透水混凝土(Pervious Concrete)也稱多孔混凝土(Porous Concrete),它既具有一定的強度,又具有一定的透水透氣性。從技術(shù)性能上看,透水性混凝土除了能夠地表積水外,它在凈化雨水、降低路面交通噪音等方面的效果同樣很明顯。與不透水的混凝土路面鋪裝材料相比,透水混凝土具有以下優(yōu)點。
(1)透水混凝土路面能夠使雨水迅速滲入地面,還原成地下水,使地下水資源得到及時的補充。
(2)透水混凝土具有較大的孔隙率,其自身可以與外部空氣和下部透水墊層相連通,有利于調(diào)節(jié)城市空間的濕度和溫度。
(3)透水混凝土路面憑借其特有的多孔吸聲機構(gòu),可以吸收車輛行駛時產(chǎn)生的噪音,從而創(chuàng)造一個安靜舒適的環(huán)境。
(4)透水混凝土路面能夠雨天行車產(chǎn)生的“漂滑”、“飛濺”等現(xiàn)象,緩解了雨天給行人和車輛行駛帶來的不便。
(5)透水混凝土路面表面的自然色對光線具有良好的反射性。透水混凝土較大的孔隙能夠積蓄較多的熱量,有利于減少路面對太陽光熱量的吸收,從而避免形成“熱島效應(yīng)”。
(6)在降雪季節(jié),地?zé)峥梢酝ㄟ^透水混凝土路面的孔隙把積起的固體狀雪融化成液體狀水,然后在滲透到地下以補充地下水。
1配合比設(shè)計原理
根據(jù)透水混凝土所要求的孔隙率和結(jié)構(gòu)特征,可以認(rèn)為1m3混凝土的外觀體積有骨料堆積而成。因此,配合比設(shè)計的原則是將骨料顆粒表面用一層薄水泥漿包裹,并將骨料顆粒互相粘連起來,形成一個整體,具有一定強度,而不需要將骨料之間的孔隙填充密實。1m3透水混凝土的質(zhì)量應(yīng)為骨料的緊密堆積密度和單方水泥用量及水用量之和,大約在1600kg～2200kg范圍內(nèi)。根據(jù)這個原則,可以初步確定透水混凝土的配合比。
2配合比設(shè)計參數(shù)選定
(1)粗骨料在緊密堆積狀態(tài)下的空隙率及用量。
在使用狀態(tài)下測得粗骨料緊密堆積密度、表觀密度,從而求得此狀態(tài)下粗骨料的空隙率。每立方混凝土中粗骨料的用量為其緊密堆積狀態(tài)下的質(zhì)量×0.98(折減系數(shù))。
(2)孔隙率。
透水混凝土的孔隙率的確定是根據(jù)實際使用要求來確定的,主要是為了滿足透水性能的要求。透水要求高則該值偏大,同時還要結(jié)合強度要求進(jìn)行設(shè)定。對綠化透水混凝土而言,要給予植物生長及所需養(yǎng)分儲存以充足的空間,因此孔隙率要求在20%以上,對于用于路面的透水混凝土,在保證強度的前提下,孔隙率宜為15%～20%。
(3)水灰比。
水灰比的設(shè)計是多孔混凝土制作過程中需要重點考慮的一個因素。一般透水混凝土的水灰比介于0.25～0.45之間,在實際工作中往往根據(jù)經(jīng)驗來判斷水灰比是否合適。
2.1原材料的選擇
(1)水泥。
不同品種的水泥,其性能不同,如強度、耐久性等在相當(dāng)大的程度上影響著混凝土的性能。一般透水混凝土多采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥。其質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》(GB175)。
(2)骨料。
粗骨料的品質(zhì)是多孔混凝土力學(xué)性能的主要影響因素之一,與新拌混凝土工作性要求相反,透水混凝土強度要求粗骨料表面粗糙,從而可以增加與水泥漿體的粘結(jié)力。粗骨料的表面粗糙程度、彈性模量及其最大粒徑都能影響粗骨料與水泥漿體的機械粘結(jié)力,從而影響透水混凝土的強度。其性能指標(biāo)應(yīng)符合《建筑用卵石、碎石》(GB/T14685)中的規(guī)定。
(3)外加劑。
透水混凝土通常都摻加外加劑,它的作用是使透水混凝土實現(xiàn)所需的各項物理性能和力學(xué)性能指標(biāo),比如孔隙率、透水性、抗壓強度、耐久性等。外加劑應(yīng)符合《混凝土外加劑》(GB8076)的規(guī)定。
(4)礦物質(zhì)摻和料。
在透水混凝土中加入礦物質(zhì)摻合料,可以提高透水混凝土的強度,改善透水混凝土的耐久性。粉煤灰用量不得超過膠凝材料總質(zhì)量的25%,磨細(xì)粒化高爐礦渣用量不得超過膠凝材料總質(zhì)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過實驗方法確定。大致標(biāo)準(zhǔn)為:目測觀察所有集料顆粒表面,若表面均形成平滑的水泥漿包裹層并且包裹層有光澤、不流淌,認(rèn)為用水量比較合適。對于透水型混凝土來說,其用水量一般為80～140kg/m3。
3.2集料用量
1m3混凝土所用的集料總量通常取料的緊密堆積密度數(shù)值,該值大致為1200～1700kg／m3。集料主要采用粗集料,在必要時可以摻加部分細(xì)集料,但細(xì)集料不宜太多,應(yīng)控制在集料總量的20%以內(nèi)。
3.3水泥用量
在保證最佳用水量的前提下,適當(dāng)增加水泥用量能夠使集料周圍水泥漿膜層的稠度和厚度變大,可有效提高透水混凝土的強度。但水泥會使?jié){體增多,孔隙率減少,降低透水性。水泥用量隨著所用集料粒徑的增大而減少,一般控制在250kg～400kg。

4透水混凝土配合比
透水混凝土的配制強度應(yīng)滿足設(shè)計要求。透水混凝土配合比采用填充理論及體積法計算,其強度必須通過試驗確定。
(Mg/ρg)+(Mc/ρc)+(Mw/ρw)+(Mz/ρz)+P=1
式中Mg為1m3透水混凝土中粗集料的用量(kg);
Mc為1m3透水混凝土中水泥的用量(kg);
Mw為1m3透水混凝土中水的用量(kg);
Mz為1m3透水混凝土外加劑的用量(kg);
ρg為粗集料的表觀密度(kg/cm3);
ρc為水泥的表觀密度(kg/cm3);
ρw為水的表觀密度(kg/cm3);
ρz為外加劑的表觀密度(kg/cm3);
P為為設(shè)計孔隙率。
5結(jié)語
透水混凝土在國內(nèi)還處于發(fā)展階段,目前還只應(yīng)用在新建、擴建、改建的市政工程、室外工程、園林工程中的人行道、步行街、居住小區(qū)道路、非機動車道和一般荷載的停車場等路面工程。隨著研發(fā)的進(jìn)一步深入,透水材料的改進(jìn),它的應(yīng)用前景會更加寬廣。
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