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透水混凝土研究綜述

文章出處:世博銳 發(fā)表時間:2019-06-11 08:06:55


01、透水混凝土的定義與應(yīng)用背景
透水混凝土是由骨料、水泥、水、外加劑及摻和料進(jìn)行攪拌制成的多孔混凝土,具有類似于蜂窩結(jié)構(gòu)的多孔形貌,具有較強的透氣性,重量輕便?,F(xiàn)階段透水混凝土只應(yīng)用在城市廣場路面、道路建設(shè)和公路兩側(cè)的路肩。透水混凝土有大孔隙,可以積攢大量的熱能,減少熱島效應(yīng)現(xiàn)象的出現(xiàn),還可以吸附空氣中的顆粒、綠化環(huán)境,也能減少噪音污染,具有較高的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。
 
 
 
02、透水混凝土的特點
透水混凝土具有三個主要特點:一是孔隙率為15%~30%時具有較強的透水性;二是透水混凝土的施工相對簡單;三是透水混凝土基本實現(xiàn)了與環(huán)境共存的狀態(tài),是一種能夠提高人們生活質(zhì)量的環(huán)保型綠色材料。
 
 
 
03、國內(nèi)外研究和應(yīng)用現(xiàn)狀
3.1 透水混凝土在國外的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀
 
在透水混凝土的發(fā)展歷程中,美國在上世紀(jì)60年代首次使用透水混凝土建了停車場,并獲得透水性混凝土的專利。隨后,美國開始大規(guī)模使用透水混凝土用于停車區(qū)路段。
 
德國在上世紀(jì)80年代就提出對不透水路面工程的改革政策,指標(biāo)是將全國90%以上的不透水工程進(jìn)階為透水工程,并且于2010年前完成該項任務(wù)。弗萊堡這座城市經(jīng)過十年的時間將城市內(nèi)的不透水路面全部改用透水混凝土,經(jīng)過長時間的透水作用,地下水位得以回升,植物能吸取到充足的水分和營養(yǎng),使得該城市被植被所包圍,形成了生態(tài)文明城市。
 
日本對環(huán)境保護和資源利用也很重視。為此,日本政府在混凝土與生態(tài)環(huán)境關(guān)系討論中提出構(gòu)建生態(tài)混凝土研究機構(gòu),并進(jìn)行多次關(guān)于透水混凝土應(yīng)用的會議,號召全國推廣使用透水混凝土。據(jù)統(tǒng)計,日本在透水混凝土的應(yīng)用主要在路面。
 
 
 
3.2 透水混凝土在國內(nèi)的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀
 
上海世博會中,各項場地的建設(shè)都普遍應(yīng)用到了透水混凝土,據(jù)資料顯示,在上海世博園的大片區(qū)域內(nèi),地面和公共設(shè)施的建設(shè)中60%以上都采用了透水材料。
 
 
 
04、配制技術(shù)
4.1  配合比的設(shè)計
 
透水混凝土是根據(jù)一定的黏性和強度要求,用水泥漿將骨料包圍起來,將骨料之間相互結(jié)合起來,形成具有較高強度且多孔的整體結(jié)構(gòu)。
 
 
 
4.2  原材料的選擇
 
透水混凝土的原材料的選取要遵循對水泥強度等級進(jìn)行層次的篩選;以及對所選材料的骨料粒徑、類別和級配進(jìn)行篩選。
 
 
 
4.2.1 水泥
 
混凝土的硬度和粘性主要由水泥反應(yīng)后的產(chǎn)物決定,本文選取華潤封開PII42.5R水泥。透水混凝土中的水泥使用量具有一定的控制界限,且其使用量還取決于骨料的粒徑,即不要對骨料進(jìn)行過多的水泥包裹,剛好完全包裹最為合適,以免降低透水性能和浪費資金。
 
 
 
4.2.2  石子
 
骨料之間是通過水泥漿體硬化后的膠結(jié)力來提供強度的。對于骨料粒徑的的選擇優(yōu)先選取10~20mm和5~10mm之間的碎石,這樣配合出來的混凝土透水效果更為明顯。
 
 
 
4.2.3  外加劑
 
外加劑主要作用是緩凝和降低用水量,它的用量要嚴(yán)格控制,比如環(huán)境因素、溫度問題、運輸距離都會有很大影響。
 
 
 
4.2.4  摻合料
 
摻合料的實質(zhì)是粉煤灰,其作用一是改善透水混凝土的和易性,使其包裹性更好;二是提供后期強度減少水泥用量,更加節(jié)省成本;三是可以減少對水的需求量。
 
 
 
4.3  配合比的確定
 
水灰比決定透水混凝土的強度,最佳的水灰比能夠使透水混凝土的抗壓強度最優(yōu)。如果選擇的水灰比低于這一標(biāo)準(zhǔn),水泥漿在粒徑骨料周圍的包括性就難以完美的體現(xiàn)出來,從而降低了質(zhì)量,無法保障透水混凝土的硬度;如果選取的水灰比高于這一標(biāo)準(zhǔn)時,包裹在骨料周圍的水泥漿會脫落下來,影響透水性。
 
 
 
4.4  試驗結(jié)果研究
 
 
 
4.4.1  透水混凝土的強度
 
透水混凝土的抗壓強度也與骨料粒徑有關(guān),4.75mm~9.5mm粒徑的抗壓效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于9.5mm~19mm的粒徑,按照比例為1∶2的材料進(jìn)行混合,這樣配制出來的抗壓效果就強于單一粒徑骨料的混凝土。
 
 
 
4.4.2  透水混凝土的透水系數(shù)
 
根據(jù)透水混凝土的透水性與水泥用量的反比關(guān)系可以得出,粒徑略大的骨料透水效果更好,但是混合料的配制標(biāo)準(zhǔn)則定義在兩種范圍之間。如果混凝土中含有兩種類型粒徑的材料,該混凝土的透水性則降低。
 
 
 
05、影響透水混凝土強度的因素
5.1  水灰比的影響
 
在分析對透水混凝土強度影響因素中,首先要考慮到的是水灰比的影響。根據(jù)水灰比與水泥使用量的反比例的特點,科學(xué)的對水灰比進(jìn)行選取,找到合適的水泥用量,能夠有效提高透水混凝土強度。
 
 
 
5.2  不同等級膠結(jié)材料的影響
 
在相同基礎(chǔ)條件下,膠結(jié)材料強度的大小與水泥石強度形成正比。無論是傳統(tǒng)情況下的混凝土還是無砂透水混凝土,都會依賴于膠結(jié)材料的強度,該材料的強度越大,透水混凝土的性能就越高,自身的強度也會增大。
 
 
 
5.3  密實方法的影響
 
在透水混凝土強度影響的分析中,不正確的密實方法也會對其強度造成影響。透水混凝土中的水泥漿含量是相對較少的,在對其進(jìn)行成型操作時,如果單憑機械攪拌的方法,則會造成水泥漿大量的集中到透水混凝土的底部,在整體中就會存在較少的水泥漿,使其透水功能受損。正確的方式為木板擊實,雖然與機械操作比較起來過于繁瑣,但是透水混凝土的透水性達(dá)到最好。
 
 
 
5.4  成型工藝與養(yǎng)護條件的影響
 
在對透水混凝土的性能進(jìn)行成型工藝時要把握好振動時間,如果時間達(dá)不到要求,就會造成試件之間的緊密程度不夠,如果時間超過要求,包裹在骨料周圍的水泥漿就會掉落,所以把控好時間問題,可以減少對透水混凝土的強度影響。但透水混凝土多孔、易失水,故正確的養(yǎng)護對保證混凝土強度的正常發(fā)展很重要。
 
 
 
06、結(jié)語
綜上所述,需要在更多的透水混凝土應(yīng)用中總結(jié)經(jīng)驗,充分把握好混凝土當(dāng)中的孔隙率,提高透水混凝土的透水功能和抗壓強度。