竹筋透水混凝土板的制备及其在海堤建设中的应用



竹筋透水混凝土板的制备及其在海堤建设中的应用

方思逸1，李兆恒2 ，谢 亮3，佘俊辉3

(1. 惠来县水利水电工程建设管理中心，广东 揭阳 515200；2.广东省水利水电科学研究院，广东 广州 510635；3.广州大学土木工程学院，广东 广州 510006)

摘 要：多孔混凝土具有绿化、净水、降噪等优点而备受关注，但是其内部贯通大孔的存在使得力学性能相对处于较低水平，且韧性较差，给工厂预制及现场施工带来一定的困难。该文研究了适合工程应用多孔混凝土的制备工艺，并采用竹筋对预制多孔混凝土板增强增韧。结果表明：多孔混凝土板抗压强度随着配筋率的增大而增大，但其抗折强度随配筋率的增大呈现先增大后减小趋势；该研究预制竹筋多孔混凝土已在惠来西港海堤建设中进行推广应用，并在现场工程中取得良好效果。

关键词：多孔混凝土；竹筋；预制多孔混凝土板；海堤工程

1 概述

海堤是围海工程的重要水工建筑物，可作为防浪建筑物，除承受波浪作用外，同时还用以挡潮。广东省揭阳市惠来县位于广东省东南沿海潮汕地区南部，东临汕头市潮南区，西接汕尾市陆丰，北邻普宁，南濒南海，海域面积为7 689 km2，海岸线长为109.5 km。惠来县西港海堤位于神泉镇区西南面，南邻南海，海堤线状长度为14.23 km，包括赤吟水闸～神泉港出海口段海堤和安澜桥～神泉码头段海堤两部分。西港海堤自建成以来已近50 a，由于原设计标准低，维护不够，工程老化严重。特别是近些年海堤浪溅区屡受暴雨和特大暴雨、海潮、洪潮和咸潮等冲刷侵蚀，导致岸堤存在泥沙被淘空带走的危险，已严重危及到堤防安全，不能满足本地区社会经济发展的要求。因此，必须对堤防进行加固维修。

多孔混凝土亦称为无砂混凝土或大孔混凝土，是采用特定粒径骨料作为骨架，胶凝材料作为胶结层包裹骨料表面，没有细骨料或含少量细骨料，硬化后形成的具有宏观孔隙的多孔结构[1-3]。多孔混凝土具有连续孔隙、透水性好的特性，不仅可以用于道路路面铺装，消除积水、水滑现象，改善城市的去水系统，还可以为植物提供生长空间，并且其连续孔隙使得混凝土内部和表面长满藻类、细菌等，达到绿化、净水、降噪的效果[4-6]，改善了自然生态环境，实现人与自然的和谐。

目前国内应用多孔混凝土的构件形式基本依靠外框加固模式，而且尺寸跨度有限。考虑多孔混凝土大孔贯通的性能制约了使用钢筋的可能性，从而需要另外寻求一种可靠材料对多孔混凝土进行增强增韧。本文采用竹筋对多孔混凝土板进行增强增韧，并研究了不同配筋率下竹筋增强多孔混凝土板的力学性能，提高了多孔混凝土板的韧性，最终将预制竹筋多孔混凝土板应用于惠来西港海堤的建设之中，实现工程应用。

2 原材料及试验方法

2.1 原材料

1) 水泥为广东珠江水泥厂生产的PO 42.5R普通硅酸盐水泥；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；硅灰为挪威埃肯公司硅灰；外加剂采用萘系FDN-440W缓凝高效减水剂，减水率为23.3%；沥青漆为佛山南海一海化工的斑马线牌沥青漆。主要原材料的化学组成见表1，水泥的物理性能见表2。

2) 骨料：采用连续级配碎石，采用10～25 mm的骨料以4∶6的比例混合，具体物理性能见表3。

3) 竹材：野生竹，自然风干至含水率在15%以下后采用双层沥青漆涂布，竹材的具体性能见表4。

4) 透水混凝土配合比见表5。

表1 主要原材料化学组成

材料化学组成/%SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOSO3K2ONa2O水泥20.243.567.2461.3712.560.620.07粉煤灰42.1716.6617.211.715.631.471.291.44硅灰91.361.880.630.971.420.181.320.42

表2 普通硅酸盐水泥物理性能

水泥安定性比表面积/(m2/kg)标准稠度/%凝结时间/min抗折强度/MPa抗压强度/MPa初凝终凝3d28d3d28dP.O42.5R合格37125.21451986.19.232.659.1

表3 骨料的物理性能

规格/mm表观密度/(kg/m3)紧密堆积密度/(kg/m3)紧密堆积孔隙率/%10～252560156340.52

表4 竹材的基本性能

含水率/%吸水率/%全干干缩率/%3d7d径向弦向纵向抗拉强度/MPa8.626.748.55.21.30.0751.4～81.2

表5 透水混凝土配合比

水灰比粉煤灰掺量/%硅灰掺量/%减水剂掺量/%混凝土材料用量/(kg/m3)水泥粉煤灰硅灰骨料水减水剂0.3205215040101553604

2.2 试验方法

1) 竹筋多孔混凝土试块制备：按照配比成型多孔混凝土试块，将长度为380 mm的竹筋在距离试块底面20 mm的平面上，平行长度方向居中放置，然后采用橡胶锤击实成型(分3层装，每层从四周到中部插实15次再使用橡胶锤击实)，28 d后测试强度。

2) 竹筋多孔混凝土板的抗压强度测试：采用150 mm×150 mm×150 mm标准试块，竹筋平行承压面放置，以1、2、3、4根竹筋的含量为变量(即配筋率为0.4%、0.8%、1.2%、1.6%的多孔混凝土试块)进行抗压试验，28 d后标准养护后参照GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能》测定其抗压强度。

3) 竹筋多孔混凝土板的抗折强度测试：采用100 mm×100 mm×400 mm模具按上述方法制备试样，配筋率为0%、0.9%、1.8%、2.7%，参照GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能》测定其抗折强度。

3 结果与讨论

3.1 竹筋多孔混凝土的抗压强度

竹筋多孔混凝土试块抗压强度-配筋率关系曲线如图1所示。由图1可得，当未采用竹筋增强之前，多孔混凝土的抗压强度为12.0 MPa。加入竹筋之后，随着配筋率的增大，竹筋多孔混凝土板的抗压强度随之增加，并且在配筋率小于1.2%时，抗压强度的增幅随配筋率的增加而增大，当超过1.2%时，增幅有所下降。当配筋率为1.6%，28 d抗压强度为13.4 MPa，相比于空白样品，其抗压强度提高了1.4 MPa。当配筋率<>

图1 不同配筋率的竹筋多孔混凝土28 d抗压强度

3.2 竹筋多孔混凝土的抗折强度

竹筋多孔混凝土抗折强度-配筋率关系曲线如图2所示。由图2可知，当未采用竹筋增强之前，多孔混凝土的抗折强度为2.7 MPa。加入竹筋之后，竹筋多孔混凝土的抗折强度随着配筋率的增大呈先增大后减小趋势。当配筋率小于1.8%，其抗折强度随着配筋率的增加而增加当配筋率超过1.8%后，抗折强度随着配筋率的增加而下降。因为当配筋率超过1.8%以后，竹网中的竹筋间的间距较小，大粒径骨料无法有效分布到竹筋间隙内，使得混凝土板的孔隙较多，即配筋太密导致整个试块出现了以竹筋为分界层的试块断层现象，造成竹筋多孔混凝土抗折强度的下降。

图2 不同配筋率的竹筋多孔混凝土28 d抗折强度

3.3 竹筋多孔混凝土板的制备

竹筋多孔混凝土预制板截面尺寸分别为500 mm×100 mm，板长为1 200 mm采用1.8%配筋率，即受力竹筋为10根。受力竹筋与分布竹筋均采用宽为15 mm，厚度6 mm的竹片，分布竹筋采用宽为15 mm，厚度6 mm的竹片间距为200 mm。将竹筋编织成网状，在浇筑25 mm厚的第一层多孔混凝土后铺上竹筋网，再进行继续浇筑至100 mm厚，击实平整表面，定期进行喷水养护。图3为板的配筋图，图4、图5分别为竹筋多孔混凝土现场配制图及预制竹筋多孔混凝土板成型后试样。

图3 竹筋多孔混凝土预制板配筋(单位：mm)

图4 竹筋多孔混凝土预制板构件制作

图5 竹筋多孔混凝土预制板构件表面情况

3.4 预制多孔混凝土板在惠来海堤建设中的应用

采用竹筋对多孔混凝土板进行增强增韧，并制备了大跨度竹筋多孔混凝土预制件。为实现竹筋多孔混凝土板的工程推广，开展了竹筋多孔混凝土板在惠来县海堤建设边坡支护工程中的应用工作。充分利用多孔混凝土板的整体性和可植生性，实现其良好的护坡性能。预制竹筋混凝土可作为护坡材料，起到促淤保滩的作用。如图6所示，目前在工程建设中已采用本研究的预制竹筋多孔混凝土，并在现场工程中取得良好效果。

图6 预制竹筋多孔混凝土在惠来海堤建设中的应用

4 结语

采用竹筋配筋的方式制备的多孔混凝土板具备可行性，多孔混凝土板抗压强度随着配筋率的增大而增大，但其抗折强度随配筋率的增大呈现先增大后减小趋势。在一定的配筋率下，利用竹筋对多孔混凝土进行增强增韧具备可行性。预制竹筋多孔混凝土已在惠来西港海堤建设中进行推广应用，并在现场工程中取得良好效果。

参考文献：

[1] 杨加， 周锡玲， 张胜， 等. 环保型植生多孔混凝土试验研究[J]. 混凝土与水泥制品， 2011 (10): 18-22．

[2] 王智， 钱觉时， 张朝辉， 等. 多孔混凝土配合比设计方法初探[J]. 重庆建筑大学学报， 2008，30 (3)：121-124．

[3] 李荣炜.植被型生态混凝土的制备及性能研究[D].广州:华南理工大学，2009．

[4] 祝青，陈忠兰，费忠.绿化混凝土植被护岸在河道整治中的应用[J].浙江水利科技，2005(9): 51-53．

[5] 郑木莲，陈拴发，王秉纲.多孔混凝土的收缩特性研究[J].西安建筑科技大学学报，2005，12(4):483-488．

[6] 徐飞， 肖党旗. 无砂多孔混凝土配合比的研究[J]. 水利与建筑工程学报， 2005， 3(4): 24-26．

(本文责任编辑 马克俊)

Preparation of Bamboo Reinforced Porous Concrete and Its Application in Seawall Construction

FANG Siyi1, LI Zhaoheng2, XIE Liang3, SHE Junhui3

(1.Huilai County Water Conservancy and Hydropower Engineering Construction Management Center,Jieyang 515200, China;2.Guangdong Research Institute of Water Resources and Hydropower, Guangzhou 510635, China; 3.School of Civil Engineering, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China)

Abstract：Porous concrete has the advantages of afforestation, water purification and noise reduction. However, the existence of the internal through macroporous makes mechanical properties is relatively low, and poor toughness, bring certain difficulty to the factory and site construction. In this paper, the preparation technology of porous concrete is studied using bamboo reinforcement to precast long-short concrete enhanced toughening. Results indicate that the porous concrete compressive strength increases with the increase of reinforcement ratio, but its flexural strength increases with the increase of reinforcement ratio presents the first after the trend of decrease. Bamboo precast reinforced porous concrete has been paying west port for popularization and application in the construction of seawall, and achieves good performances in the field of engineering.

Keywords：porous concrete; bamboo bar; precast porous concrete plank; seawall engineering

收稿日期：2017-03-30;

修回日期：2017-04-21

作者简介：方思逸(1970)，男，本科，助理工程师，从事水利水电工程建设管理工作。

中图分类号：TV431+.4

文献标识码：B

文章编号：1008-0112(2017)007-0043-04