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摘 要： 摘要：透水混凝土的應(yīng)用尚屬于起步階段，但由于透水混凝土鋪裝面有利于解決城市內(nèi)澇和熱島效應(yīng)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境及水資源的持續(xù)利用，其應(yīng)用場(chǎng)合可以現(xiàn)場(chǎng)拌制或集中供應(yīng)，應(yīng)用范圍也超過透水磚、透水瀝青鋪面，因此透水混凝土在未來的城市建設(shè)中具有更廣闊的前
摘要：透水混凝土的應(yīng)用尚屬于起步階段，但由于透水混凝土鋪裝面有利于解決城市內(nèi)澇和熱島效應(yīng)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境及水資源的持續(xù)利用，其應(yīng)用場(chǎng)合可以現(xiàn)場(chǎng)拌制或集中供應(yīng)，應(yīng)用范圍也超過透水磚、透水瀝青鋪面，因此透水混凝土在未來的城市建設(shè)中具有更廣闊的前景。基于此，本文主要分析透水水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)與技術(shù)性能。
關(guān)鍵詞: 透水水泥混凝土; 配合比設(shè)計(jì); 技術(shù)性能
引言
透水混凝土適用于城鎮(zhèn)輕荷載道路、園林中的輕型荷載道路。在實(shí)際應(yīng)用過程中經(jīng)過多方的研究，其施工應(yīng)用技術(shù)已取得了一定的成就，但是由于我國(guó)相關(guān)研究時(shí)間較短，透水混凝土推廣還有一定的局限性。該試驗(yàn)受檢測(cè)條件限制透水系數(shù)、抗凍性能等指標(biāo)缺少數(shù)據(jù)支撐，對(duì)于透水混凝土相關(guān)設(shè)計(jì)與施工參數(shù)等還需完善。
1配合比設(shè)計(jì)概述
原材料性能、水膠比、膠骨比、骨料級(jí)配、外加劑對(duì)透水混凝土的強(qiáng)度、透水性影響較大，因此也是決定透水混凝土性能的主要因素，雖然各自的影響程度不盡相同，但在拌制透水混凝土?xí)r都要考慮充分。
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透水混凝土往往在透水性和強(qiáng)度上是矛盾的統(tǒng)一體，達(dá)到高透水性就會(huì)損失強(qiáng)度，滿足高強(qiáng)度又要犧牲透水性。除此之外，在保證透水混凝土強(qiáng)度和透水率的前提下，還要避免開裂、耐久性差等問題。為解決上述問題在配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：
(1)做好原材料的質(zhì)量控制，如水泥的強(qiáng)度、安定性、燒失量、比表面積、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、堿含量等;
(2)應(yīng)根據(jù)不同透水混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、透水性等指標(biāo)來設(shè)計(jì)骨料粒徑與級(jí)配;
(3)為提高混凝土的綜合性能可摻加一些礦物摻合料，如硅粉、礦粉、粉煤灰等;
(4)對(duì)于單粒徑級(jí)配，可合理增加連續(xù)級(jí)配粒徑并適當(dāng)降低膠凝材料的用量，以達(dá)到強(qiáng)度與透水性的最佳匹配;
(5)因外加劑與膠凝材料存在適應(yīng)性問題，當(dāng)更換膠凝材料的品種，或材料配方有較大調(diào)整時(shí)，在使用前都應(yīng)先進(jìn)行適應(yīng)性分析;
(6)配合比在采用前應(yīng)先進(jìn)行試配和驗(yàn)證[1]。
2 透水混凝土材料配合比設(shè)計(jì)研究
2.1孔隙率
為了快速排出雨水,有必要確保透水性混凝土具有足夠的孔隙。然而,太多或幾乎太大的孔誤差會(huì)直接導(dǎo)致建筑材料機(jī)械強(qiáng)度顯著降低和材料耐久性差。收縮性就是說泛指主體扣除原有實(shí)體建筑骨架后混凝土總建筑體積的剩余一小部分,由三個(gè)小部分結(jié)合組成:連通孔、半連通孔和半封閉孔。連通的孔隙是相互連的孔;而半封閉孔隙是與其他沒有孔隙、不連通相連的孔隙的孤立部分;半連通沒有孔隙的又稱半連死孔,一端與其它孔孔隙相連,另外的一端完全封閉。從地下水流體運(yùn)動(dòng)的力學(xué)角度分析來看,半連通孔隙管道中的截流水相對(duì)水體停滯和流動(dòng)無效,但它也可以作為水體排水的重要緩沖,因此它也是有效的。因此,有效封閉孔隙由連通孔隙和半連通孔隙兩個(gè)小部分孔隙組成,而其半封閉孔隙則正是因?yàn)闊o效孔隙[2]。
2. 2 強(qiáng)度
強(qiáng)度和半透水基層混凝土由不透水、水泥、粗料和骨料部分組成。采用單粒或顆粒粗粒細(xì)骨料砂漿作為在細(xì)骨架間的水泥層砂漿,或在粗粒細(xì)骨料間與顆粒間的表面預(yù)先包裹一層小薄層后再添加少量細(xì)粒粗骨料的骨架砂漿,作為在細(xì)骨料間與顆粒間的骨架膠水粘結(jié)保護(hù)層。骨料中的顆粒被一定的薄層使用硬化后的水泥或砂漿與橡膠層粘結(jié),形成多孔孔隙堆積整體結(jié)構(gòu),因此鋼筋混凝土中還存有大量孔隙連通的孔隙,大多數(shù)孔隙是一個(gè)直徑寬度大于1 毫米的大圓形孔隙。
3透水混凝土的性能要求
3.1透水性
透水混凝土的透水性一般以滲透系數(shù)、連續(xù)孔隙率表示，滲透系數(shù)與孔徑分布及孔隙率有關(guān)。一般潔凈的碎石透水系數(shù)約1~100 cm/s，粗砂透水系數(shù)約0.01~1 cm/s，細(xì)砂透水系數(shù)約0.001~0.01 cm/s，粉土透水系數(shù)約1×10–5~1×10–3 cm/s，粘土的透水系數(shù)小于1×10–6 cm/s，透水性設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮上述影響，一般透水混凝土的透水系數(shù)與粗砂相接近。設(shè)計(jì)和使用透水混凝土鋪裝的目的是在保證路面的強(qiáng)度使用功能前提下，提高鋪裝層的透氣性及透水性，保持路面雨水快速滲透地下，改善路面生態(tài)環(huán)境。因此透水性通常是衡量透水混凝土的一個(gè)重要指標(biāo)。在我國(guó)CJJ/T 135—2009《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》、CJJ/T 253—2016《再生骨料透水混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中，都要求透水系數(shù)不小于0.5 mm/s,連續(xù)孔隙率不小于10%[3]。
3.2強(qiáng)度
透水混凝土的強(qiáng)度是指抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度與普通混凝土一樣，應(yīng)符合JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》的規(guī)定，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)按混凝土的強(qiáng)度保證率為95% 配制。抗彎強(qiáng)度：C20 不小于2.5 MPa，C30不小于3.5 MPa。實(shí)際工程中，抗彎強(qiáng)度對(duì)透水混凝土配合比設(shè)計(jì)有非常高的要求，抗彎強(qiáng)度除受透水混凝土原材料影響外，骨料級(jí)配也是影響抗彎強(qiáng)度的一個(gè)非常重要的因素。特別是單粒徑透水混凝土，對(duì)其抗彎強(qiáng)度也是一個(gè)考驗(yàn)。
4透水混凝的技術(shù)性能研究
4.1 骨料
粗骨料是透水混凝土的骨架。骨料的種類、形狀、尺寸、級(jí)配都影響著透水混凝土的強(qiáng)度。常用的骨料是碎石和卵石。其中，碎石由于其不規(guī)則的形態(tài)和粗糙的表面，在制備過程中可以增加骨料之間的摩擦，增強(qiáng)透水混凝土的穩(wěn)定性。骨料的粒徑也是強(qiáng)度的重要影響因素，粒徑小的骨料在堆積過程中具有較大的堆積密度，使制得的透水混凝土擁有較高的強(qiáng)度，但也由于其密實(shí)度較高，透水性相對(duì)較差;粒徑較大的骨料比表面積較小，骨料間縫隙較大，故而透水性較好，但強(qiáng)度較低。因此，在制備過程中選擇級(jí)配連續(xù)的骨料能夠有較高的咬合度。
4.2 水灰比和骨灰比
水灰比和骨灰比的選擇對(duì)透水混凝土的強(qiáng)度起著重要的作用。當(dāng)水灰比較低時(shí)，骨料密實(shí)度不足，會(huì)降低透水混凝土的強(qiáng)度;當(dāng)水灰比較高時(shí)，流動(dòng)性增強(qiáng)，易發(fā)生泥漿灌孔，影響透水混凝土的透水性。對(duì)水灰比不變的條件下不同骨灰比對(duì)透水混凝土強(qiáng)度的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，水灰比不變的情況下，骨灰比越小，透水混凝土的強(qiáng)度越高。研究表明水灰比和骨灰比會(huì)影響透水混凝土的孔隙率，從而對(duì)強(qiáng)度產(chǎn)生影響。
4.3 成型方式
成型方式對(duì)透水混凝土的性能有著重要影響。在對(duì)比了手工插搗和機(jī)械振搗等不同成型方式對(duì)透水混凝土性能的影響后，發(fā)現(xiàn)成型方式會(huì)對(duì)透水混凝土的透水性產(chǎn)生影響。機(jī)械振動(dòng)成型的透水混凝土具有較好的密實(shí)度和較高的強(qiáng)度，但由于漿體容易沉積在下層造成堵孔現(xiàn)象，故透水性較差。手工插搗成型的透水混凝土具有較好的透水性，但由于上下層均勻松散，不夠密實(shí)，故強(qiáng)度相對(duì)較低。
通過對(duì)插搗成型法、振動(dòng)成型法、壓力成型法、振壓成型法4 種成型方法進(jìn)行了對(duì)比研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，插搗成型法制得的透水混凝土強(qiáng)度較低。振動(dòng)成型法中，透水混凝土的強(qiáng)度隨振動(dòng)時(shí)間呈先增大后減小的變化趨勢(shì)，說明振動(dòng)時(shí)間會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度。同時(shí)伴隨振動(dòng)作用，水泥漿體會(huì)不斷向振動(dòng)面流動(dòng)，導(dǎo)致沉漿堵孔。在壓力成型法中，透水混凝土的強(qiáng)度對(duì)成型壓力呈先增大后減小的趨勢(shì)。振壓成型法制得的透水混凝土強(qiáng)度較高[4]。
結(jié)束語
透水混凝土是針對(duì)現(xiàn)有城市路面的缺陷而開發(fā)和使用的一種優(yōu)良路面材料。滲透性好的混凝土可以有效讓城市雨水徹底流入城市地面,有效徹底補(bǔ)充城市地下水,緩解整個(gè)城市地下水位置的急劇下降等，整個(gè)城市的水環(huán)境污染問題,有效消除城市地面上石油類有機(jī)化合物對(duì)城市環(huán)境的嚴(yán)重危害。透水混凝土對(duì)我國(guó)的好處還有很多，如果我們對(duì)于透水混凝土的研究不斷加深,能夠促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時(shí)間接地維持我國(guó)的生態(tài)平衡。——論文作者：趙金峰
