随着都市化的进程不断扩大,都市化引起的一系列环境问题也越来越突出,比如城市的热岛效应、积水严重、噪音污染等问题,已经严重影响着人们的生活。而人们对居住环境的要求不断提高,促使人们在满足城市化要求的情况下,开始思考如何改变城市化过程中不断增加的混凝土路面和屋面。透水路面材料的出现,为改善城市环境提供了新的材料,人们开始在人行道、停车场、公园、河岸等位置开始采用透水性混凝土[1]。透水混凝土与普通混凝土路面相比,具有诸多生态方面的优点[2-3],具体有:雨水能够迅速地渗入地表,还原成地下水,使地下水资源得到及时补充,减缓洪水的汇积速度,降低洪水风险; 提高地表的透气、透水性,保持土壤湿度,雨水流经高透水混凝土—土壤—河流,可以消减面源污染量,改善河流水质; 吸收车辆行驶时产生的噪声,创造安静舒适的交通环境,雨天能防止路面积水和夜间反光,改善车辆行驶以及行人的舒适性和安全性; 透水性路面材料具有较大的孔隙率,能蓄积较多的能量,有利于调节城市地表的温度和湿度。
高透水混凝土是在无砂透水混凝土( non-finesconcrete) 的基础上,采用单粒径骨料和水泥胶结材料经挤压成型而成的一种蜂窝状混凝土。高透水性混凝土与普通的透水性混凝土的不同之处,是采用单粒径骨料,骨料粒径差别较小,从而使其内部形成的孔隙不被小颗粒粒径填充,达到强透水效果。
1 高透水性混凝土的原材料
骨料可以是卵石、也可以是人工碎石。骨料作为构成透水混凝土的最基本材料,它的性质不仅影响到透水混凝土的强度,而且骨料的粒径直接影响到混凝土的孔隙率和孔隙直径,因为骨料的直径越大,透水混凝土的孔隙率就越小,而平均孔隙直径也会越大。透水混凝土的骨料必须具有一定的强度,因为透水混凝土的破坏部分是由于骨料间相互挤压剪切,使得骨料发生断裂而破坏。骨料的形状也是影响透水混凝土性质的重要原因,骨料选择时,必须选择颗粒状的骨料,形状接近圆形为佳,避免较多的片状骨料,因为片状骨料不仅影响透水混凝土的强度,而且还会影响其透水性能。
水泥作为透水混凝土的胶结材料,虽然强度破坏时有个别骨料发生脆断现象,但是骨料的强度一般都远高于混凝土的强度,而骨料与水泥石之间的粘结强度将是透水混凝土的最薄弱环节,破坏主要还是首先发生在骨料和水泥石层中。因此,水泥的品种、强度、数量等对透水混凝土的强度影响极大。
制备混凝土所用水泥的品种一般选用普通硅酸盐水泥,也可使用矿渣硅酸盐水泥[4]。两种水泥技术要求见表1。配制高透水混凝土时,一般要使用42. 5以上等级。
表1 普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥的强度要求( GB175 - 99,GB1344 - 92)Table 1 The strength requirement of ordinary portlandcement and slag silicate cement ( GB175 - 99,GB1344 - 92)
减水剂是一种能显著改善混凝土和易性和显著减少其拌合水量的一种化学外加剂。因为用水量的多少直接影响到混凝土样品的强度和孔隙率,所以,减水剂的使用能尽量减少水的使用,从而提高混凝土的强度和控制孔隙率。