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透水混凝土的試驗(yàn)研究及工程應(yīng)用
文章出處：世博銳
發(fā)表時(shí)間：2018-10-18 11:10:20
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)”。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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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，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。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。
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。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。
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