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透水混凝土研究综述

文章出处:世博锐 发表时间:2019-06-11 08:06:55


01、透水混凝土的定义与应用背景
透水混凝土是由骨料、水泥、水、外加剂及掺和料进行搅拌制成的多孔混凝土,具有类似于蜂窝结构的多孔形貌,具有较强的透气性,重量轻便。现阶段透水混凝土只应用在城市广场路面、道路建设和公路两侧的路肩。透水混凝土有大孔隙,可以积攒大量的热能,减少热岛效应现象的出现,还可以吸附空气中的颗粒、绿化环境,也能减少噪音污染,具有较高的经济效益和环保效益。
 
 
 
02、透水混凝土的特点
透水混凝土具有三个主要特点:一是孔隙率为15%~30%时具有较强的透水性;二是透水混凝土的施工相对简单;三是透水混凝土基本实现了与环境共存的状态,是一种能够提高人们生活质量的环保型绿色材料。
 
 
 
03、国内外研究和应用现状
3.1 透水混凝土在国外的研究和应用现状
 
在透水混凝土的发展历程中,美国在上世纪60年代首次使用透水混凝土建了停车场,并获得透水性混凝土的专利。随后,美国开始大规模使用透水混凝土用于停车区路段。
 
德国在上世纪80年代就提出对不透水路面工程的改革政策,指标是将全国90%以上的不透水工程进阶为透水工程,并且于2010年前完成该项任务。弗莱堡这座城市经过十年的时间将城市内的不透水路面全部改用透水混凝土,经过长时间的透水作用,地下水位得以回升,植物能吸取到充足的水分和营养,使得该城市被植被所包围,形成了生态文明城市。
 
日本对环境保护和资源利用也很重视。为此,日本政府在混凝土与生态环境关系讨论中提出构建生态混凝土研究机构,并进行多次关于透水混凝土应用的会议,号召全国推广使用透水混凝土。据统计,日本在透水混凝土的应用主要在路面。
 
 
 
3.2 透水混凝土在国内的研究和应用现状
 
上海世博会中,各项场地的建设都普遍应用到了透水混凝土,据资料显示,在上海世博园的大片区域内,地面和公共设施的建设中60%以上都采用了透水材料。
 
 
 
04、配制技术
4.1  配合比的设计
 
透水混凝土是根据一定的黏性和强度要求,用水泥浆将骨料包围起来,将骨料之间相互结合起来,形成具有较高强度且多孔的整体结构。
 
 
 
4.2  原材料的选择
 
透水混凝土的原材料的选取要遵循对水泥强度等级进行层次的筛选;以及对所选材料的骨料粒径、类别和级配进行筛选。
 
 
 
4.2.1 水泥
 
混凝土的硬度和粘性主要由水泥反应后的产物决定,本文选取华润封开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,且其使用量还取决于骨料的粒径,即不要对骨料进行过多的水泥包裹,刚好完全包裹最为合适,以免降低透水性能和浪费资金。
 
 
 
4.2.2  石子
 
骨料之间是通过水泥浆体硬化后的胶结力来提供强度的。对于骨料粒径的的选择优先选取10~20mm和5~10mm之间的碎石,这样配合出来的混凝土透水效果更为明显。
 
 
 
4.2.3  外加剂
 
外加剂主要作用是缓凝和降低用水量,它的用量要严格控制,比如环境因素、温度问题、运输距离都会有很大影响。
 
 
 
4.2.4  掺合料
 
掺合料的实质是粉煤灰,其作用一是改善透水混凝土的和易性,使其包裹性更好;二是提供后期强度减少水泥用量,更加节省成本;三是可以减少对水的需求量。
 
 
 
4.3  配合比的确定
 
水灰比决定透水混凝土的强度,最佳的水灰比能够使透水混凝土的抗压强度最优。如果选择的水灰比低于这一标准,水泥浆在粒径骨料周围的包括性就难以完美的体现出来,从而降低了质量,无法保障透水混凝土的硬度;如果选取的水灰比高于这一标准时,包裹在骨料周围的水泥浆会脱落下来,影响透水性。
 
 
 
4.4  试验结果研究
 
 
 
4.4.1  透水混凝土的强度
 
透水混凝土的抗压强度也与骨料粒径有关,4.75mm~9.5mm粒径的抗压效果远远好于9.5mm~19mm的粒径,按照比例为1∶2的材料进行混合,这样配制出来的抗压效果就强于单一粒径骨料的混凝土。
 
 
 
4.4.2  透水混凝土的透水系数
 
根据透水混凝土的透水性与水泥用量的反比关系可以得出,粒径略大的骨料透水效果更好,但是混合料的配制标准则定义在两种范围之间。如果混凝土中含有两种类型粒径的材料,该混凝土的透水性则降低。
 
 
 
05、影响透水混凝土强度的因素
5.1  水灰比的影响
 
在分析对透水混凝土强度影响因素中,首先要考虑到的是水灰比的影响。根据水灰比与水泥使用量的反比例的特点,科学的对水灰比进行选取,找到合适的水泥用量,能够有效提高透水混凝土强度。
 
 
 
5.2  不同等级胶结材料的影响
 
在相同基础条件下,胶结材料强度的大小与水泥石强度形成正比。无论是传统情况下的混凝土还是无砂透水混凝土,都会依赖于胶结材料的强度,该材料的强度越大,透水混凝土的性能就越高,自身的强度也会增大。
 
 
 
5.3  密实方法的影响
 
在透水混凝土强度影响的分析中,不正确的密实方法也会对其强度造成影响。透水混凝土中的水泥浆含量是相对较少的,在对其进行成型操作时,如果单凭机械搅拌的方法,则会造成水泥浆大量的集中到透水混凝土的底部,在整体中就会存在较少的水泥浆,使其透水功能受损。正确的方式为木板击实,虽然与机械操作比较起来过于繁琐,但是透水混凝土的透水性达到最好。
 
 
 
5.4  成型工艺与养护条件的影响
 
在对透水混凝土的性能进行成型工艺时要把握好振动时间,如果时间达不到要求,就会造成试件之间的紧密程度不够,如果时间超过要求,包裹在骨料周围的水泥浆就会掉落,所以把控好时间问题,可以减少对透水混凝土的强度影响。但透水混凝土多孔、易失水,故正确的养护对保证混凝土强度的正常发展很重要。
 
 
 
06、结语
综上所述,需要在更多的透水混凝土应用中总结经验,充分把握好混凝土当中的孔隙率,提高透水混凝土的透水功能和抗压强度。
 
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