海绵城市背景下透水混凝土路面的施工质量控制.pdf

期五第年O材建海能doi:10.3969/1006-1177.2023.05.004节1177(2023)05-29-31与中图分类号：TU745文献标志码：A文章编号：10 0 6保环P29息信闻新沿前技科海绵城市背景下透水混凝土路面的施工质量控制曾龙炜，张燕华（福建水利电力职业技术学院，福建永安3 6 6 0 0 0)摘要：透水混凝土是一种新兴生态环保型材料，具有良好的渗透性，能够降低城市排水管网压力，解决现代城市建设发展中出现的内涝和路面积水等问题，可有效修复并维护城市的生态平衡。笔者对海绵城市以及透水混凝土在海绵城市建设中的应用优势进行了总结，并重点探讨了海绵城市背景下透水混凝土路面的施工质量控制要点。关键词：透水混凝土；海绵城市；路面；施工质量Construction Quality Control of Pervious Concrete Pavement Under the Background of Sponge CityZENGLongwei,ZHANGYanhua(Fujian Vocational&Technical College of Water Conservancy&Electric Powel,Yongan 366000,China)Abstract:Pervious concrete is an innovative ecological and environmentally friendly material with outstandingpermeability.It reduces the pressure of urban drainage pipe networks,thus solving the problems of waterlogging androad area water in modern urban construction and development.It effectively repairs and maintains urban ecologicalbalance.This paper has summarized the application advantages of sponge city and pervious concrete in sponge cityconstruction,then systematically analyzed the construction quality controlment of pervious concrete pavementispongecity.Keywords:pervious concrete;sponge city;pavement;construction quality0引言基于现代城市的雨洪管理理念，建设海绵城市，旨在借助建筑物的性质特征，通过人工干预实现雨水的吸收、储蓄和利用，在大规模建设现代化城市的同时，可实现对生态环境的有效保护，使城市能够具有更强的弹性，在发生降雨等环境突变时能够稳定运行。在海绵城市建设实践过程中，透水混凝土道路工程是关键项目，加强透水混凝土路面施工质量控制是海绵城市建设背景下的必然要求。1海绵城市与透水混凝土1.1海绵城市海绵城市是通过吸、蓄、渗水来改造和优化城市的整体排水系统，对城市雨水进行分散式管理；同时在有用水需求时能够将存储的水进行释放利用，加强存储、调蓄、渗透缓释雨水资源；使城市具有与海绵相似的储水和吸水性能，并具有更强的水资源调配管理能力，解决内涝和积水等问题；使城市在面临自然灾害和环境突变时具备相应的应对能力。海绵城市建设的核心在于提高现代城市的水资源存储吸收能力，特别是针对期五第年O材建海能节与保环P30息信闻新沿前技科雨水的渗透吸收及利用。海绵城市建设涉及的领域众多，包括合理设计和构建城市湿地结构、专用储水池和绿地区域等，此外还需对透水性路面进行有效构建。透水性路面的施工重点在于透水性材料，因此透水混凝土的应用日益普遍。1.2透水混凝土透水混凝土也称为排水混凝土、多孔混凝土，其主要成分包括水泥、水、粗骨料及其他外加剂或掺合料，但不含细骨料。与普通的混凝土相比,透水混凝土的孔隙率、透气性和透水性更高，主要是因为处理后的粗骨料表面附有一层孔隙均匀的水泥浆。目前应用比较广泛的透水混凝土种类2 是烧结透水性制品混凝土、高分子透水性混凝土和水泥透水性混凝土。透水混凝土本身强度不高，因此其在排水性要求高、强度要求一般的人行道、公园道路等工程中具有广泛应用。不同种类的透水混凝土适用的工程领域也不同：现浇混凝土、透水混凝土联锁块多用于公园和人行道等处的透水性铺设，以发挥其雨水渗透功能；透水管和水井等主要用于地下工程，以降低地下水位；透水管和砌块多用于水池底部、挡土墙，以降低水压 3 2透水混凝土路面在海绵城市中的应用优势2.1调节生态、改善环境透水混凝土路面有助于调节生态平衡，改善植物生长环境。首先，透水混凝土路面本身良好的透气、透水特性有利于提高路面下土壤的透水、透气性，使其保持良好的空气循环，确保土壤能够吸收足够的热量和水分，从而提高土壤营养性，增强养分利用率，降低灌溉用水量，调节土壤酸碱平衡，为植物生长创造更佳的生长环境。其次，透水混凝土路面有利于促进近地空气循环，吸收地面热量，提高地面湿度，降低城市温度和水分蒸发量，有效避免热岛效应，进而改善城市环境。最后，透水混凝土路面能够改善植物的生理生化作用，如提高叶片含水量、叶绿素含量和根系生长量等，进而改善城市绿化水平2.2调控雨水、净化分流透水混凝土路面能够降低水流冲刷力度，阻止水流分散流出，降低水流流速，从而减轻城市排水系统压力和减少暴雨灾害，避免发生河水泛滥。另外，透水性路面具有水质净化作用，可提高地下水质2.3蓄水护水透水混凝土路面有利于地下水资源的保护。地下水资源是现代城市的重要补充用水，深层地下水富含微量元素，其优点很多。但地下水的过量取用极易引起地面沉降，会破坏生产设施和建筑物，引发海水倒灌等灾害4。透水混凝土路面的净化和渗透性对地下水资源有良好的保护和净化作用。透水混凝土路面的积水会快速渗人地下，地面不会长时间积水，车辆在行驶过程中的静水压力和侧滑概率均大大降低，从而有效减少交通事故，保证了行车安全。此外，透水混凝土路面也有助于提高行车过程中的道路可见度。3海绵城市背景下透水混凝土路面的施工质量控制要点3.1禾科学选用施工原材料第一，要科学选用水泥原材料，使用低碱性、强度等级为42.5的P0水泥。基于最佳拌制用水量，适当增加水泥料可以使粗骨料表面的水泥浆膜稠度和厚度增加，从而有效提高透水混凝土路面的强度水平。但需注意的是，一旦水泥用量过大，混凝土结构的孔隙率会大幅降低，从而导致透水混凝土路面的透水性能降低。另外，水泥用量需随着粗骨料粒径的增大而增加，以某透水混凝土路面施工为例，根据实际情况确定水泥用量为2 50 40 0 kg/m35。第二，要科学选用石料。粗骨料颗粒间会产生双凹黏结面，粗骨料表面的水泥浆膜越厚，黏结面的牢固性也越高。采用人工碎石或粗骨料配制透水混凝土时粒径过于单一，会影响材料的黏结性，使透水混凝土的强度水平降低，但会使混凝土孔隙率增大，材料透水性提高。因此，拌制透水混凝土时要对透水混凝土的强度和透水性进行平衡。相较于连续级配，间断级配和单粒径粗骨料更有利于提高透水混凝土的透水性。第三，要科学选用掺合料和外加剂。加人掺合料和外加剂能够对透水混凝土路面的凝结速度进行调控，从而减少混凝土材料拌制过程中的需水量。保持透水混凝土的孔隙率一定，适当添加掺合料或外加剂能够使透水混凝土路面具有更高的耐久性和强度水平。需要特别注意的是，在拌制透水混凝土的过程中必须保证粗骨料表面附有一层均匀的水泥浆膜，避免出现离析问题3.2加强控制透水混凝土的配合比为有效提高透水混凝土的透水性和耐久性，必须对配合比进行精准设计，根据路面施工具体情况调整水灰比，确保抗压强度与施工需求相符。透水混凝土路面强度水平的决定性因素之一是拌制过程中的水灰比。当水灰比过大时粗骨料无法被水泥浆有效包裹，会产下转第53 页）期五第年O材建海能节与保环P31息信闻新沿前技科生离析，同时由于水泥浆流动性过大，水泥浆可能将透水空隙部分或全部填实，不利于提高透水混凝土路面的透水性和结构孔隙率；水灰比过小也会降低路面强度和整体质量水平。为有效控制透水混凝土路面的施工质量，需要将水灰比控制在0.3 0 0.3 5，并且将集料与胶凝材料质量比控制在3.0 4.0，从而使透水混凝土具有较为理想的抗压强度和透水性。在完成透水混凝土的初步拌制后，需进行混凝土性能检测，如果透水率偏低，则需增加粗骨料；如果抗压强度偏低；需增加水泥材料3.3科学投料搅拌和运输利用强制式滚筒搅拌机拌制透水混凝土时，必须严格控制成分比例。先将粗骨料与50%的用水进行搅拌，搅拌时间为3 0 s，使粗骨料被充分润湿；再根据需求，加人适量的外加剂、增强料和胶凝材料，拌和40 s；最后加人剩余用水，充分拌和50 s以上，在充分拌和过程中应确保水泥料能够充分包覆粗骨料，实现预期的透水效果。但要注意的是，搅拌时间不能超过3 0 min，以防出现离析现象。在运输拌制好的透水混凝土时，由于其水灰比较低，凝固速度较快，为避免其提前凝固，应使用塑料布覆盖透水混凝土表面并洒水，确保透水混凝土湿度在运输过程中保持稳定，同时要确保透水混凝土在运输过程中的快速性和平稳性，尽可能将运输时间控制在3 0 min以内。具体如表1所示。表1透水混凝土从搅拌机出料至浇筑完毕的允许最长时间(Tab.1 The maximum allowable time for pervious cementconcrete to be discharged from the mixer to the completion ofpouring)序号施工气温T/运行最初时间/h15T102.020T201.5320T321.03.4加强施工操作标准规范性透水混凝土路面的施工技术要求严格，为有效控制施工质量，必须加强施工操作过程的标准规范性。第一，路面施工前要先复核基层平整度、标高、限位和宽度，清扫基层杂物，及时对松散部位进行换填处理。对基层进行处理后要铺设土工布以供后期过滤，防止雨水堵塞透水混凝土的缝隙。第二，进行测量放线时要确保放出全部中心线和边线，监理工程师确认合格后才能正式开始路面施工。施工之前要严格遵照施工设计要求进行区域立模和分隔立模，并重点关注垂直度、高度和泛水坡度。第三，摊铺浇筑时要安排专人指挥，确保卸料均匀；透水混凝土属于干性混凝土，凝结时间较短，要尽量提高摊铺速度；摊铺后要立即进行刮平处理，大面积施工时采取分块隔断摊铺方式，摊铺系数控制在1.1 1.2,使用刮板刮平时要控制泛水度和平整度；铺设高度要由专人测量，然后利用平板振动轴将路面压平，确保路面达到一定的密实度和均匀度，不能出现漏振或明水现象，机器整平结束后要再由人工进行拍实整平；透水混凝土路面浇筑成型后，要立即用塑料薄膜覆盖，防止水分蒸发流失。此外，由于透水混凝土的孔隙率较大，容易出现水分散失现象，因此应尽量选择在温度较低的早晚时间段进行施工。3.5透水混凝土路面的养护透水混凝土路面的施工养护时间通常为2 周，浇筑完成后7 d内是保湿养护期，7 14d是自然养护期。在路面覆盖塑料薄膜能够防止凝固速度过快，满足混凝土浆体在持续水化过程中的水分需求，从而使透水混凝土路面具有理想的强度性能。路面施工后2 4 3 8 h内会出现凝固完成的假象，如果此时对路面进行冲淋养护，会破坏表面石子与下层支撑体的连接性，引发表面石子脱落，因此不能直接冲淋，后期冲淋养护时也要严格控制淋水高度。在路面施工成型干燥约3 d后，要在路面喷涂封闭剂，防止因表面反碱或孔隙受污导致路面堵塞，并在增强透水混凝土路面耐磨性和耐久性的同时，提高美观性和光亮感。涂刷封闭剂时需将地面与喷枪嘴的距离控制在3 0 50 mm，确保喷涂均匀，同时在封闭剂硬化之前需禁止车辆和行人通行4结语降水是重要的自然资源之一，但在前期城市发展建设期间缺乏对降水的重视和有效利用。海绵城市是现代化雨洪管理的新理念和新思路。在城市建设改造期间，必须科学规范地应用透水混凝土，以确保硬化地面能够下渗和消纳降水，发挥其在海绵城市建设中的重要作用。透水混凝土路面施工必须严格遵循技术要求和质量控制要点，以提高路面承载力，拓宽透水混凝土的应用范围，防止出现路面质量问题参考文献1李国斌，杨帆.海绵城市视域下的透水混凝土路面施工及质量控制研究 J.科技资讯，2 0 2 1,19（3 6)：3 7-3 9,6 1.2邓惠卿。浅析海绵城市工程建设中透水混凝土的应用及质量控制 J.住宅产业，2 0 2 18)：47-49,52.接44页】上接第3 1页）路与汽运，2 0 2 1(2)：13 7-142,146.2孙振宇，皇甫楠琦，张顶立，等.大跨度隧道预应力锚固体系协同承载的压力拱效应 J.铁道标准设计，2 0 2 3,6 7(1)：10-16,2 4.3WANG X,KANG H,GAO F.Numerical study on the forma-tion of pressure arch in bolted gravel plateJl.Com-puters and Geotechnics,2021,130:103933.4谢学斌，高山，过江，等.地震动荷载下深埋巷道压力拱高度响应规律的数值模拟研究 J.黄金科学技术,2 0 2 1,2 9(2)：2 2 6-2 3 5.5邓明琪.隧道围岩压力拱拱体范围确定方法研究进展 J.四川建材,2 0 2 2,48(3):6 0-6 2.6郑颖人，邱陈瑜.普氏压力拱理论的局限性 J.现代隧道技术,2016,53(2):1-8.7唐苗，吴海科,刘远明.无衬砌隧道压力拱的形成机理研究 J.施工技术,2 0 18,47(14):2 9-3 2.8文博，赖金星，邱军领，等.松散堆积体隧道压力拱效应试验与数值模拟 J.岩土工程学报，2 0 2 1,43(9)：16 6 6-16 7 4.9唐苗，吴海科,刘远明.无衬砌隧道压力拱的形成机理研究 J.施工技术,2 0 18,47(14)：2 9-3 2.10刘金慧，屈克军，丁万涛，等.硬塑粉质黏土层深埋马蹄形隧道开挖土拱演化分析 J.人民长江，2 0 2 2,53(1)：18 9-19 7.11潘皇宋，杜广印，王坤，等.无衬砌黄土隧道压力拱模型试验及数值模拟 J.东南大学学报（自然科学版），2 0 19,49（5)：949-955.12郑康成，丁文其，金威.基于模型试验与FEM的TBM圆形隧道压力拱成拱规律 J.煤炭学报，2 0 15,40（6)：12 7 0-12 7 5.13李奎.水平层状隧道围岩压力拱理论研究 D.成都：西南交3范雪.透水混凝土在海绵城市建设中的应用价值 J.住宅与房地产,2 0 2 1(18)：155-156.4杨世海.探讨海绵城市改造中透水混凝土施工质量控制对策J.绿色环保建材,2 0 2 1(4)：13-14.5刘贞鹏，杨宇.透水混凝土路面在海绵城市建设中的研究及应用现状综述 J.居舍，2 0 19（3 6)：18 4,156.ms-EtaCoF4I_hIn5y170w_bW313KxJRE=&uniplatform=NZKPT-&language=CHS5李维红，常西栋，王乾，等.矿物掺合料对3 D打印水泥基材料性能的影响 J.硅酸盐通报，2 0 2 0,3 9（10)：3 10 1-3 10 7 3 114.6杨钱荣，赵宗志，肖建庄，等.矿物掺合料与化学外加剂对3 D打印砂浆性能的影响 J.建筑材料学报,2 0 2 1,2 4(2)：412-418.通大学,2 0 10.14王文谦.大跨度隧道围岩压力拱效应研究 D.北京：北京交通大学,2 0 18.15傅鹤林，张加兵，陈伟，等.深埋圆形毛洞隧道围岩压力拱范围研究 J.湖南大学学报（自然科学版)，2 0 18,45(7)：117-12 4.16王云飞，李长洪，郑晓娟，等.不同开挖方式地下碉室压力拱的演变机理研究 J.矿业研究与开发，2 0 0 9,2 9(3)：12-14,2 0.17徐泽沛，李夕兵.无衬砌隧道压力拱的变化规律 J.地下空间与工程学报,2 0 17,13(1)：141-145.18叶飞，韩鑫，刘燕鹏，等.隧道压力拱动态演变机制及规律分析J.地下空间与工程学报，2 0 19,15(1)：158-16 6.19邓忠富.连拱隧道开挖围岩压力拱形态演化特征研究 J.西部交通科技,2 0 2 1(12)：12 8-13 2.20杜晓丽，宋宏伟，陈杰.煤矿采矿围岩压力拱的演化特征数值模拟研究 J.中国矿业大学学报，2 0 11,40（6)：8 6 3-8 6 7.21李少华，王利，王军，等.断层破碎带的建模方法和意义 J.断块油气田，2 0 14,2 1(4)：40 9-412.22杜建明，房倩，刘翔，等.透明土物理模拟试验技术现状与趋势 J.科学技术与工程，2 0 2 1,2 1(3)：8 52-8 6 1.23张家奇，李术才，张庆松，等.基于透明土的隧道突泥破坏特征试验研究 J.中国公路学报，2 0 18,3 1（10)：17 7-18 9.作者简介：郝勇（19 8 0 一），男，博士，高级工程师，主要研究方向为岩土工程。通信作者：丁琅（19 9 8 一），男，硕士研究生，主要研究方向为岩土工程。作者简介：曾龙炜（19 8 8 一），男，本科，工程师，实验师，主要研究方向为建筑技术及建筑节能。通信作者：张燕华（19 7 1一），女，硕士，副教授，主要研究方向为市政工程/给排水。基金项目：2 0 2 1年度三明市引导性科技资助项目(2 0 2 1-S-74)7姚山，杨忠平，葛文杰，等.超高性能混凝土工作及力学性能分析 J.建筑结构，2 0 2 3,53(2)：142-147.作者简介：董赛阳（19 9 4一），男，硕士研究生，工程师，主要研究方向为混凝土3 D打印技术、预拌混凝土及预制混凝土构件数字化生产技术。