透水混凝土研究及其應(yīng)用

1、 園林新材料新技術(shù)課題論文透水混凝土材料的開發(fā)現(xiàn)狀分析及其應(yīng)用 作者姓名： 沈丹 專業(yè)班級(jí)： 專升本風(fēng)景園林141班 作者學(xué)號(hào)： 201404130117 研究方向： 混凝土材料 導(dǎo)師姓名： 李勝 導(dǎo)師單位： 浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江農(nóng)林大學(xué)2015 年 4 月 18 日目錄摘要1 第1章 緒論1.1本課題的提出21.2透水混凝土的材料研究開發(fā)背景21.3透水混凝土的基本概念3第2章透水混凝土的歷史背景及特性2.1透水混凝土歷史背景42.2透水混凝土的優(yōu)缺點(diǎn)5第3章 國(guó)內(nèi)外透水混凝土發(fā)展動(dòng)態(tài)3.1國(guó)內(nèi)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀63.2國(guó)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀7 第4章透水混凝土材料的市場(chǎng)前景參考文獻(xiàn)8- VII -摘

2、要透水性混凝土系采用水泥、瀝青為膠結(jié)材料摻配高質(zhì)量的同粒徑或間斷級(jí)配骨料所組成的,并具有一定空隙率的混合材料。將其制成混凝土路面、護(hù)坡及其制品時(shí),能取得排水、抗滑、吸音、降噪、滲水效果,可改善地表生態(tài)循環(huán),利于行車交通安全,保護(hù)生活環(huán)境,解決由于大規(guī)?，F(xiàn)代化城市建設(shè)帶來(lái)的負(fù)面影響。工程實(shí)踐證明,透水性混凝土是一種新型多功能鋪裝材料。 關(guān)鍵詞：透水性混凝土；生態(tài)循環(huán)；生活環(huán)境；混合材料；多功能，鋪裝材料；5第1章 緒論1.1 本課題的提出 傳統(tǒng)的城市道路和廣場(chǎng)的路面設(shè)計(jì)主要考慮耐久性指標(biāo)和美觀度等因素，一遇到強(qiáng)降雨的天氣，路上的積水使我們的出行變得艱難和不暢。如2013年十月初，臺(tái)風(fēng)菲特再次使得

3、江蘇上海都看海，讓城市排水問題顯現(xiàn)，給城市居民生活帶來(lái)極大的不便（圖1）。2009年3月，廣州也遭遇了一場(chǎng)50年不見的強(qiáng)暴雨，在廣州的很多主干道上都因?yàn)槁访娣e水不易同行而出現(xiàn)了道路擁堵的現(xiàn)象（圖2）。 圖1 菲特臺(tái)風(fēng)過后的景象 圖2 雷雨天氣后路面積水擁堵所以，我們要尋找一種適應(yīng)我們環(huán)境和生態(tài)的材料，并且這種材料應(yīng)該是可持續(xù)發(fā)展的，能給我們的生活帶來(lái)舒適的。透水性混凝土?xí)r目前我們找到的這種理想的，綠色的材料。1.2 透水混凝土的材料研究開發(fā)背景我國(guó)水資源總量雖然較多，但人均占有水資源卻極其貧乏，是世界上聞名的缺水大多。自20世紀(jì)90年代以后，盡量避免鋪設(shè)硬化路面已成為世界城市建設(shè)共識(shí)的做法，鋪

4、設(shè)透水地面被看做是城市提高環(huán)境質(zhì)量、減少噪音、預(yù)防水災(zāi)和保留資源的重要措施。世界上水資源緊缺的國(guó)家，幾十年來(lái)一直把天然雨水當(dāng)做天賜財(cái)富，廣泛推廣高效的透水廣場(chǎng)、停車場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)和道路。這些年來(lái)，國(guó)家和地方政府已經(jīng)采取了一系列措施進(jìn)行節(jié)水節(jié)源、雨水回收利用。國(guó)家綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（GBT 503782006）的頒布，建議推廣透水材料，對(duì)露天場(chǎng)地的鋪裝強(qiáng)調(diào)使用透水材料，提出了公共建筑室外的透水地面面積比應(yīng)大于40%、住宅區(qū)室外透水地面面積比應(yīng)大于45%的規(guī)定。1.3 透水混凝土的基本概念透水性混凝土又稱多孔性混凝土，其是由骨料、水泥和水拌制而成的一種多孔輕質(zhì)混凝土，它不含細(xì)骨料，由粗骨料表面包覆一薄層

5、水泥漿相互粘結(jié)而形成孔穴均勻分布的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，故具有透氣、透水和重量輕的特點(diǎn)，也可稱排水混凝土。透水性混凝土與普通的混凝土材料的組合上有很大的區(qū)別，透水性混凝土粗骨料粒徑單一，不摻或者少摻細(xì)骨料的特殊材料組合決定了透水混凝土的特點(diǎn)是具有大量的連通的空隙。如圖3所示，單級(jí)配的粗骨料加上不多的膠凝材料使其內(nèi)部形成了較多的空隙，有很多蜂窩狀的結(jié)構(gòu)，因此被很多人形象的稱為米花糖結(jié)構(gòu)。 圖 3 透水混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意 第2章 透水混凝土的歷史背景及特性2.1 透水混凝土的歷史透水混凝土的研究應(yīng)用始于100多年前，據(jù)V.M.Malhortra記載：1852年英國(guó)在建造工程中由于缺少細(xì)骨料，開發(fā)了不含細(xì)骨

6、料的混凝土，即透水混凝土。美國(guó)在20世紀(jì)60年代就開始了對(duì)普通混凝土地及透水性混凝土配合比設(shè)計(jì)方法的研究。1995年，南伊利諾伊大學(xué)的Nader Ghafoorim闡述了不含細(xì)骨料混凝土的概要。2.2 透水混凝土的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：透水混凝土主要是由粒徑單一的粗骨料、水泥、水和混凝土外加劑等材料混合加工而成的新型混凝土材料。具體如下：1.高透性。透水性混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部大量的空隙存在使得表面的水能透過該混凝土，空氣也得到了良性的循環(huán)，使得地表與地下的空氣和水體形成一個(gè)有機(jī)的整體。城市的空氣變得不再那么悶熱，溫度有了改善。植物的生長(zhǎng)環(huán)境也有了很大的提高1。2.蓄水能力強(qiáng)。通常我們地面的水都會(huì)經(jīng)過漫長(zhǎng)的引導(dǎo)

7、流入河中。而當(dāng)我們將傳統(tǒng)的混凝土用透水性混凝土取代2，那么雨水就不需要經(jīng)過多道引流直接進(jìn)入地下。這樣，不但滋養(yǎng)了土地及地表的植物，還能補(bǔ)充地下水。防止地下水的大量的開采而引起的地面的坍塌和下沉。3.吸音降噪。其結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在較多空隙。透水性混凝土中的空隙使得噪音不是經(jīng)過混凝土路面反彈到大氣中，相反是吸收路面產(chǎn)生的噪音3。如圖4。4. 良好的裝飾性。目前透水性混凝土的應(yīng)用主要還是采用預(yù)制鋪裝型的施工方法，不但可以保證規(guī)范化的操作使得結(jié)構(gòu)更加可靠，而且可以在預(yù)制的時(shí)候結(jié)合使用的環(huán)境配以不同的顏色，起到很好的裝飾作用。 5. 易維護(hù)性人們所擔(dān)心的孔隙堵塞問題是沒有必要的，特有的透水性鋪裝系統(tǒng)使其只需通

8、過高壓水洗的方式就可以輕而易舉的解決。6. 抗凍融性透水性鋪裝比一般混凝土路面擁有更強(qiáng)的抗凍融能力，不會(huì)受凍融影響面斷裂，因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)本身有較大的孔隙。7. 耐用性透水性地坪的耐用耐磨性能優(yōu)于瀝青，接近于普通的地坪，避免了一半透水磚存在的使用年限短，不經(jīng)濟(jì)等缺點(diǎn)。8. 高散熱性材料的密度本身較低（15%-25%的孔隙）降低了熱儲(chǔ)存的能力，獨(dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)使得較低的地下溫度傳入地面從而降低整個(gè)鋪裝地面的溫度，這些特點(diǎn)使透水鋪裝系統(tǒng)在吸熱和儲(chǔ)熱功能方面接近于自然植被所覆蓋的地面，有效緩解城市熱島作用。10 生態(tài)環(huán)保性停車場(chǎng)的流走物中，主要的有機(jī)物成分，是來(lái)自于停車場(chǎng)地本身瀝青粘合劑中的碳?xì)浠衔铮ㄓ?/p>

9、類），而這類化合物往往對(duì)環(huán)境是有污染的、研發(fā)、服務(wù)、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)指標(biāo)透水混凝土的技術(shù)指標(biāo)分為拌合物指標(biāo)和硬化混凝土指標(biāo)。圖4 透水混凝土降噪原理 缺點(diǎn)： 透水混凝土強(qiáng)度不高，不能承受高強(qiáng)度荷載； 透水混凝土對(duì)路基要求高，施工難度大；透水混凝土運(yùn)行維護(hù)成本較高，灰塵易阻塞空隙，降低滲水能力；透水混凝土空隙中的水易造成凍害。第3章 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及應(yīng)用情況圖5 透水混凝土運(yùn)用于輕量級(jí)停車場(chǎng) 圖6 透水混凝土運(yùn)用于公園的人行道3.1 國(guó)內(nèi)研究及應(yīng)用現(xiàn)狀1995年,中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院于1993年便開始著手對(duì)透水混凝土相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行研究，率先將理論的研究成果付諸于實(shí)踐應(yīng)用，首次在國(guó)內(nèi)成功的研制出了透水

10、性混凝土。2008年，我們?yōu)榱擞颖本W運(yùn)會(huì)的到來(lái)，我們對(duì)城市的建設(shè)進(jìn)行了又一次檢查，對(duì)于其中存在的環(huán)境問題以及交通堵塞的問題，尤其是到了夏季北京幾場(chǎng)大雨會(huì)造成最深達(dá)兩米的積水并使交通嚴(yán)重癱瘓的事實(shí)，對(duì)此問題在北京奧運(yùn)會(huì)的場(chǎng)館周邊道路建設(shè)中廣泛采用綠色環(huán)保的透水磚和透水混凝土技術(shù)，對(duì)奧運(yùn)道路進(jìn)行了大范圍的改造4。杭州、哈爾濱、上海、等地也都有了很好的社會(huì)反應(yīng)和應(yīng)用前景，同時(shí)也給城市帶來(lái)了生態(tài)效益5。透水性混凝土的應(yīng)用還沒有沒有普及化，目前只是用在一些公園或者小區(qū)的人行道，或者是一些學(xué)校里面的體育場(chǎng)、所操場(chǎng)等等。3.2 國(guó)外研究及應(yīng)用現(xiàn)狀美國(guó)，在透水性混凝土或者透水性磚的制作過程中骨料一般就只要

11、粗骨料沒有細(xì)骨料的。在美國(guó)的很多地方的停車場(chǎng)的路段區(qū)域，他們都喜歡用透水混你個(gè)頭或者透水磚，并且這些透水性材料的制作過程是不含有細(xì)骨料的。 法國(guó)在實(shí)驗(yàn)的研究方面主要側(cè)重于運(yùn)用于道路兩旁的路滑帶和排水的研究，也將其運(yùn)用到了實(shí)踐中了。德國(guó)對(duì)透水性混凝土的應(yīng)用集中在道路上，不但能改善交通問題，提高人們的出行舒適度，還能改善整座城市的生態(tài)環(huán)境，德國(guó)有一個(gè)宏偉的目標(biāo)，那就是將整個(gè)德國(guó)的城市道路都改造成透水性混凝土路面6。日本等一些發(fā)達(dá)國(guó)家較早開始研究開發(fā)混凝土型透水性路面材料，并將其應(yīng)用于廣場(chǎng)、步行街、道路兩側(cè)和中央隔離帶、公園內(nèi)道路以及停車場(chǎng)等，增加了城市的透水、透氣空間，起到了良好的效果。第4章 透

12、水混凝土材料的市場(chǎng)前景 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)的突飛猛進(jìn)，推進(jìn)了現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展和人民生活的提高，舒適的環(huán)境越來(lái)越成為人們生活的需要，但在消耗了大量資源的同時(shí)，也產(chǎn)生了大量的廢棄物。解決這一問題，順應(yīng)市場(chǎng)而研究開發(fā)的混凝土透水材料的應(yīng)用是行之有效的途徑之一。從目前使用的混凝土透水材料來(lái)看，它能避免城市在大降暴雨時(shí)出現(xiàn)大面積積水現(xiàn)象，又能解決城市利用雨水來(lái)補(bǔ)充地下水資源，能解決目前城市封閉型地面硬化帶來(lái)的水與空氣的生態(tài)循環(huán)嚴(yán)重失調(diào)問題。混凝土透水材料是由各種天然及再生材料為骨材，加入高分子聚合物添加劑制成，可以使城市土壤與大氣中的水、氣、熱交換生態(tài)體系得到改善，符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，價(jià)格合理。因此，混凝土透水材料將具有巨大的市場(chǎng)，并能推動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。今后混凝土透水材料進(jìn)過市政府的引導(dǎo)和企業(yè)的努力，進(jìn)一步完善相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)手段，憑著卓越的性能、過硬的質(zhì)量、合理的價(jià)格，一定能夠在市場(chǎng)得到廣泛的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 王波，霍亮，高建明.透水性地磚蒸發(fā)降溫試驗(yàn)研究J.四川建筑科學(xué)研究，20042 向東.城市地面硬化的危害與防治J.山西建筑，2003，29(13)：124-1253 王波，高建明，城市硬化地面鋪裝呼喚生態(tài)回歸推廣應(yīng)用透水性鋪裝策略初探c第二屆國(guó)際智能、綠色