且胶结料为减水剂和胶粉。

经检测，该混凝土的孔隙率为25％，透水速度为52L/m·h。该透水性混凝土内部，直径大于1mm的孔隙占有率为80％。

实施例3-4

在实施例2的基础上，将粗骨料相邻两级粒径之比修改为D∶d＝3、D∶d＝9，得到实施例3-4。

实施例5-6

在实施例2的基础上，将粗骨料分别采用采用连续级配或单粒级配，得到实施例5-6。

实施例7

每立方米混凝土按如下重量配比的原料制成：

水泥：320Kg；

水：140Kg；

粗骨料：1500Kg；

混凝土掺合料：2Kg；

添加剂：3Kg。

其中，水泥选择42.5MPa硅酸盐水泥，粗骨料粒径选择为0.6-0.8cm，粗骨料采用间断级配，相邻两级粒径之比D∶d＝8；混凝土掺合料为硅灰、粉煤灰、矿渣微细粉、沸石粉中的至少一种；添加剂包括胶结料和颜料，且胶结料为减水剂和胶粉，颜料的加量可根据实际应用确定。

经检测，该混凝土的孔隙率为20％，透水速度为40L/m·h。该透水性混凝土内部，直径大于1mm的孔隙占有率为65％。

实施例8

每立方米混凝土按如下重量配比的原料制成：

水泥：310Kg；

水：115Kg；

粗骨料：1350Kg；

混凝土掺合料：3.5Kg；

添加剂：3.5Kg。

其中，水泥选择42.5MPa硅酸盐水泥，粗骨料粒径选择为0.6-0.8cm，粗骨料采用间断级配，相邻两级粒径之比D∶d＝7；混凝土掺合料为硅灰、粉煤灰、矿渣微细粉、沸石粉中的至少一种；添加剂包括胶结料，且胶结料为减水剂和胶粉。

经检测，该混凝土的孔隙率为23％，透水速度为48L/m·h。该透水性混凝土内部，直径大于1mm的孔隙占有率为70％。

实施例9

每立方米混凝土按如下重量配比的原料制成：

水泥：295Kg；

水：125Kg；

粗骨料：1250Kg；

混凝土掺合料：4Kg；

添加剂：4Kg。

其中，水泥选择42.5MPa硅酸盐水泥，粗骨料粒径选择为0.6-0.8cm，粗骨料采用间断级配，相邻两级粒径之比D∶d＝5；混凝土掺合料为硅灰、粉煤灰、矿渣微细粉、沸石粉中的至少一种；添加剂包括胶结料，且胶结料为减水剂和胶粉。

经检测，该混凝土的孔隙率为22％，透水速度为46L/m·h。该透水性混凝土内部，直径大于1mm的孔隙占有率为77％。

上述实施例中，水泥也可以选择其他标号，根据不同的路面要求进行选择；粗骨料也可以采用连续级配或单粒级配，其中，连续级配的粒级间会出现干扰现象，单粒级配易使混凝土发生离析现象，即易出现骨料表面的水泥浆膜层厚度不均匀、流浆等现象，直接影响混凝土的强度、透水性及质量稳定性。

以下为混凝土路面的施工方法实施例：

实施例10

将实施例1的混凝土配方用于铺设混凝土路面，具体步骤如下：

a、按实施例1的透水性混凝土配方，先加入水泥、掺合料、粗骨料和50％的水，搅拌混合；然后加入添加剂，搅拌混合后加入余量的水，搅拌均匀后得到透水性混凝土；

b、将步骤a得到的透水混凝土摊铺到路基上，然后将混凝土摊平，控制松铺系数为1；因透水混凝土其孔隙率大，水份散失快，当天气温高于35℃时，施工时间应宜避开中午，适合在早晚进行施工；

c、混凝土初凝后，用塑料薄膜覆盖路面，生态混凝土浇筑后1天开始洒水养护，养护7天以上；具体养护时间应根据施工温度而定，一般养护为14-21天，高温时不少于14天，低温时不少于21天，5℃以下施工，养护不少于28天；

d、待表面混凝土成型干燥后3天左右，涂刷透明封闭剂，增强耐久性和美观性，防止时间过会使透水混凝土孔隙受污而堵塞孔隙。

本实施例中，混凝土的厚度为8cm。

实施例11

将实施例10中的混凝土配方修改为实施例2的混凝土配方，其他特征不变，得到施工方法实施例11。

实施例12

将实施例2的混凝土配方用于铺设混凝土路面，具体步骤如下：

a、路基整理：在素土夯实层上依次设置级配碎石层和垫层，其中，级配碎石层所用碎石的最大粒径小于级配碎石层厚度的0.7倍，且不超过50mm；垫层采用天然碎石，粒径小于10mm；

b、按实施例2的透水性混凝土配方，先加入水泥、掺合料、粗骨料和50％的水，搅拌混合；然后加入添加剂，搅拌混合后加入余量的水，搅拌均匀后得到透水性混凝土；

c、将步骤b得到的透水混凝土摊铺到步骤a的路基上，然后将混凝土摊平，控制松铺系数为1.1；因透水混凝土其孔隙率大，水份散失快，当天气温高于35℃时，施工时间应宜避开中午，适合在早晚进行施工；

d、混凝土初凝后，用塑料薄膜覆盖路面，生态混凝土浇筑后1天开始洒水养护，养护7天以上；具体养护时间应根据施工温度而定，一般养护为14-21天，高温时不少于14天，低温时不少于21天，5℃以下施工，养护不少于28天；

e、待表面混凝土成型干燥后3天左右，涂刷透明封闭剂，增强耐久性和美观性，防止时间过会使透水混凝土孔隙受污而堵塞孔隙。

本实施例中，混凝土的厚度为15cm。

实施例13-16

将实施例12中的混凝土配方分别修改为实施例3-6中的配方，其他特征不变，得到施工方法实施例13-16。

实施例17

将实施例7的混凝土配方用于铺设混凝土路面，具体步骤如下：

a、路基整理：在素土夯实层上依次设置级配碎石层和垫层，其中，级配碎石层所用碎石的最大粒径小于级配碎石层厚度的0.7倍，且不超过50mm；垫层采用天然碎石，粒径小于10mm；

b、按实施例3的透水性混凝土配方，先加入水泥、掺合料、粗骨料和50％的水，搅拌混合；然后加入添加剂，搅拌混合后加入余量的水，搅拌均匀后得到透水性混凝土；

c、将步骤b得到的透水混凝土摊铺到步骤a的路基上，然后将混凝土摊平，控制松铺系数为1.15；因透水混凝土其孔隙率大，水份散失快，当天气温高于35℃时，施工时间应宜避开中午，适合在早晚进行施工；

d、混凝土初凝后，用塑料薄膜覆盖路面，生态混凝土浇筑后1天开始洒水养护，养护7天以上；具体养护时间应根据施工温度而定，一般养护为14-21天，高温时不少于14天，低温时不少于21天，5℃以下施工，养护不少于28天；

e、待表面混凝土成型干燥后3天左右，涂刷透明封闭剂，增强耐久性和美观性，防止时间过会使透水混凝土孔隙受污而堵塞孔隙。

本实施例中，混凝土的厚度为10cm。

实施例18

将实施例12中的混凝土配方修改为实施例8中的配方，其他特征不变，得到施工方法实施例18。

实施例19

将实施例12中的混凝土配方修改为实施例9中的配方，其他特征不变，得到施工方法实施例19。

对实施例10-19的混凝土路面进行测试，主要性能指标及参数如表1：

表1：生态透水混凝土主要性能指标及其参数

性能指标	实施例10	实施例11	实施例12	实施例13	实施例14
						抗压强度(MPa)	28	30	38	25	20
抗折强度(MPa)	3.5	4	6	3	3.2
						相对密度(t/m3)	1.90	1.95	2.05	1.96	2.03
空隙率(％)	15	25	25	18	17
						透水系数(mm/s)	21	34	35	18	15
莫氏系数	6.9	6.9	6.9	6.9	6.9
						防滑细数(BPN)	60	60	60	60	60
抗冻性(-25℃)	10	10	10	10	10

由上述检测结果可以看出，施工方法对混凝土路面的强度具有显著的影响；混凝土配方中，粗骨料级配方式、级配粒径比以及混凝土中大孔隙的占有率对混凝土的性能具有显著的影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的保护范围内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种透水性混凝土，其特征在于，所述每立方米混凝土包括如下重量配比的原料制成：

水泥：280-320Kg；

水：100-140Kg；

粗骨料：1200-1500Kg；

混凝土掺合料：2-4Kg；

添加剂：3-5Kg。

2.根据权利要求1所述的透水性混凝土，其特征在于，所述粗骨料粒径为0.6-0.8cm。

3.根据权利要求2所述的透水性混凝土，其特征在于，所述粗骨料采用间断级配，相邻两级粒径之比D∶d＝4-8。

4.根据权利要求1所述的透水性混凝土，其特征在于，所述混凝土掺合料为硅灰、粉煤灰、矿渣微细粉、沸石粉中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的透水性混凝土，其特征在于，所述添加剂包括胶结料，所述胶结料为减水剂和胶粉。

6.根据权利要求1所述的透水性混凝土，其特征在于，所述混凝土的孔隙率为15％-25％，透水速度为31-52L/m·h。

7.根据权利要求5所述的透水性混凝土，其特征在于，所述混凝土内部直径大于1mm的孔隙占有率为70-80％。

8.一种透水性混凝土路面的施工方法，其特征在于，所述施工方法包括如下步骤：

a、按权利要求1至6中任一项所述的透水性混凝土配方，先加入水泥、掺合料、粗骨料和50％的水，搅拌混合；然后加入添加剂，搅拌混合后加入余量的水，搅拌均匀后得到透水性混凝土；

b、将步骤a得到的透水混凝土摊铺到路基上，然后将混凝土摊平；

c、混凝土初凝后，用塑料薄膜覆盖路面，生态混凝土浇筑后1天开始洒水养护，养护7天以上；

d、待表面混凝土成型干燥后3天左右，涂刷透明封闭剂。

9.根据权利要求8所述的透水性混凝土路面的施工方法，其特征在于，所述步骤b中，控制松铺系数为1.1-1.15。

10.根据权利要求8所述的透水性混凝土路面的施工方法，其特征在于，所述施工方法还包括路基整理方法，所述路基整理方法包括：在素土夯实层上依次设置级配碎石层和垫层，所述级配碎石层所用碎石的最大粒径小于级配碎石层厚度的0.7倍，且不超过50mm；所述垫层采用天然碎石，所述天然碎石的粒径小于10mm。