透水混凝土研究綜述

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(lèi)似于蜂窩結(jié)構(gòu)的多孔形貌，具有較強(qiáng)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(chǎng)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(jì)效益和環(huán)保效益。

 

 

 

透水混凝土具有三個(gè)主要特點(diǎn)：一是孔隙率為15%～30%時(shí)具有較強(qiáng)的透水性；二是透水混凝土的施工相對(duì)簡(jiǎn)單；三是透水混凝土基本實(shí)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。

 

 

 

3.1 透水混凝土在國(guó)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(guó)在上世紀(jì)60年代首次使用透水混凝土建了停車(chē)場(chǎng)，并獲得透水性混凝土的專(zhuān)利。隨后，美國(guó)開(kāi)始大規(guī)模使用透水混凝土用于停車(chē)區(qū)路段。

 

德國(guó)在上世紀(jì)80年代就提出對(duì)不透水路面工程的改革政策，指標(biāo)是將全國(guó)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(xiàng)任務(wù)。弗萊堡這座城市經(jīng)過(guò)十年的時(shí)間將城市內(nèi)的不透水路面全部改用透水混凝土，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)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(yíng)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(duì)環(huán)境保護(hù)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(jī)構(gòu)，并進(jìn)行多次關(guān)于透水混凝土應(yīng)用的會(huì)議，號(hào)召全國(guó)推廣使用透水混凝土。據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(guó)內(nèi)的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀

 

上海世博會(huì)中，各項(xiàng)場(chǎng)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。

 

 

 

4.1  配合比的設(shè)計(jì)

 

透水混凝土是根據(jù)一定的黏性和強(qiáng)度要求，用水泥漿將骨料包圍起來(lái)，將骨料之間相互結(jié)合起來(lái)，形成具有較高強(qiáng)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(duì)水泥強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行層次的篩選；以及對(duì)所選材料的骨料粒徑、類(lèi)別和級(jí)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(rùn)封開(kāi)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(duì)骨料進(jìn)行過(guò)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(fèi)資金。

 

 

 

4.2.2  石子

 

骨料之間是通過(guò)水泥漿體硬化后的膠結(jié)力來(lái)提供強(qiáng)度的。對(duì)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(lái)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(wèn)題、運(yùn)輸距離都會(huì)有很大影響。

 

 

 

4.2.4  摻合料

 

摻合料的實(shí)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(qiáng)度減少水泥用量，更加節(jié)省成本；三是可以減少對(duì)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(qiáng)度，最佳的水灰比能夠使透水混凝土的抗壓強(qiáng)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?chē)陌ㄐ跃碗y以完美的體現(xiàn)出來(lái)，從而降低了質(zhì)量，無(wú)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(shí)，包裹在骨料周?chē)乃酀{會(huì)脫落下來(lái)，影響透水性。

 

 

 

4.4  試驗(yàn)結(jié)果研究

 

 

 

4.4.1  透水混凝土的強(qiáng)度

 

透水混凝土的抗壓強(qiáng)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(lái)的抗壓效果就強(qiáng)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(lèi)型粒徑的材料，該混凝土的透水性則降低。

 

 

 

5.1  水灰比的影響

 

在分析對(duì)透水混凝土強(qiáng)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(diǎn)，科學(xué)的對(duì)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(qiáng)度。

 

 

 

5.2  不同等級(jí)膠結(jié)材料的影響

 

在相同基礎(chǔ)條件下，膠結(jié)材料強(qiáng)度的大小與水泥石強(qiáng)度形成正比。無(wú)論是傳統(tǒng)情況下的混凝土還是無(wú)砂透水混凝土，都會(huì)依賴(lài)于膠結(jié)材料的強(qiáng)度，該材料的強(qiáng)度越大，透水混凝土的性能就越高，自身的強(qiáng)度也會(huì)增大。

 

 

 

5.3  密實(shí)方法的影響

 

在透水混凝土強(qiáng)度影響的分析中，不正確的密實(shí)方法也會(huì)對(duì)其強(qiáng)度造成影響。透水混凝土中的水泥漿含量是相對(duì)較少的，在對(duì)其進(jìn)行成型操作時(shí)，如果單憑機(jī)械攪拌的方法，則會(huì)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(huì)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(shí)，雖然與機(jī)械操作比較起來(lái)過(guò)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(hù)條件的影響

 

在對(duì)透水混凝土的性能進(jìn)行成型工藝時(shí)要把握好振動(dòng)時(shí)間，如果時(shí)間達(dá)不到要求，就會(huì)造成試件之間的緊密程度不夠，如果時(shí)間超過(guò)要求，包裹在骨料周?chē)乃酀{就會(huì)掉落，所以把控好時(shí)間問(wèn)題，可以減少對(duì)透水混凝土的強(qiáng)度影響。但透水混凝土多孔、易失水，故正確的養(yǎng)護(hù)對(duì)保證混凝土強(qiáng)度的正常發(fā)展很重要。

 

 

 

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(yàn)，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(qiáng)度。