特種混凝土--大孔透水混凝土

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透水混凝土通常定義為一種含有較多粗集料、微量或無細(xì)集料且無足量水泥的混凝土材料。   透水混凝土是一種多孔混凝土,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用特定粒徑骨料作為骨架,膠結(jié)材料包裹在粗骨料顆粒的表面,作為骨料顆粒之間的膠結(jié)層,形成骨架-孔隙結(jié)構(gòu)的多孔材料, 其內(nèi)部含有較多的相互連通的孔隙,與普通混凝土相比,具有良好的透水、透氣性。 



  一、             強(qiáng)度及透水性

透水混凝土與普通混凝土相比不僅孔隙率大，而且孔徑也較大，骨料之間是靠一定強(qiáng)度的膠結(jié)材料粘結(jié)在一起，骨料與漿體的接觸面積明顯比普通混凝土小，是典型的點(diǎn)接觸，因此普遍而言，透水混凝土強(qiáng)度相對(duì)比較低。 

透水混凝土強(qiáng)度與骨料粒徑和膠結(jié)材料的強(qiáng)度及其用量的多少有關(guān)。在同等條件下，骨料粒徑越小，透水混凝土中粘結(jié)點(diǎn)相應(yīng)的增多，從而強(qiáng)度增加，反之骨料粒徑越大，透水混凝土強(qiáng)度越低；對(duì)于同一粒徑骨料配制的透水混凝土，其膠結(jié)材料強(qiáng)度越高，其自身的強(qiáng)度就越高，同時(shí)膠結(jié)材料的用量越多，透水混凝土強(qiáng)度也越高，但其孔隙率要相應(yīng)降低，容易影響到其孔的連通性，進(jìn)而影響其透水系數(shù)。   透水混凝土的膠結(jié)漿體存在一個(gè)最佳稠度，稠度過小，透水混凝土?xí)蚋稍锒鴶嚢璨痪鶆?，集料表面包裹不完全，影響集料顆粒間的粘結(jié)，從而影響強(qiáng)度的提高。反之，如果稠度過大，漿體就可能把透水混凝土中的部分孔隙堵死，形成致密的漿體層，影響孔的連通性，不僅降低了透水性能，也不利于整體強(qiáng)度的提高。   因此，在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，既要考慮獲得較大的透水系數(shù)，即大的孔隙率，又要考慮滿足較高的強(qiáng)度要求。而同時(shí)控制好這兩點(diǎn)，關(guān)鍵在于確定好膠結(jié)材料的用量以及膠結(jié)漿體的稠度。在制備透水混凝土?xí)r應(yīng)首先保證混凝土的透水性，再采取措施提高透水混凝土強(qiáng)度，這才是一個(gè)兩全其美的方法。   二、             生態(tài)效益：

我國(guó)城市市內(nèi)住宅、工廠及公共建筑占全市總面積的50%，人工鋪設(shè)的道路約占全市總面積的7%-15%，特大城市道路的覆蓋率可能超過20%，它們合計(jì)占全市總面積的比例相當(dāng)大，北京非透水地面比例約為77%，上海非透水面積更是高達(dá)80%以上，世界上的主要城市非透水面積大都在50%以上，這使得城市面臨一系列生態(tài)問題。   透水混凝土是一種生態(tài)混凝土，它能夠減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)、與自然環(huán)境協(xié)調(diào)共生，為人類構(gòu)造舒適的生活環(huán)境，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ★能夠有效的緩解城市漬水。由于屋面、混凝土等密實(shí)非透水表面降雨量的90%將形成徑流。 ★使城市雨水得到有效的利用。由于透水混凝土具有良好的透水性，地表雨水很容易滲入地下，這有利于城市地下水位保持恒定。    ★改善城市的氣候環(huán)境。透水混凝土具有很多的連通孔隙,下墊土壤中豐富的毛細(xì)水可以自然蒸發(fā)到空氣中,有利于保持城市空氣的濕度,緩解城市“干熱現(xiàn)象”,減少城市空氣的粉塵含量,同時(shí),可以緩解城市的“熱島現(xiàn)象”,透水混凝土路面可降低路面溫度約5℃;透水混凝土鋪裝還使地下動(dòng)植物及微生物的生存空間得到有效的保護(hù),城市的生態(tài)環(huán)境也因此能夠得到很好的恢復(fù)。   ★降低城市交通噪音。由于透水混凝土是由一系列與外部空氣相連通的多孔結(jié)構(gòu)形成的構(gòu)造形式，當(dāng)聲波入射到多孔材料表面上時(shí)，大部分聲波將通過孔隙傳播到材料內(nèi)部，激發(fā)材料孔隙內(nèi)的空氣分子及組成材料的振動(dòng)。   同時(shí),由于空氣之間的粘滯阻力、空氣與材料之間的摩擦作用以及孔隙內(nèi)空氣的漲縮作用,在空氣與材料之間,不斷發(fā)生熱交換,使相當(dāng)部分的聲能轉(zhuǎn)化熱能而消耗掉。   透水混凝土因此具有良好的吸聲降噪的作用,據(jù)研究,透水性瀝青路面總的降噪效果在3～5 db左右,能創(chuàng)造安靜舒適的交通環(huán)境。     三、             大孔透水混凝土制作條件   1、原材料的要求

    2、水灰比的選取 一般水灰比的選取以能充分粘裹集料、不產(chǎn)生流失為原則,約在0.35-0.55間   3、漿量的選取 使用漿體充填孔隙體積的量,從總孔隙體積的30%-70%均可主要根據(jù)設(shè)計(jì)強(qiáng)度而定。當(dāng)然隨填充孔隙漿體的增加,其透水能力也隨之減小。通過調(diào)整水泥漿的用量可以得到不同強(qiáng)度和透水性能的混凝土。   4、透水系數(shù)實(shí)驗(yàn)


  透水系數(shù)的求取可依據(jù)Darcy公式,使用如圖的簡(jiǎn)易試驗(yàn)裝置,量測(cè)試體長(zhǎng)度L、截面積A并量取單位時(shí)間內(nèi)之流量Q后,則可計(jì)算透水系數(shù)K=ρ×L×Q /(A×H),其中,ρ為水的密度。   5、工程應(yīng)用


  采用強(qiáng)制式攪拌機(jī),由于水泥漿的稠度較大,且數(shù)量較少,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)。投料順序:水泥+水+外加劑,攪拌均勻后加入10mm-20mm碎石再繼續(xù)攪拌均勻。   采用單方水泥用量、碎石用量分別為300kg和1400kg,石子粒徑10mm-20mm,添加一定比例的粘結(jié)劑和防凍劑,能制得抗壓強(qiáng)度15.3MPa,抗折強(qiáng)度3.0MPa,孔隙率21.5%,透水系數(shù)1.9cm/s的透水混凝土,成功應(yīng)用在北京市南北長(zhǎng)街道路工程中。