对轻型荷载透水混凝土的研究

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　　对轻型荷载透水混凝土的研究：透水混凝土是保护自然、维护生态平衡、能缓解城市热岛效应的优良的铺装材料；在人类生存环境的良性发展及城市雨水管理与水污染防治等工作上，具有特殊的重要意义。　　　　关键词：透水混凝土铺装材料研究发展　　一．研究背景简介　　透水混凝土又称多孔混凝土，是由骨料、胶凝材料（水泥、矿粉、粉煤灰、硅灰等）和水、外加剂拌制而成的一种多孔轻质混凝土，它不含细骨料，由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，具有透气、透水和重量轻的特点。因为它的结构本身有较大的孔隙，能够让雨水流入地下，有效补充地下水，缓解城市的地下水位急剧下降等等的一些城市环境问题。与普通混凝土路面相比较，由于其结构多孔，使得较低的地下温度能够较快速的传至地面从而降低整个铺装地面的温度，这些特点使透水混凝土在吸热和储热功能方面接近于自然植被所覆的地面，减少了温度的反射形成的热岛效应，在一定程度上降低了市区内的温度。透水混凝土是保护自然、维护生态平衡、能缓解城市热岛效应的优良的铺装材料；在人类生存环境的良性发展及城市雨水管理与水污染防治等工作上，具有特殊的重要意义。 　　二．结构特性　　透水混凝土的孔隙包括连通孔隙、半连通孔隙和封闭孔隙。孔隙体积是由混凝土总体积扣除实体部分后的剩余部分体积。封闭孔隙是和其他孔隙不连通、孤立的那部分孔隙;半连通孔隙也称死孔隙，它有一端与其他孔隙连通，另一端封闭;连通孔隙是相互连通的空隙。从排水的角度，孔隙又分为有效孔隙和无效孔隙。有效孔隙是指能通过水、排出水的孔隙。从水流动的角度讲，只有相互连通、不为水所占据的孔隙才一是有效的。半连通孔隙中的水是相对停滞的，但是排水时又起到缓存的作用，所以它也是有效的。因此有效孔隙由连通孔隙和半连通孔隙两部分组成，封闭孔隙则是无效孔隙。　　三．试验概况：　　目前透水混凝土比较多的应用在广场、人行道、停车场、小区内路面，对强度和透水性能要求偏向于透水性能方面，混凝土本身强度要求不是很高，参考混凝土拌合站生产实际情况，在现有的原材料的基础上进行透水混凝土的研究试验。　　3.1原材料情况　　　　 　　　　采用10mm单级配碎石作为骨料主要考虑以下因素：　　1.提高混凝土本身强度。骨料粒径小，骨料间相互挤压接触的接触点就多，粘结面积大，能够相对容易的提高混凝土强度。成型后混凝土表面的孔径结构比较小，清洁方便，减少污染的几率。　　2.单颗粒级配能够使混凝土形成后形成较多的联通空隙，使得混凝土的透水性能良好。　　3.骨料粒径小易于施工，混凝土表面比较容易处理。　　4.外观比较美观，表面相对比较细腻。耐磨性比较高，表面不易脱落。　　3.2配合比设计　　关于透水混凝土的配合比设计目前还没有严格成熟的设计方法，透水混凝土可认为是由水泥等胶结材将粗骨料充分包裹(不填实骨料间空隙)，并在骨料间形成硬化后具有一定强度的连接点，将骨料连接为一个整体。混凝土表观体积可认为是由粗骨料紧密堆积而成的。根据这一原则，透水混凝土的容重应该等于1m3碎石的重量与胶凝材料、水、外加剂总重量之和。混凝土容重大概在约1600一2200kg之间。胶凝材料经过多次试验确定在300— 400kg之间比较适合，水胶比经过多次试验确定在0.25-0.32之间比较适合.水胶比数值过大混凝土强度偏低，透水混凝土破坏形式不同于普通混凝土的骨料与水泥石间的薄弱过渡区的粘结面破坏，而是发生在骨料间胶结点处，水灰比的值越小，胶结点的强度越高；在水灰比一定的情况下，骨料表面包裹的水泥浆的稠度和厚度对透水混凝土的强度影响很大。水泥浆越多，硬化后形成的厚度越大，对应的透水混凝土的强度越高。另外，骨料级配情况对透水混凝土的强度也有重要影响，骨料搭配合适，相互之间形成嵌挤作用，可显著提高透水混凝土的整体强度。考虑到目前混凝土生产的现状和粉煤灰对混凝土浆体粘聚性的改善，本文采用水泥粉煤灰的体系进行混凝土设计，试验主要数据如下：　　　　　　　　　　在实验过程中，试验1和试验2包裹碎石的胶凝材料过多，强度虽然相对比较高，但是骨料外的水泥包裹层过厚，联通的透水孔少，透水率低，而且成型时容易在试模底部形成一层水泥浆面封堵住孔隙，在实际施工过程中下部接触面也容易形成水泥浆面，堵塞透水空隙，影响透水效果。 　　3.3实际试验过程中的检验方法：透水混凝土类属于干硬性混凝土，但又不能完全用干硬性混凝土的评定标准对其进行评定检验，不能用坍落度和韦伯稠度来进行状态的表述。可以通过观察骨料表面水泥浆体系的包裹情况来进行判定，搅拌均匀适合施工的透水混凝土拌合物应当：骨料完全被包裹，骨料表面浆体包裹层均匀；包裹层的厚度适中；包裹层有亮色；轻微震动后浆体不流失，混凝土来回拌合后没有明显的浆体粘锨或者地面流浆现象。　　3.4成型方法：借鉴普通混凝土成型方法，分3层填料，每层填料至1/3，用捣棒将料摊铺平整，轻压捣实，第二、第三层布料方法同第一层，布料时捣棒不插入混凝土中，最后一层用抹刀将试件表面用力压平。　　试验4配比经过反复验证，透水效果良好。考虑到荷载问题实际施工采用3号配合比。该试验在厂区的绿化带边进行实际的施工应用效果良好。　　结论：　　1.透水混凝土既要多孔、保证其渗透性,又要有一定的力学强度,因此它和普通混凝土相比有不同的配合比设计方法。本试验方法是采用体积法。　　2.加入粉煤灰使得水泥包裹体系包裹粘聚性增强，在一定程度上保证了孔隙的通透性。 　　3.透水混凝土的胶凝材料不能过多，在350kg以下比较合适，过多则胶体太厚容易堵塞联通空隙，太薄则不能保证混凝土强度和表面的耐久性，容易剥落造成损伤。　　4.透水混凝土养护必须在7天以上，薄膜覆盖养护，依据其结构的特殊性，混凝土终凝以后可以采取直接洒水后覆盖养护。　　5.透水混凝土作为表层混凝土时碎石采用10mm单颗粒级配效果好，能够保证较好的透水效果同时也能够减少因混凝土表面的凹凸起伏较大引起的剥落损伤。　　6.透水混凝土在小区道路、人行道、停车场、绿化带等位置有着很好的使用前景，可以起到良好的透水保水效果。　　　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。