透水混凝土配方及施工方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于混凝土技术领域，尤其涉及透水混凝土配方及施工方法。
【背景技术】
[0002]透水性混凝土路面材料属于环保型、生态型混凝土材料，具有透水性和透气性，其基本组成材料与普通混凝土材料没有本质的区别。所不同的是普通混凝土总是想方设法减少孔隙率，以使其密实，达到高强度及高耐久性的目的，而透水性混凝土通过采用特殊的材料配方，在满足路面使用性能要求的同时，能实现其结构多孔且连续的特点，使其具有良好的透水性。在集中降雨的时候，雨水可以通过连通孔隙及时渗入地下，达到迅速排水及补充地下水资源的目的，配以相应的雨水收集设施，还可以节约水资源。
[0003]欧美等发达国家基本上在30年前开始研究开发透水地面材料，并将其应用于广场、步行街、道路两侧和中央隔离带、公园内道路以及停车场等。
[0004]为试验无细集料透水混凝土的排水特性，1970年英国工程师们曾采用整层摊铺的办法，在诺丁汉郡铺筑了一段长183m的复合式路面试验段。最初试验路段工作性能良好，然而10年后，试验路段被认为是失败的，某些因素(如冻融循环和水力抽吸，或这两者的结合)是造成路面破坏的可能原因，加之路段位于农村，使无细集料混凝土的孔隙被土粒堵塞，路面积水，最终导致表面松散剥落。
[0005]1979年美国研制出28天抗压强度为26.2MPa的无砂多孔混凝土，其透水系数为1.6mm/s。这种透水混凝土采用了 I型波特兰水泥，不含细集料，采用粒径为6?12.5mm的单粒级粗集料，集灰比为3:1，同时掺入了引气剂和一种水性环氧丙烯酸乳剂，以提高混凝土的强度和抗冻性，无砂多孔混凝土具有良好的透水性，同时又能满足强度要求。从20世纪80年代开始，美国出现了专门的透水混凝土搅拌站，对混凝土实行商业供应。
[0006]1987年美国在降雨量少的地区都使用了透水混凝土，主要铺筑场所是停车场、轻车道和市中心街道。这些透水混凝土孔隙率为15 %?25 %，抗压强度为14.0?17.5MPa。美国预拌混凝土协会实验室将透水混凝土放置到室外进行冻融循环试验，与室内每天五次冻融的试件对比。结果表明，室内的试件受到破坏，而室外透水混凝土却完好无损。
[0007]在法国已广泛应用透水混凝土来进行路边排水和路面透水。Missoux和Merrien的研究表明，孔隙率为15%?30%的透水混凝土的28天抗压强度一般低于14MPa，渗透率分别为每平方米每秒2.1m3和2.9m3。另外，法国60%的网球场地面都采用了透水混凝土铺装。除此之外，透水混凝土还用在护坡绿化带方面，对河道两岸的生态环境起到了良好的保护作用。
[0008]20世纪70年代后期，日本为解决因抽取地下水引起地基下沉等问题，提出了 “雨水的地下还原政策”，着手开发透水混凝土铺装，并研究了透水混凝土铺装材料的透水系数与孔隙和强度的关系。1987年日本研究者申请了透水混凝土路面材料专利，他们在胶结材料中掺加了高分子树脂和微细骨料来制备透水混凝土。
[0009]进入20世纪90年代以来，日本对透水混凝土的研究比较深入，不仅研究了制备的原理、物理力学性能，在制备工艺和试验方法上也做了很多铬到的研究工作。例如提出的填充状态理论模型、混凝土制备技术、用摄像法配合计算机的图像处理计算平面孔隙率的方法、抗压强度和抗折强度与水胶比、流动性的关系、本构关系模型等都居国际本领域研究的前列，特别是将解析方法也应用于透水混凝土的研究，使理论研究到了新的高度。
[0010]日本对透水混凝土研究和应用的另一个特点是将其应用于能改善生态环境的各个方面，除了路面铺装之外，应用于河流的堤岸、水渠和道路的护坡、河流、海洋生物的栖息环境以及水质的净化等，因此被称为环境友好混凝土。
[0011 ]日本不仅在透水混凝土研究方面走在前列，在应用技术开发和成套化方面也达到目前的世界领先水平，无论在透水混凝土承载路面的铺设和道路、堤岸护坡的透水混凝土铺装上，都实现了工业化生产和大型机械的高效、全机械施工。
[0012]在我国的传统文化中，天人合一、人与自然和谐的生态理念占有很重要的地位，这在自古以来的建筑和园林的建设中都得到了体现。近些年，在党中央提出的科学发展观的指导下，人与自然和谐的理念已经成为全社会的共识，透水混凝土得到空前的重视，国内一些大学、企业和科研院所开展了透水混凝土的研究工作，其研究内容包括混凝土的配合比、混凝土制备和混凝土性能以及制品等。
[0013]国内对透水混凝土的发展，例如:长安大学等对透水混凝土的物理力学和路用性能进行了一系列的试验研究，有比较丰富的成果。中建材工程研究中心对透水混凝土的制备原理的技术，透水混凝土的性能、检测方法和施工技术都进行了深入的研究，有多项发明专利，制备的透水混凝土 28天抗压强度达到44.SMPa，抗折强度达到8.4MPa，抗冻融循环达至IJD200。
[0014]工程应用方面，已有众多的工程采用了透水混凝土路面，例如，比较大规模采用露骨料透水混凝土路面工程实例中，有北京奥运工程，采用总铺装面积超过10万m2露骨料透水混凝土路面，在上海世博会建设工程也采用了超过10万m2露骨料透水混凝土，西安大明宫工程的公园和景观广场设计有30多万m2露骨料透水混凝土路面，西安世界花卉博览会景观工程设计超过20万m2的透水路面等，中小规模的应用更是数不胜数。
[0015]总的来看，与国外比起来，我国的透水混凝土研究与应用发展尚不平衡，主要表现在以下几个方面:
[0016]1、对透水混凝土的成分研究还不够深入，对物理力学性能和耐久性以及本构关系的研究还缺乏系统性。
[0017]2、工业化生产和大型机械化施工与国外相比差距较大，目前仍以人工和小型机械为主，混凝土仍是以现场制备为主，还未实现工业化生产。
[0018]3、对混凝土的施工方法比较单一，和普通混凝土的施工方法相同没有任何区别。
【发明内容】
[0019]本发明要解决的问题是我国现有的透水混凝土成分比较简单，使用效果不佳，对混凝土的施工方法比较单一，和普通混凝土的施工方法相同没有任何区别。
[0020]为了解决上述技术问题，本发明提供如下方案:透水混凝土配方，由以下重量原料的组分组成:水泥260?440、二级粉煤灰90?150、矿渣粉90?160、碎石1500?1650、水、胶凝材料、石灰混凝土增强剂、聚羧酸减水剂、无机矿物氧化物颜料和油性树脂罩面剂，其中水和石灰的混合比例为0.25?0.40，其中水和胶凝材料的混合比例为0.25?0.40。
[0021]进一步，所述胶凝材料为水泥、二级粉煤灰和矿渣粉的混合物，其混合比例为3:1.5:lo
[0022]进一步，其优选为所述水泥300、二级粉煤灰120、矿渣粉100、碎石1600、水、胶凝材料、石灰混凝土增强剂、聚羧酸减水剂、无机矿物氧化物颜料和油性树脂罩面剂，其中水和石灰的混合比例为0.3，其中水和胶凝材料的混合比例为0.3。
[0023]进一步，所述油性树脂罩面剂为丙烯酸树脂。
[0024]进一步，透水混凝土的施工方法，包括以下步骤:第一步，拌制，先将水泥、二级粉煤灰120、矿渣粉100搅拌30s，然后加入混凝土增强剂和无机矿物氧化物颜料搅拌60s，最后加入水和聚羧酸减水剂搅拌120s出料;第二步，浇筑，先清理路基，不平整处应加以修平。在基层宽度、表面平整度和压实度都符合要求的前提下，浇筑前路基必须先洒水润湿，再进行浇筑;第三步，摊铺，透水混凝土拌合物运到现场后，及时摊铺;第四步，养护，摊铺成型完成之后及时用塑料薄膜覆盖其表面，一天之后洒水养护。每天至少养护2次;第五步，伸缩缝切割，混凝土养护3天后进行接缝和切缝，切缝后应立即进行冲洗;第六步，油性树脂罩面，添加油性丙烯酸罩面。
[0025]进一步，所述第五步中接缝时选用聚氨酯类和氯丁橡胶类材料。
[0026]本发明的有益技术效果是:利用碎石的级配原理，调整其透水混凝土的孔隙，用聚羧酸减水剂降低水胶比及添加增强剂增加透水混凝土的强度，这样又能满足强度及透水性要求。利用上述施工方法使路面密实，骨料粘结牢固，表面平整，提高施工速度，有效地保证工程质量。
[0027]透水混凝土地面区域环境带来良好的生态效应，它是保持生态性循环的重要基础之一。纯粹以人工建设的工程治理污染，并不是最佳方式，投入巨额资金，也不仅是控制一时的污染，只有遵循自然法则，利用自然规律，才可获得较好的生态效益和经济效益。在建设区域内保持一定的透水地面，对提高区内环境容量，保持良好生态环境有着重要作用，因此，有必要更多地关注地面透水率在城市生态环境中的作用，以此作为城市生态指标之一和城区建设控制指标，对构建人与自然和谐社会有着重要意义。
[0028]利用透水混凝土取代普通混凝土，用透水混凝土地面给环境带来良好的生态效应，它是保持生态良性循环的重要基础之一。纯粹以人工建设的工程治理污染，并不是最佳方式，投入巨额资金，也