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摘要：地下工程用透水混凝土作下垫层，既要保证混凝土的强度，又要保证其透水性。经过试验试验研究，发现透水混凝土在一定范围内，透水系数K、孔隙率与混凝土强度呈反比，浆体包裹厚度对孔隙成型、流动度等影响较大，通过配合比设计的改进优化，降低了水泥用量，可提升了透水混凝土性能。通过工艺试验验证，平板振动表面振捣施工可对透水混凝土影响深度，振捣效果等，可提升透水混凝土整体浇筑质量，保障混凝土强度。同时，选用适合地下工程的水泥品种对混凝土的耐久性亦能起到很好作用。
关键词：地下工程 透水混凝土 配合比设计 渗透系数 达西原理
前 言：
透水混凝土（亦称作多孔混凝土或无砂多孔混凝土），由粗骨料与水泥胶结形成，呈骨架空隙结构。目前透水混凝土较多用做人行道、停车场面层、植生透水混凝土等。通过比对研究不同水胶比情况理论孔隙率与实测孔隙率、水泥浆包裹厚度与浆体流动度间的相互关系，简化配合比设计流程，准确计算水泥浆体用量，优化了配合比设计，降低了水泥用量。同时，在施工工艺方面，通过模拟实验对比，研究表面振捣影响透水混凝土深度、透水混凝土性能等，提振了透水混凝土施工工效，提升了混凝土施工表观质量。
1.配合比设计
作为基础下部承重层，满足设计强度指标要求是透水混凝土配合比设计的首要条件。而作为基础下部渗透排水层，渗透排水性能是透水混凝土配合比设计的必要条件。
在配合设计方法方面，通过理论孔隙率、目标孔隙率、浆体包裹厚度、水灰比、水泥用量与强度之间的联系，采用体积法，优化了配合比设计，减低了水泥用量。
1.1骨料粒径与级配
骨料粒径选择直接影响透水混凝土强度、渗透性能。通过大量试验验证，当透水混凝土使用的粗大骨料粒径比重较大时，混凝土内部形成的空隙率较大，渗透性能较好，强度偏低；而相反，当配合比中使用的细小骨料粒径比重较大时，则混凝土内部的空隙率相对较低，渗透性能较差，强度较高。透水混凝土采用的骨料检测结果如下表1所示。
表1 骨料试验结果
透水混凝土骨料粒径大小与混凝土渗透性能、强度的关呈图1、图2所示。
图3水泥用量与28d抗压强度关系曲线 图4水泥用量与渗透系数关系曲线
经试验室初步模拟，上搅拌机操作现场实际模拟等大量试验后，确定透水混凝土最终配合比，如表2中所示。经最终确定的施工配合比各项性能表现突出，其具体数据如表2所示。
表2 施工配合比的性能试验
即在均匀孔隙介质中渗流流速与水力坡度的一次方成正比并与介质的性质有关。
自制渗透检测系统的可靠性、温度敏感性检测，经过试验，发现同一渗透试件在不同水温下的试验结果最大相对偏差为2.8%，平均相对偏差仅为1.7%，测量数据的完整，高重现表现，说明了仪器受偶然因素影响非常小，试验数据可靠。
2.施工工艺
2.1模拟试验
根据工程特点，在施工地点选择一空旷场地，分别支设2m*2m*0.3m，4m*4m*0.5m两种类型的模板。同时在模板内底部均匀放置100*100的立方体抗压强度试件和φ220*300圆柱体抗渗试件模具，采用平板振捣器分15s，20s，30s，45s四种情况振捣，验证混凝土分时振捣情况下混凝土强度、透水性能表现。
经过多次实验验证，在不同施工面积，同温度、同配合比、同种设备，相同操作人员作业条件下，采用平板振捣器振捣成型后（不管是300厚还是500厚），浆体包裹骨料均匀，混凝土内部孔隙呈均匀分布，无孔道堵塞，表面无松散或悬浮颗粒，总体成型效果良好，在底部也无浆体流淌集中现象出现。后期强度、渗透系数检测均符合设计规定要求。通过实验比对，得出如下几个方面的结论：
1）.透水混凝土浇筑在厚度500mm以下，采用平板振捣器时，从顶部至底部，混凝土振捣效果均良好，成孔效果明显，浆体无过分流淌集中，表面无浮动颗粒，强度、透水性能表现较好；
2）.300mm厚透水混凝土振捣时间控制在15~30s时，效果较为显著，500mm厚透水混凝土振捣时间控制在20~45s时，效果较为显著；
3）.经过试验验证，改进后的配合比（水灰比控制在0.37），上机实际操作后，各项性能表现良好，运输、振捣、浇筑过程中，混凝土性能稳定；
4）.同时，经过试验验证，从搅拌站出料至摊铺振捣成型，透水混凝土不宜摊铺过大面积，总时间控制在90分钟内；
5）.过振、欠振对透水混凝土成型，孔隙率、强度等影响较大，故在施工过程中，需要严密关注混凝土振捣工艺的运用，不得出现过振、欠振现象；
6）.较人工拍打成型，透水混凝土表面平整度质量有较大的提升。
2.2透水混凝土施工
施工前，针对这种特殊混凝土，严格进行地形测绘，特别是垂直高差较大的施工区域的地形测绘，有利于后期施工材料计划的精准提制。根据地形地貌，做好施工段的划分。避免分段面积或浇筑量过大，造成透水混凝土在布料、振捣等方面的缺陷，如成型松散，强度不足，表面颗粒浮散等。透水混凝土水平运输应根据浇筑量、浇筑时间确定，可采用小型翻斗车或自卸车，垂直运输工具多采用自制塔吊或汽车吊等。
透水混凝土运输至浇筑部位后，及时做好摊铺、平整，振捣施工。除高差较大的特殊部位，基础下部透水混凝土层应尽量做到一次成型，避免人员来回踩踏，振捣等影响混凝土浇筑质量。透水混凝土浇筑不得在雨天进行。
成型后的混凝土及时覆盖湿麻袋片（夏季）或者塑料薄膜（冬季）等，并保持混凝土湿润，养护时间不得少于14d。
3.结论
1）.中抗水泥的使用，对地下层状排水系统透水混凝土耐久性提升有较大作用，施工中应严格控制硅酸三钙、铝酸三钙含量；
2）.浆体含量应严格控制，搅拌站制备混凝土时应严格控制水灰比，严格按照配合比进行操作；
3）.骨料原材料强度应符合设计强度要求，粒径、级配、针片状含量、含泥量等应严格按照图纸设计、规范要求执行，含泥量超标时，严重影响混凝土性能指标；
4）.地下层状排水透水混凝土渗透系数的保证与浆体含量成反向趋势，强度与浆体含量成正向趋势，地下基础层状排水系统透水混凝土最优水灰比宜控制在0.35~0.40之间；
5）.较大厚度，特别是1m以上透水混凝土施工时，应做好施工部署，划分施工段应考虑分段操作面，混凝土凝结以及层间操作影响，避免因施工问题造成透水混凝土性能降
参考文献
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作者简介：郭慧初，身份证号：430911198206194811
论文作者:郭慧初
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/1
标签：混凝土论文; 透水论文; 强度论文; 骨料论文; 孔隙论文; 性能论文; 粒径论文; 《建筑学研究前沿》2018年第21期论文;