植生型生态混凝土目标孔隙率选定为30%, 骨料粒径采用15~20mm, 试验分别采用振动成型、插捣成型、拍打成型3种方法分别成型试件, 其中:振动成型采用混凝土振动台15s;插捣成型采用铁钳分2层各插捣30次;拍打成型采用铁锹面拍打5次。采用Light Speed 64排128位螺旋CT对不同成型方式的混凝土试件进行断层扫描, 每5mm进行一次断层扫描, 得到一组平面影像, 研究不同成型方式对混凝土内部孔隙率的影响, 将扫描图转换成JPG格式图片后, 利用Matlab对图片进行黑白二值处理, 具体流程如图1所示。采用IPP采集、统计各层平面孔隙率, 图像处理结果如图2所示。测试其28d强度、孔隙率, 结果如图3所示。

分析图2可得, 插捣成型与拍打成型的植生型生态混凝土具有相类似的孔隙结构, 混凝土上部与下部孔隙结构较为均一, 即未出现沉浆现象, 是较为理想的成型方式;振动成型的混凝土试件, 上部孔隙率与下部差异很大, 试件下部孔隙率急剧下降, 即出现了沉浆现象, 严重影响混凝土植生效果与透水效果。

分析图3可得, 在配合比相同的情况下, 成型方式不同, 混凝土强度及孔隙率有差异。植生型生态混凝土强度依次为:拍打成型>插捣成型>振动成型, 孔隙率依次为:插捣成型>拍打成型>振动成型, 说明振动使得混凝土更加密实, 但由于沉浆现象, 使得其混凝土骨料浆体包裹较少, 导致其强度反而降低。

通过上述分析建议施工中禁止采用振动成型, 一方面导致混凝土上部浆体过少, 影响混凝土强度, 另一方面混凝土底部闭塞, 影响植生效果及透水效果。从施工方便的角度考虑, 建议采用拍打成型。

省道353仪征段全线分为2段, 其中第1段规划省道307至省道333路段;第2段为省道333至仪征六合交界段, 近期按照设计时速80km、二级公路标准建设, 路基宽15m。第2段部分路段采用植生型生态混凝土边坡防护形式。

植生型生态混凝土在道路边坡防护工程中的应用一般分为以下步骤:坡面整平→隔框预制→隔框施工→拌合→运输→浇筑→养护→覆土植生。

各过程施工要点及控制要素如下。

1) 坡面整平根据设计坡比, 进行测量放线, 然后进行削坡并精整坡面。开挖多余土方运出场外指定位置。在开挖过程中, 经常校核测量开挖平面位置、水平标高、控制桩号、边坡坡度等是否符合施工图纸要求。

2) 隔框预制道路边坡具有一定坡度, 植生型生态混凝土不宜直接摊铺浇筑, 需预先制作混凝土边框, 易于植生型生态混凝土浇筑、整平, 如图4所示。主要注意: (1) 隔框预制一般采用P·O32.5普通硅酸盐水泥, 配合比参照一般水泥混凝土; (2) 隔框尺寸10cm×10cm×75cm左右为宜, 尺寸太小导致施工量增加, 尺寸太大导致其容易断裂; (3) 边框中部一般设计排水孔 (直径2cm为宜) 。

3) 隔框施工坡面修整验收合格后, 即可进行隔框施工。先进行施工测量放样, 顺堤线方向, 每隔20m布置一个控制断面, 在每个断面的坡脚、中部、坡顶部位分别打桩, 并标出垫层和护坡厚度及坡脚、坡顶角的位置, 用尼龙线拉紧。当坡度较缓, 可直接按照工程线摆放;当坡度较陡, 直接摆放容易滚落, 可采用铁钎暂时固定, 待周围摆放完毕, 可收回铁钎。

4) 拌合植生型生态混凝土的拌合, 需要根据现场施工条件而定, 主要有现场小型强制式搅拌机、拌合楼。 (1) 搅拌时按物料的规定比例及投料顺序将物料投入搅拌机, 先将胶结料和碎石搅拌约30s后, 使其初步混合, 再将规定量的水分2~3次加入继续进行搅拌1.5~2min。视搅拌均匀程度, 可适当延长机械搅拌的时间, 但不宜过长时间搅拌。 (2) 当天气气温较高、运输距离较远时, 需适当增加水灰比或减水剂用量, 从而保证施工质量。

5) 运输植生型混凝土属干性混凝土料, 其初凝快, 一般根据气候条件控制混合物的运输时间, 运输一般控制在10min以内。

6) 浇筑混凝土浇筑前, 路基必须先用水湿润, 否则透水混凝土快速失水会减弱骨料间的黏结强度。然后将拌合好的透水混凝土在边框内部铺匀实, 在浇筑过程中采用平板拍打密实以及平整, 如图5所示。

7) 养护植生型生态混凝土由于存在大量的孔洞, 易失水, 干燥快, 所以养护非常重要, 尤其是早期养护, 要注意避免水分大量蒸发, 应采用土工布或彩条布及时覆盖, 以保证湿度和水泥充分水化。洒水养护时不宜用压力水柱直冲混凝土表面, 以免带走水泥浆影响强度。覆盖浇水养护应符合下列规定: (1) 覆盖浇水养护应在混凝土浇筑完毕后的12h内进行; (2) 混凝土的浇水养护时间, 对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土, 应≥7d; (3) 浇水次数应根据能保持混凝土处于湿润状态来决定。

8) 覆土植生待混凝土硬化固结后, 可采用2种撒布方式: (1) 覆土→撒草种→覆土:先覆土1cm左右, 再均匀撒播草种, 然后覆1层0.5cm厚的土; (2) 土壤草种拌合撒布。播撒初期需每天洒水, 保证草种发芽率。覆土植生效果如图6所示。

通过CT扫描法研究植生型生态混凝土不同工艺成型效果, 并根据353省道文昌西路西延段工程现场施工, 并结合以往类似工程施工经验, 得到以下结论:

1) 振动成型法导致严重沉浆现象, 造成混凝土强度降低, 拍打成型可有效避免沉浆, 现场施工较为方便。

2) 植生型生态混凝土在道路边坡防护工程中应用一般流程为:坡面整平→隔框预制→隔框施工→拌合→运输→浇筑→养护→覆土植生, 混凝土拌合及浇筑过程直接决定混凝土施工质量, 工程实践得到的技术要点控制措施可为类似工程提供参考。