透水混凝土性能研究及應(yīng)用

透水混凝土性能研究及應(yīng)用

0透水混凝土在基本概念上的應(yīng)用歷程透水混凝土是指根據(jù)一定比例的水、骨材料、水泥、外加劑和其他材料，在特殊工作中制備的多孔混凝土。透水混凝土具有透水、透氣的特點,能夠在一定程度上凈化水體,改善土壤生態(tài)環(huán)境。目前,透水混凝土憑借其良好的使用性能,已廣泛用于環(huán)境工程、道路工程、園林設(shè)計等多個領(lǐng)域。透水混凝土的出現(xiàn)和使用最早可追溯到100多年前,之后相繼在歐美、日本等多個國家得到了快速發(fā)展。美國早在上個世紀(jì)六十年代便開始了透水混凝土配合比設(shè)計方法,并在之后的不斷研發(fā),取得了很大的技術(shù)成果;而日本于上世紀(jì)七十年代便提出“雨水的地下還原政策”,以便于解決因過度獲取地下水造成的地基下沉問題,現(xiàn)階段,日本已在設(shè)計、施工、管理等領(lǐng)域形成了相應(yīng)的國家級規(guī)范,且應(yīng)用效果良好。相比而言,在透水混凝土研究方面,我國起步較晚,并在很大程度上依賴國外技術(shù)和規(guī)范,因此,加強透水混凝土的研究與應(yīng)用,在理論和實踐上與國際接軌是當(dāng)前混凝土研究工作的重要任務(wù)。1無砂透水混凝土材料的選擇⑴水泥:作為保障混凝土強度的重要指標(biāo),本次采用具有較高強度等級的P·O42.5級水泥。此外,為確?；炷恋耐杆禂?shù),本次設(shè)計不按照常規(guī)混凝土的方法摻加粉煤灰和礦粉等摻合料。對于水泥用量而言,在確保最佳用水量的前提條件了下,可稍微加大用量,這樣便于增加骨料周圍水泥漿膜層的稠度和厚度,從而有效地提高無砂透水混凝土的強度。⑵骨料:按照實際需求,分別選用黃色、黑色以及淺灰色三種人造卵石,實際上,該類骨料屬于人造加工的,表面光潔且含泥量為0,其緊密堆積密度為1750kg/m⑶減水劑:本次采用聚羧酸高性能減水劑,工程實踐表明,透水混凝土對用水量極為敏感,通過加入一定的保坍成分,降低其對水量敏感性及放大施工過程中的可控范圍的,一方面降低了減水劑的有效組分濃度,另一方面還能增強混凝土的工作度保持能力。減水劑的含固量為9%,減水率約為10%,摻量為0.5%。⑷水灰比選擇:事實上,水灰比既影響無砂透水混凝土的強度,又影響其透水性。當(dāng)水灰比小于某一最佳值時,水泥漿難以均勻地包裹所有的骨料顆粒,工作度變差,達(dá)不到適當(dāng)?shù)拿軐嵍?不利于強度的提高。反之,如果水灰比過大,易產(chǎn)生離析,水泥漿會從骨料顆粒上淌下,形成不均勻的混凝土組織,既不利透水,也不利于強度的提高。2透水混凝土性能要求透水混凝土的性能研究主要包括以下幾個方面:(1)工作性能:良好的工作性能是透水混凝土應(yīng)用于工程的最基本要求,在很大程度上決定著施工操作難易以及工程質(zhì)量的好壞。(2)力學(xué)性能:混凝土內(nèi)部的黏結(jié)力和機械咬合力較低,極易造成透水混凝土整體的不穩(wěn)定現(xiàn)象,可見,在應(yīng)用于實際工程之前,進行透水混凝土的力學(xué)性能研究是必要的。(3)抗疲勞性能:透水混凝土長期受到車輛荷載的作用,因此對路面透水混凝土的疲勞性能有嚴(yán)格要求。(4)排水性能:排水性能通常以孔隙率和透水系數(shù)為指標(biāo)。對排水性能的研究對于保障車輛與路面的良好接觸,防止車輛在路面濕滑狀況下造成危險具有實際意義。圖1、圖2為透水混凝土實施效果圖。本實驗根據(jù)混凝土配合比原則,采用水、硅酸鹽水泥、天然碎石、以及部分外加劑為原材料,在不同原材料用量情況下進行了混凝土強度、透水系數(shù)以及孔隙率的研究,具體如表1所示。3大青水混凝土的強度根據(jù)上述試驗,可初步得出:(1)在水灰比相同的條件下,水泥用量不斷增加,其強度值不斷提高,而孔隙率降低,透水系數(shù)也隨之減小。(2)通過比較10~20mm大石子和5~10mm的小石子,可以看出,在相同水灰比和水泥用量的前提下,小石子的強度要高于大石子的強度,而孔隙率和透水系數(shù)相對較小,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是這小石子的粒徑小,堆積得更加密實。(3)隨著透水系數(shù)的增加,其強度逐漸降低,此外,我們也看到大石子混凝土具有更難密實的特點,并且與小石子相比,其強度和透水系數(shù)都很難統(tǒng)一。(4)在水泥用量相同的條件下,W/C在0.28~0.32之間,隨著W/C的增大,其孔隙率和透水系數(shù)逐漸增大,而強度逐漸減小。4成功運用實踐工程目前,透水混凝土在我國大型工程建設(shè)中已有了成功運用。如包括北京奧林匹克公園、上海世博園區(qū)等實際工程。以北京奧林匹克公園為例,其建筑面積約0.8萬m5透水混凝土透水技術(shù)研究的展望同普通混凝土相比,透水混凝土憑借其優(yōu)良性能得到了廣泛的應(yīng)用。多年來,美、歐、日等發(fā)展國家相繼研究、應(yīng)用透水混凝土,取得了巨大成果。目前,我國對透水混凝土的研究已取得初步成果,但仍然有待完善,根據(jù)筆者多年從業(yè)經(jīng)驗認(rèn)為,今后的研究工作需從以下幾點開展:(1)探討透水混凝土透水性能下降影響因素,同時找到相應(yīng)解決辦法并分析解決方式的可行性。(2)分析透水混凝土在透水、透氣和保護生態(tài)環(huán)境等方面作用和影響,重點加強透水混凝土在生態(tài)環(huán)保方面的應(yīng)用。(3)積極制定關(guān)于透水混凝土配合比設(shè)計、施工、養(yǎng)護和管理等方面的相應(yīng)規(guī)范,便于向更大范圍推廣。(4)透水混凝土材料的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)研究,更加深入解釋其使用性能和物理性能,提升混凝土抗壓、耐久性。6透水混凝土應(yīng)用分析實驗證明,影響透水混凝土性能指標(biāo)的因素主要有設(shè)計孔隙率、碎石級配和水灰比等因素。且各因素之間相互聯(lián)系,另一方面也說明,經(jīng)過合理配比的混凝土能夠滿足當(dāng)前工