透水混凝土的試驗(yàn)研究及工程應(yīng)用

申請(qǐng)免費(fèi)試用、咨詢電話：400-8352-114

摘要：透水混凝土又稱(chēng)為無(wú)砂混凝土。它由膠凝材料、粗骨料、水和外加劑按照一定的比例拌合而成。由于透水混凝土硬化后水泥石中存在著較大的孔洞，具有良好的滲透性能，可緩解城市的“熱島效應(yīng)”，吸聲降噪，有效改善城市的熱環(huán)境，北京奧林匹克公園中心區(qū)域綠化工程項(xiàng)目即采用了透水混凝土。本文從水泥性能、粗骨料、水灰比、細(xì)骨料摻量等幾個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，研究了以上幾個(gè)因素對(duì)透水混凝土性能的影響。 

關(guān)鍵詞：透水混凝土；骨料；水灰比；空隙率  abstract: pervious concrete, also known as non-sand concrete, is mixed by cementitious material, coarse aggregate, water and admixtures in accordance with a certain proportion. due to large holes in hardened cement paste of the permeable concrete, it has a good permeability, which can alleviate the urban “heat island” effect, reduce noise, and effectively improve the urban thermal environment. therefore, it has been applied in the greening project of the central area of beijing olympic park. in the paper, the comparative tests from the cement performance, coarse aggregate content, water-cement ratio content, fine aggregate content are be presented, as well as the research on the impacts of the performance of pervious concrete from the above content factors.  key words: pervious concrete; aggregate; water-cement ratio; porosity  中圖分類(lèi)號(hào)：tu377文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：2095-2104（2012）  1 引言  城市道路、人行道、廣場(chǎng)等城市設(shè)施無(wú)論是在設(shè)計(jì)還是在施工上，歷來(lái)都強(qiáng)調(diào)要求混凝土密實(shí)、不透水。這種觀念在我國(guó)諸多建設(shè)領(lǐng)域被廣泛接受，殊不知這種不透水地面會(huì)給城市環(huán)境帶來(lái)很多危害，其中最為典型的是造成了城市的“熱島效應(yīng)”[1]。因此，開(kāi)發(fā)應(yīng)用一種適合于路面工程的透水混凝土顯得尤為重要和緊迫。透水混凝土具有良好的透氣性和透水性，可用于鋪筑路面工程，對(duì)改善環(huán)境降低路面噪音和提高行車(chē)舒適性均具有良好的效果，屬于一種環(huán)保型綠色的建筑材料，它能擴(kuò)大城市的透水、透氣面積，對(duì)調(diào)節(jié)城市空氣的溫度和濕度，維持地下土壤的水位和生態(tài)平衡具有重要作用[2,3]。我國(guó)在近幾年對(duì)透水混凝土進(jìn)行了一定的研究，但在實(shí)踐工程中的應(yīng)用還是非常有限。本研究選用單粒級(jí)的粗集料構(gòu)建混凝土強(qiáng)度架，以一定量水泥漿作為包敷潤(rùn)滑材料，添加適量水及其他輔料，拌制而成透水混凝土，研究其特性，并應(yīng)用到工程實(shí)踐中去。  2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[4,5]。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。透水混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型示意圖如圖1所示。[]  根據(jù)結(jié)構(gòu)模型示意圖可知，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。  圖1 透水混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型示意圖  3 試驗(yàn)配制  3.1 原材料的品種與選擇  3.1.1 水泥  在透水混凝土中，水泥石與骨料界面的粘結(jié)強(qiáng)度是混凝土的最薄弱環(huán)節(jié)， 是決定混凝土強(qiáng)度的關(guān)鍵因素，因此水泥的選擇尤為重要，透水混凝土應(yīng)采用強(qiáng)度較高的普通硅酸鹽水泥。水泥的用量以漿體剛能完全包裹骨料的表面為最佳，不宜出現(xiàn)流漿和滴漿現(xiàn)象，形成一種均勻的水泥漿膜層，如水泥用量過(guò)大會(huì)形成不透水的水泥層，減小孔隙率，影響透水效果，同時(shí)還會(huì)增加成本，造成水泥石收縮量增大，容易開(kāi)裂，使混凝土的強(qiáng)度反而降低。本研究中采用的水泥具體性能見(jiàn)表1：    表1 北京某水泥廠生產(chǎn)po42.5水泥    3.1.2粗骨料  粗骨料是透水混凝土的結(jié)構(gòu)骨架，骨料粒徑大小的選擇要根據(jù)工程實(shí)際情況而定。從理論上分析骨料粒徑越小，其比表面積越大，所形成的結(jié)構(gòu)骨架單位體積內(nèi)骨料顆粒之間接觸點(diǎn)數(shù)量越多，膠結(jié)面積越大，混凝土強(qiáng)度越高，透水性能會(huì)降低；骨料粒徑越大，比表面積越小，所形成的結(jié)構(gòu)單位體積內(nèi)骨料顆粒之間接觸點(diǎn)數(shù)量減少，膠結(jié)面積小，從而可提高透水性，但會(huì)降低強(qiáng)度。使用連續(xù)級(jí)配骨料，骨料之間填充效果良好，混凝土孔隙率會(huì)降低，強(qiáng)度較高；單粒級(jí)骨料配制的透水混凝土，骨料顆粒間缺乏級(jí)配石的填充，因而，孔隙率較大，強(qiáng)度偏低。本試驗(yàn)中采用5-25mm、5-16mm及10-16mm三種粒級(jí)的骨料配制透水混凝土。骨料性能見(jiàn)表2。  表2 河北某砂石廠骨料性能    3.2 試驗(yàn)過(guò)程  3.2.1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，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。  表3 不同骨料粒級(jí)對(duì)透水混凝土性能的影響    注：配合比是材料用量之間的質(zhì)量比  表3表明在相同配合比時(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。  3.2.2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。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。  表4：不同水灰比對(duì)透水混凝土性能影響    注：配合比是材料用量之間的質(zhì)量比  通過(guò)對(duì)多組試塊的試壓比較，驗(yàn)證得知透水混凝土類(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。