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    透水混凝土配合比設計及性能研究
    時(shí)間: 2020-04-03 10:06 瀏覽次數:
    透水混凝土是一種針對現有城市路面缺陷,開(kāi)發(fā)使用的一種優(yōu)良道路鋪裝材料。透水混凝土能讓雨水流入地下,有效補充地下水,緩解城市地下水位急劇下降等城市環(huán)境問(wèn)題,并能有效消除地面上的油類(lèi)化合物對環(huán)境的危害,同時(shí)具有保護地下水,維護生態(tài)平衡,緩解城市熱島效應等功能。其性能特點(diǎn)為具有多孔、透水性好、具有一定的強度并可承受適當的荷載。本次試驗對透水混凝土的配合比設計及施工工藝進(jìn)行了多方面試驗研究,分析影響混凝土強度及滲透系數的因素。
     
    1原材料的選擇
     
    水泥選用PO42.5普通硅酸鹽水泥,礦物摻合料選用S95級礦粉,粗骨料選用4.75~9.5mm碎石,外摻料選用透水混凝土增強劑和粉劑增強料。
     
    2混凝土配合比設計及優(yōu)化
     
    2.1配合比設計
     
    (1)確定水膠比范圍。根據試驗混凝土水膠比控制的0.25~0.35比較合適。我們選擇0.25、0.275、0.30、0.325、0.35五個(gè)個(gè)水膠比。通過(guò)變動(dòng)用水量、膠凝材料用量,得到不同的抗壓強度、透水率、孔隙率尋找一個(gè)最佳水膠比。
     
    (2)確定骨料用量。1m3透水混凝土的粗骨料用量宜取緊密堆積狀態(tài)下的碎石質(zhì)量,一般控制在(1500~1600kg/m3)。粗骨料用量過(guò)少,灰骨比過(guò)大,會(huì )造成部分粗骨料顆粒漂浮在水泥漿中,影響透水混凝土孔隙率和透水性能。
     
    (3)確定膠凝材料用量。通過(guò)試驗膠凝材料用量200~400kg/m3比較合適。本次選擇5個(gè)水泥用量水平來(lái)控制。
     
    (4)試拌成型。將碎石和膠凝材料裝入拌合機,邊加水邊攪拌,攪拌時(shí)間應比普通商品混凝土延長(cháng),本次試驗攪拌時(shí)間2~3min,以便水泥漿均勻包裹在骨料表面,當碎石表面出現濕漿膜時(shí)停止加水。
     
    2.2透水系數及孔隙率測定
     
    (1)透水系數。采用定水位透水系數測定方法。透水系數按照以下經(jīng)驗公式計算,精確至1mm/s。

    透水混凝土配合比設計

    (2)孔隙率。對于硬化后透水混凝土的孔隙率假定連通孔隙體積占絕大多數。因此我們采用靜水力學(xué)方法進(jìn)行測定。將試件在水中浸泡24h后,在水中測試試件的質(zhì)量m1;然后將試塊烘干至恒重后重量,測其質(zhì)量m2;根據公式計算計算混凝土孔隙率P:



    3透水混凝土試驗結果分析
     
    經(jīng)過(guò)多次透水混凝土配合比試驗調整,共制作混凝土抗壓試塊50多組,尋找混凝土拌和物各種性能好的配合比,確定了透水混凝土配合比各種材料用量,得出不同混凝土配合比試驗數據。通過(guò)數據分析得出以下影響因素:
     
    3.1對抗壓強度的影響
     
    從試驗結果看,透水混凝土的抗壓強度比普通商品混凝土偏低,主要與水膠比、水泥用量、孔隙率有關(guān):
     
    (1)水膠比的變化對強度的影響。水膠比的變化對強度的影響很大,其最佳水膠比在一定范圍內,強度隨著(zhù)水膠比減少而增大。但當水灰比太小時(shí),透水混凝土因干燥拌料不宜均勻,水泥漿不能均勻地包裹在粗骨料表面,達不到適當密度,反而不利于強度的提高。如果水灰比過(guò)大,水泥漿又會(huì )從骨料上滑下,也不利于強度的提高。
     
    (2)礦粉對強度的影響。加入礦粉可使水化產(chǎn)物相應增長(cháng),提高膠結料的數量和膠結強度。從試驗結果看,對于同一種骨料粒徑來(lái)說(shuō),加入適量礦粉可以提高透水混凝土的強度。
     
    (3)孔隙率對強度的關(guān)系。強度一般隨孔隙率的增加而降低,摻入少量砂可使砼強度得到提高,但孔隙率減小、透性率變差。
     
    3.2孔隙率
     
    透水混凝土表觀(guān)體積由粗骨料堆積而成,對于同一粒級碎石,由碎石的緊密堆積密度確定,孔隙率受骨料表面水泥漿體體積影響。水膠比越小,漿體體積越大,透水混凝土的孔隙率就越小。隨著(zhù)水泥用量增加,孔隙率降低,強度提高。
     
    3.3透水系數
     
    透水系數隨著(zhù)孔隙率的增大而增大,其主要是受連通孔隙的影響,透水系數隨著(zhù)水膠比的減少而減少。水膠比越小,在透水混凝土試塊中的水泥漿就越多,導致有效孔隙率減少,透水系數也隨之減少。水泥用量試驗結果表明,隨著(zhù)水泥用量的不斷增加,有效孔隙不斷減少,透水系數顯著(zhù)減少。
     
    4透水混凝土配合比
     
    根據以上試驗結果比較分析得出透水混凝土配合比見(jiàn)下表。



    5透水混凝土施工工藝
     
    一般按8cm厚度作為道路的基準厚度,在此基礎上按不同功能,設計不同的厚度。
     
    5.1攪拌
     
    透水混凝土應采用機械攪拌,其初凝快,運輸時(shí)間應盡量短。攪拌時(shí)按物料的規定比例及投料順序將物料投入攪拌機,先將膠結料和碎石攪拌約30秒后,使其初步混合,再將水分2次加入,繼續攪拌約2分鐘。運輸過(guò)程一般控制在10分鐘以?xún)取?/div>
     
    5.2攤鋪、澆注成型
     
    透水混凝土屬于干性混凝土料,初凝快,攤鋪必須及時(shí)。大面積施工時(shí)宜采用分塊隔倉方式攤鋪物料。其松鋪系數為1.1。將混合物均勻攤鋪在工作面上,用括尺找準平整度和控制一定的泛水度,然后用平板振動(dòng)器或人工搗實(shí),搗實(shí)不宜采用高頻振動(dòng)器。最后用抹合拍平,抹合不能有明水。澆注時(shí)應注意以下事項:松鋪系數按透水混凝土的干濕度,一般采用1.1~1.15之間;平板振動(dòng)器振動(dòng)時(shí)間不能過(guò)長(cháng),防止過(guò)于密實(shí)出現離析現象;當氣溫高于35℃時(shí),施工時(shí)間應避開(kāi)中午,適合在早晚進(jìn)行施工。
     
    5.3養生
     
    鋪攤結束后立即覆蓋塑料薄膜保持水分。當高溫采用灑水養護時(shí)在8小時(shí)后開(kāi)始養護,但淋水時(shí)不宜用壓力水直接沖淋混凝土表面,應從上往下淋水,透水混凝土濕養時(shí)間不少于7天,使其在養護期內強度逐漸提高。
     
    5.4涂覆透明封閉劑
     
    待表面混凝土成型干燥后3天左右,涂刷透明封閉劑,增強耐久性和美觀(guān)性,防止時(shí)間過(guò)長(cháng)會(huì )使透水混凝土孔隙受污而堵塞孔隙。
     
    6結論
     
    (1)透水混凝土的強度與水泥用量、摻合料用量和水灰比有關(guān),對同一粒徑的骨料拌制透水混凝土,存在著(zhù)最佳水泥用量和水灰比。
     
    (2)透水混凝土的孔隙率、透水性隨水泥用量增大而降低。透水混凝土的滲透系數與連通孔隙率有較好的對應關(guān)系。
     
    (3)通過(guò)通過(guò)多次試驗調整,采用普通42.5單方水泥用量、碎石用量分別為1500~1600kg,石子粒徑4.75mm~9.5mm,能配制出抗壓強度15MPa~30MPa,孔隙率12%~20%,透水系數1.0~3.0mm/s的透水混凝土,應用在道路排水結構中,可以取得比較好的排水效果。




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