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浅谈透水混凝土的制作new

添加日期:2017/5/18 16:58:23   作 者:魏伟  来源:   浏览次数:

 

摘要:

城市道路、人行道、广场等城市设施无论是在设计还是在施工上,历来都强调要求混凝土密实、不透水。这种观念在我国诸多建设领域被广泛接受,殊不知这种不透水地面会给城市环境带来很多危害,其中最为典型的是造成了城市的“热岛效应”,它能扩大城市的透水、透气面积,对调节城市空气的温度和湿度,维持地下土壤的水位和生态平衡具有重要作用。透水混凝土已经运用到广大的市政、园林、公园、人行道、体育场馆、停车场、小区、商业广场和文化设施等地面领域。

 

关键词:透水混凝土、骨料、水灰比、空隙率 

 

1 前言

 

透水混凝土是一种多孔、轻质、无细骨料混凝土,由粗骨料表面包覆一层胶结料相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构,故具有透水、透气和质量轻的特点;透水混凝土作为环境负荷减少型混凝土,具有吸声降噪、抗洪涝灾害、缓解城市的“热岛效应”等作用;

 

2 透水混凝土的优势

 

1.降低城市交通噪音。由于透水混凝土是由一系列与外部空气相连通的多孔结构形成的构造形式,当声波入射到多孔材料表面上时,大部分声波将通过孔隙传播到材料内部,激发材料孔隙内的空气分子及组成材料的振动。

2.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,地表雨水很容易渗入地下,这有利于城市地下水位保持恒定,它能够增加渗入地表的雨水,缓解地下水位急剧下降等一些城市的生态环境问题。

3.透水混凝土拥有系列经典的色彩搭配方案,能够配合设计师的创意及业主的特殊要求,实现不同环境、不同风格和个性要求的装饰创意,是其它地面材料无法比拟的。

4.雨天防止路面积水和夜间路面反光,提高了车辆、行人的通行舒适性与安全性。

5.改善城市的气候环境。透水混凝土具有很多的连通孔隙,下垫土壤中丰富的毛细水可以自然蒸发到空气中,有利于保持城市空气的湿度,缓解城市“干热现象”,减少城市空气的粉尘含量,同时,可以缓解城市的“热岛现象”,透水混凝土路面可降低路面温度约5℃;透水混凝土铺装还使地下动植物及微生物的生存空间得到有效的保护,城市的生态环境也因此能够得到很好的恢复。

6.透水混凝土整体性强,使用寿命长,近似于普通混凝土的使用年限;同时又弥补了透水砖的整体性差、高低不平、易松动、使用周期短等不足。

7.能够有效的缓解城市渍水。由于屋面、混凝土等密实非透水表面降雨量的90%将形成径流。

 

3 透水混凝土的制作条件

 

透水混凝土主要是由水、水泥、粗骨料组成的,采用单粒级粗骨料作为骨架,水泥净浆或加入少量细骨料的砂浆薄层包裹在粗骨料颗粒的表面,作为骨料颗粒之间的胶结层。骨料颗粒通过硬化的薄层水泥浆胶结而形成多孔的堆积结构,因此混凝土内部存在着大量的连通孔隙,且多为直径超过l.0mm的大孔。透水混凝土具有高透水性、高承载能力、易维护性、抗冻融性、耐用性、高散热性、良好的装饰效果等特性采用单方水泥用量、碎石用量分别为300kg和1400kg,石子粒径10mm-20mm,添加一定比例的粘结剂和防冻剂,能制得抗压强度15.3MPa,抗折强度3.0MPa,孔隙率21.5%,水系数1.9cm/s的透水混凝土。

 

4 原材料的选择

 

1.水泥

在透水混凝土中,水泥石与骨料界面的粘结强度是混凝土的最薄弱环节,是决定混凝土强度的关键因素,因此水泥的选择尤为重要,透水混凝土应采用强度较高的普通硅酸盐水泥。水泥的用量以浆体刚能完全包裹骨料的表面为最佳,不宜出现流浆和滴浆现象,形成一种均匀的水泥浆膜层,如水泥用量过大会形成不透水的水泥层,减小孔隙率,影响透水效果,同时还会增加成本,造成水泥石收缩量增大,容易开裂,使混凝土的强度反而降低。

2.粗骨料 

粗骨料是透水混凝土的结构骨架,骨料粒径大小的选择要根据工程实际情况而定。从理论上分析骨料粒径越小,其比表面积越大,所形成的结构骨架单位体积内骨料颗粒之间接触点数量越多,胶结面积越大,混凝土强度越高,透水性能会降低;骨料粒径越大,比表面积越小,所形成的结构单位体积内骨料颗粒之间接触点数量减少,胶结面积小,从而可提高透水性,但会降低强度。使用连续级配骨料,骨料之间填充效果良好,混凝土孔隙率会降低,强度较高;单粒级骨料配制的透水混凝土,骨料颗粒间缺乏级配石的填充,因而,孔隙率较大,强度偏低。本试验中采用5-25mm、5-16mm及10-16mm三种粒级的骨料配制透水混凝土。

3.粘结剂

苏州弗克技术股份有限公司型号粘结剂:FK-320,其产品具有减水、胶体粘结综合为一体,使用方法简单,操作便捷利于操作与生产。

 

5 配合比设计

 

1.各种配合比设计的优缺点:配合比法 质量法 体积法

优点:简化配合比设计计算,易于现场拌合施工,控制填浆体积,有助于目标孔隙率计算。缺点:填浆量大小没有可供依循的目标。填浆量增大时,实测孔隙率与目标孔隙率落差增大。必须先计算各骨料比表面积,浆膜厚度需试验多次。比表面法与传统混凝土骨料由浆体包裹的理论相符。透水混凝土的各种配合比设计优缺点及结合其结构特点,为了更好的与工程实际相结合,优化配合比方案采用了体积法。

2.体积法设置配合比:根据透水混凝土所要求的孔隙率和透水的特性,则可以将体积法理解为:集料在紧密堆积的情况下,被水泥等胶结材均匀的包裹粘结在一起,凝固后形成了多孔堆聚的结构,其剩余的空隙变成了混凝土内部连通的孔隙。透水混凝土配合比参数主要有强度,目标孔隙率、水灰比等。配合比参数的确定透水性混凝土配合比参数有强度,目标孔隙率、水灰比。

透水性混凝土的强度受多种因素的影响,有原材料的性能(如水泥品种与标号、集料品种与级配、外加剂性能等)、水灰比、孔隙率、成型方法和养护条件等方面的影响。在实际应用中,根据透水性混凝土用途的不同对强度有不同的要求。

透水混凝土主要用于路面,考虑到强度和透水性的前提下透水性混凝土的水灰比决定着浆体流动性。当水灰比大则浆体流动性大,被包裹的集料表面光滑,但浆体易滴淌,聚积在试件的底部,不利于连通孔隙的形成,从而会降低混凝土的透水性。当水灰比太小,水泥浆则过稠,水泥浆较难均匀地包裹在粗骨料颗粒表面,不利于强度的提高。合适的水灰比能使得混凝土拌和物有金属光泽,而不会积聚在集料下面。由于本次研究的透水混凝土主要用于路面,通过查阅资料可知透水混凝土的最佳水灰比范围为0.35-0.55。考虑到混凝土的强度和透水性,可以通过试拌成型后检测其性能以此来确定本次研究的透水混凝土的最佳水灰比。

浆量的选取:使用浆体充填孔隙体积的量,从总孔隙体积的30%-70%均可主要根据设计强度而定。当然随填充孔隙浆体的增加,其透水能力也随之减小。通过调整水泥浆的用量可以得到不同强度和透水性能的混凝土。

透水系数实验:透水系数的求取可依据Darcy公式,使用简易试验装置,量测试体长度L、截面积A并量取单位时间内之流量Q后,则可计算透水系数K=ρ*L*Q/(A*H),其中,ρ为水的密度。

水灰比的选取:一般水灰比的选取以能充分粘裹集料、不产生流失为原则,约在0.35-0.55间。

工程应用:采用强制式搅拌机,由于水泥浆的稠度较大,且数量较少,为了保证水泥浆能够均匀地包裹在骨料上,搅拌时间适当延长。投料顺序:水泥+水+外加剂,搅拌均匀后加入10mm-20mm碎石再继续搅拌均匀。

 

结论

 

以计算孔隙率,为指标分析,得出影响透水混凝土计算孔隙率因素的重要性从主到次,依次是:目标孔隙率、集料级配、水灰比;以透水系数为指标分析,得出影响透水混凝土透水系数因素的重要性从主到次依次是:目标孔隙率、胶凝材料用量、集料级配、水灰比。 

6 参考文献

 

1王瑞燕,吴国雄,郭鹏.路面透水水泥混凝土性能研究[J].重庆交通大学学报,2009.

2戴天兴.城市环境生态学[M].北京:中国建材工业出版社,2002.197-199

3刘兰,马瑞强.透水性水泥混凝土的研制[J],新型建筑材料,2007,(10):16—17

4杨静,蒋国梁.透水性混凝土路面材料强度的研究[J].混凝土,2000,132,(10):27-30

 

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