透水混凝土的性能分析及工程應(yīng)用

符耀亨

摘 要：透水性混凝土作為一種生態(tài)型環(huán)?；炷?，在路面施工中得到了廣泛應(yīng)用。它具有較高的強(qiáng)度和良好的透氣、透水性。本文對(duì)其特性、配合比設(shè)計(jì)和基本的物理力學(xué)性能進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)研究，利用體積法進(jìn)行透水混凝土的配合比設(shè)計(jì)，通過(guò)以水灰比、目標(biāo)孔隙率、集料級(jí)配和礦物摻合料為因數(shù)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，獲得了最佳配合比；最后對(duì)透水混凝土的透水性能進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：透水混凝土；配合比設(shè)計(jì)；透水性

引言

透水混凝土起源于荷蘭，后在歐美地區(qū)廣泛使用，而在我國(guó)尚屬較新型的路面材料。透水混凝土具有較大的滲透能力，使雨水能夠滲入地層。國(guó)內(nèi)很多大中城市對(duì)透水混凝土的關(guān)注程度日益增加。多地區(qū)的地方標(biāo)準(zhǔn)中，已將滲透性作為檢測(cè)檢測(cè)路面質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。隨著各地城市化進(jìn)程的加快，人們環(huán)保生態(tài)意識(shí)的提高，以及相關(guān)政策和規(guī)范的出臺(tái)，透水混凝土將更廣泛的用于城市道路的新建和改造。

1透水混凝土的結(jié)構(gòu)特征

透水混凝土主要是由水、水泥、粗骨料組成的，采用單粒級(jí)粗骨料作為骨架，水泥凈漿或加入少量細(xì)骨料的砂漿薄層包裹在粗骨料顆粒的表面，作為骨料顆粒之間的膠結(jié)層。骨料顆粒通過(guò)硬化的薄層水泥漿膠結(jié)而形成多孔的堆積結(jié)構(gòu)，因此混凝土內(nèi)部存在著大量的連通孔隙，且多為直徑超過(guò)l.0mm的大孔。透水混凝土具有高透水性、高承載能力、易維護(hù)性、抗凍融性、耐用性、高散熱性、良好的裝飾效果等特性。透水混凝土受力時(shí)通過(guò)骨料間的膠結(jié)點(diǎn)傳遞力的作用，由于骨料本身的強(qiáng)度較高，水泥凝膠層很薄，水泥凝膠體與粗骨料界面之間的膠結(jié)面積小，其破壞特征是骨料顆粒間的連接點(diǎn)處被破壞，因此在保證一定空隙率的前提下，增加交接點(diǎn)的面積，提高交接層的強(qiáng)度是提高透水性混凝土強(qiáng)度的關(guān)鍵。

2 原材料選擇

透水混凝土的強(qiáng)度與水泥的活性、品種、數(shù)量至關(guān)重要。所以，透水混凝土要求采用強(qiáng)度較高、混合材料摻量較少的水泥，本實(shí)驗(yàn)選用水泥標(biāo)號(hào)在42.5級(jí)以上的水泥。

骨料粒徑大小是根據(jù)透水混凝土結(jié)構(gòu)的厚度和強(qiáng)度來(lái)決定，通常所選粒徑不可以很大。粗骨料粒徑較小時(shí)，顆粒間的接觸點(diǎn)增多，透水混凝土的強(qiáng)度就會(huì)提高。骨料粒徑愈小，骨料的比表面積愈大，需用的水泥漿數(shù)量增多，混凝土內(nèi)的連通空隙就會(huì)被填充密實(shí)，透水性能降低。為保證透水性和一定的強(qiáng)度，選擇的骨料粒徑為5-25mm、5-16mm及10-16mm三種粒級(jí)的骨料配制透水混凝土。

粉煤灰作為摻合料可以填充集料孔隙，增加混凝土密實(shí)度，取代部分水泥降低工程造價(jià)并改善混凝土的拌合物的施工和易性，減少離析。

3 試驗(yàn)過(guò)程分析

3.1骨料對(duì)透水混凝土影響

本試驗(yàn)過(guò)程中，選用三種不同粒徑的粗骨料，研究了骨料粒徑對(duì)透水混凝土性能的影響，在相同配合比時(shí)幾種不同粒徑骨料配制出的透水混凝土性能指標(biāo)，從表中數(shù)據(jù)可看出：粗骨料粒徑級(jí)配直接影響到了透水混凝土的相關(guān)性能，連續(xù)級(jí)配骨料配制的透水混凝土孔隙率較低，填充相對(duì)密實(shí)，強(qiáng)度相對(duì)較高；單級(jí)配骨料填充性相對(duì)較差，混凝土孔隙率較高，而強(qiáng)度相對(duì)較低。因而，在配制透水混凝土?xí)r，可以根據(jù)實(shí)際工程需要，合理選擇骨料級(jí)配。

3.2不同水灰比試驗(yàn)

本試驗(yàn)研究相同骨料用量，不同水灰比對(duì)透水混凝土性能的影響。通過(guò)試驗(yàn)得知透水混凝土類(lèi)同常規(guī)混凝土，水灰比是決定強(qiáng)度的一個(gè)重要因素，隨水灰比降低，強(qiáng)度逐漸提高，但透水混凝土試塊離散性較大，試塊成型過(guò)程及成型方式對(duì)試塊后期的強(qiáng)度有很大影響，同時(shí)透水混凝土的施工過(guò)程對(duì)其成型后的透水性及強(qiáng)度也會(huì)產(chǎn)生較大影響，施工過(guò)程中應(yīng)該根據(jù)實(shí)際工程特點(diǎn)制定施工方案。

窗體底端

窗體頂端

3.3 適當(dāng)摻入細(xì)骨料，對(duì)透水混凝土進(jìn)行配比試驗(yàn)

透水混凝土由于孔隙率較大，強(qiáng)度偏低及強(qiáng)度離散性較大是透水混凝土的弱點(diǎn)，為了改善其性能，試驗(yàn)摻入一定量細(xì)骨料，研究了引人細(xì)骨料對(duì)透水混凝土的影響。在水灰比一定的情況下，摻入細(xì)骨料后骨料間填充良好，導(dǎo)致混凝土空隙率明顯降低，但力學(xué)性能明顯有改善，摻入細(xì)骨料配制的混凝土工作性能也有改善，有一定流動(dòng)性，改變了粗骨料透水混凝土干硬性的特點(diǎn)。

3.4試驗(yàn)結(jié)論

⑴骨料級(jí)配直接影響到透水混凝土的透水性及力學(xué)性能，骨料級(jí)配連續(xù)性決定混凝土內(nèi)部的填充性，應(yīng)根據(jù)工程需要，選擇合理的骨料粒徑。

⑵水泥漿量是影響透水混凝土強(qiáng)度的一個(gè)重要因素，在相同骨料時(shí)，水灰比越小，混凝土強(qiáng)度越高，透水性越差。

⑶透水混凝土可以摻入一定量細(xì)骨料，對(duì)透水性有一定影響，但會(huì)改善透水混凝工作性能。

4 透水混凝土在工程中的應(yīng)用

某工程水混凝土澆筑于綠化工程水系，工程部位是仿木地板平臺(tái)墊層，混凝土澆筑后壓平，在混凝土上鋪設(shè)仿木地板。該工程項(xiàng)目作為體現(xiàn)綠色奧運(yùn)主題的項(xiàng)目之一，須做到質(zhì)樸、美觀，與周?chē)G景及水系融為一體，混凝土強(qiáng)度大于20MPa，空隙率10%～15%。工程選用5-16mm粒級(jí)骨料，水灰比0.35，單方水泥用量、碎石用量分別為400kg和1600kg，并摻用一定比例的外加劑，配制C20透水混凝土，由混凝土攪拌站集中攪拌。

4.1 攪拌

采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，考慮要在骨料表面形成穩(wěn)定均勻的水泥漿層，攪拌時(shí)先往骨料中加入部分水進(jìn)行攪拌，使骨料表面潤(rùn)濕，骨料表面均被潤(rùn)濕后再加水泥拌和，形成包裹骨料表面的水泥粉殼，最后加人剩余水量的水?dāng)嚢杈鶆?。該攪拌順序能使混凝土骨料表面易形成厚度均勻的水泥漿層，沒(méi)有水泥漿下滴現(xiàn)象， 以保證必要的強(qiáng)度和透水性。為了保證水泥漿能夠均勻地包裹在骨料上，攪拌時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)。同時(shí)在攪拌過(guò)程中，降低單盤(pán)混凝土攪拌量，以保證混凝土攪拌更加均勻，使?jié){體均勻分散在骨料上。

4.2 運(yùn)輸

在實(shí)踐中，采用混凝土罐車(chē)運(yùn)輸透水混凝土存在一定問(wèn)題，由于透水混凝土不具有常規(guī)混凝土的流動(dòng)性，因而，在工地卸料時(shí)存在一定難度，研究后決定在該工程中采用自卸貨車(chē)運(yùn)輸透水混凝土，貨車(chē)必須保證箱體密封良好，防止水泥漿體遺灑。如采用攪拌罐車(chē)運(yùn)輸，則要減少單次運(yùn)輸方量，降低罐車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)荷，每次運(yùn)輸2-4方混凝土為宜。

4.3 澆筑

透水混凝土是干硬性的混凝土，在澆筑前，宜用水濕潤(rùn)基層，防止混凝土水分流失。由于透水混凝土中水泥漿量有限，只能包裹骨料顆粒，在澆筑時(shí)采用專(zhuān)用低頻振動(dòng)壓實(shí)機(jī)或滾動(dòng)壓實(shí)機(jī)，振動(dòng)壓實(shí)過(guò)程中輔以人工補(bǔ)料及找平，混凝土表面壓實(shí)抹平即可，過(guò)量振動(dòng)會(huì)使水泥漿體下沉，破壞混凝土結(jié)構(gòu)均勻性，并在底部形成不透水層，影響透水效果。

4.4 養(yǎng)護(hù)

透水混凝土由于存在大量孔隙，易失水，干燥很快，所以早期養(yǎng)護(hù)非常重要，澆筑后用塑料簿覆蓋表面，并定時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間根據(jù)工程實(shí)際情況及氣候條件而定，一般不少于14天，在混凝土達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度前，做好實(shí)體保護(hù)工作，防止踐踏、磕碰造成骨料脫落，影響外觀及整體效果。

5結(jié)束語(yǔ)

透水性混凝土作為一種新生材料，具有很大的研究空間，值得相關(guān)人士進(jìn)行深入探討。通過(guò)對(duì)透水性混凝土路面材料制備與性能的分析，為其實(shí)際應(yīng)用提供可靠依據(jù)；同時(shí)，在此基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)透水性混凝土生態(tài)環(huán)境效益的研究，進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，不斷拓展透水性混凝土的功能，為其廣泛應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，透水性混凝土研究將會(huì)越來(lái)越深入，應(yīng)用越來(lái)越普遍。

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