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。

 

 

 

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。

 

 

 

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。

 

 

 

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行層次的篩選；以及對所選材料的骨料粒徑、類別和級配進行篩選。

 

 

 

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粒徑的抗壓效果遠遠好于9.5mm～19mm的粒徑，按照比例為1∶2的材料進行混合，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。

 

 

 

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行成型工藝時要把握好振動時間，如果時間達不到要求，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。

 

 

 

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。