浅谈透水混凝土

透水混凝土(Pervious Concrete)也称多孔混凝土(Porous Concrete),它既具有一定的强度,又具有一定的透水透气性。从技术性能上看,透水性混凝土除了能够地表积水外,它在净化雨水、降低路面交通噪音等方面的效果同样很明显。与不透水的混凝土路面铺装材料相比,透水混凝土具有以下优点。
(1)透水混凝土路面能够使雨水迅速渗入地面,还原成地下水,使地下水资源得到及时的补充。
(2)透水混凝土具有较大的孔隙率,其自身可以与外部空气和下部透水垫层相连通,有利于调节城市空间的湿度和温度。
(3)透水混凝土路面凭借其特有的多孔吸声机构,可以吸收车辆行驶时产生的噪音,从而创造一个安静舒适的环境。
(4)透水混凝土路面能够雨天行车产生的“漂滑”、“飞溅”等现象,缓解了雨天给行人和车辆行驶带来的不便。
(5)透水混凝土路面表面的自然色对光线具有良好的反射性。透水混凝土较大的孔隙能够积蓄较多的热量,有利于减少路面对太阳光热量的吸收,从而避免形成“热岛效应”。
(6)在降雪季节,地热可以通过透水混凝土路面的孔隙把积起的固体状雪融化成液体状水,然后在渗透到地下以补充地下水。
1配合比设计原理
根据透水混凝土所要求的孔隙率和结构特征,可以认为1m3混凝土的外观体积有骨料堆积而成。因此,配合比设计的原则是将骨料颗粒表面用一层薄水泥浆包裹,并将骨料颗粒互相粘连起来,形成一个整体,具有一定强度,而不需要将骨料之间的孔隙填充密实。1m3透水混凝土的质量应为骨料的紧密堆积密度和单方水泥用量及水用量之和,大约在1600kg～2200kg范围内。根据这个原则,可以初步确定透水混凝土的配合比。
2配合比设计参数选定
(1)粗骨料在紧密堆积状态下的空隙率及用量。
在使用状态下测得粗骨料紧密堆积密度、表观密度,从而求得此状态下粗骨料的空隙率。每立方混凝土中粗骨料的用量为其紧密堆积状态下的质量×0.98(折减系数)。
(2)孔隙率。
透水混凝土的孔隙率的确定是根据实际使用要求来确定的,主要是为了满足透水性能的要求。透水要求高则该值偏大,同时还要结合强度要求进行设定。对绿化透水混凝土而言,要给予植物生长及所需养分储存以充足的空间,因此孔隙率要求在20%以上,对于用于路面的透水混凝土,在保证强度的前提下,孔隙率宜为15%～20%。
(3)水灰比。
水灰比的设计是多孔混凝土制作过程中需要重点考虑的一个因素。一般透水混凝土的水灰比介于0.25～0.45之间,在实际工作中往往根据经验来判断水灰比是否合适。
2.1原材料的选择
(1)水泥。
不同品种的水泥,其性能不同,如强度、耐久性等在相当大的程度上影响着混凝土的性能。一般透水混凝土多采用P.O42.5普通硅酸盐水泥。其质量应符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB175)。
(2)骨料。
粗骨料的品质是多孔混凝土力学性能的主要影响因素之一,与新拌混凝土工作性要求相反,透水混凝土强度要求粗骨料表面粗糙,从而可以增加与水泥浆体的粘结力。粗骨料的表面粗糙程度、弹性模量及其最大粒径都能影响粗骨料与水泥浆体的机械粘结力,从而影响透水混凝土的强度。其性能指标应符合《建筑用卵石、碎石》(GB/T14685)中的规定。
(3)外加剂。
透水混凝土通常都掺加外加剂,它的作用是使透水混凝土实现所需的各项物理性能和力学性能指标,比如孔隙率、透水性、抗压强度、耐久性等。外加剂应符合《混凝土外加剂》(GB8076)的规定。
(4)矿物质掺和料。
在透水混凝土中加入矿物质掺合料,可以提高透水混凝土的强度,改善透水混凝土的耐久性。粉煤灰用量不得超过胶凝材料总质量的25%,磨细粒化高炉矿渣用量不得超过胶凝材料总质量的50%。
3原材料的用量
3.1用水量
透水混凝土和易性可以通过实验方法确定。大致标准为:目测观察所有集料颗粒表面,若表面均形成平滑的水泥浆包裹层并且包裹层有光泽、不流淌,认为用水量比较合适。对于透水型混凝土来说,其用水量一般为80～140kg/m3。
3.2集料用量
1m3混凝土所用的集料总量通常取料的紧密堆积密度数值,该值大致为1200～1700kg／m3。集料主要采用粗集料,在必要时可以掺加部分细集料,但细集料不宜太多,应控制在集料总量的20%以内。
3.3水泥用量
在保证最佳用水量的前提下,适当增加水泥用量能够使集料周围水泥浆膜层的稠度和厚度变大,可有效提高透水混凝土的强度。但水泥会使浆体增多,孔隙率减少,降低透水性。水泥用量随着所用集料粒径的增大而减少,一般控制在250kg～400kg。

4透水混凝土配合比
透水混凝土的配制强度应满足设计要求。透水混凝土配合比采用填充理论及体积法计算,其强度必须通过试验确定。
(Mg/ρg)+(Mc/ρc)+(Mw/ρw)+(Mz/ρz)+P=1
式中Mg为1m3透水混凝土中粗集料的用量(kg);
Mc为1m3透水混凝土中水泥的用量(kg);
Mw为1m3透水混凝土中水的用量(kg);
Mz为1m3透水混凝土外加剂的用量(kg);
ρg为粗集料的表观密度(kg/cm3);
ρc为水泥的表观密度(kg/cm3);
ρw为水的表观密度(kg/cm3);
ρz为外加剂的表观密度(kg/cm3);
P为为设计孔隙率。
5结语
透水混凝土在国内还处于发展阶段,目前还只应用在新建、扩建、改建的市政工程、室外工程、园林工程中的人行道、步行街、居住小区道路、非机动车道和一般荷载的停车场等路面工程。随着研发的进一步深入,透水材料的改进,它的应用前景会更加宽广。
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