透水再生混凝土（共7篇）
透水再生混凝土 篇1
由于历史原因, 在我国城镇化建设过程中产生大量建筑废料, 给环境带来了污染, 而其中废弃粘土砖在建筑垃圾中占有相当的比重[1,2]。将废弃粘土砖变废为宝, 符合可持续发展战略。目前, 废弃粘土砖主要用作粗骨料生产耐热混凝土、轻集料混凝土、铺路块料等, 但是, 用废弃粘土砖开发保水性透水混凝土的研究甚少。在制作该种透水混凝土的搅拌过程中, 掺入少量发泡剂和硫酸钠。发泡剂在水泥浆体中产生大量气泡;硫酸钠作消泡形成大量微孔, 为水分进出胶结层提供通道。该类透水混凝土宜作路面材料, 其砖骨料在雨季吸收并保持水分, 热季再散发水分, 能有效调节地表温度和湿度, 缓解城市“热岛效应”, 是一种新型、绿色环保材料。
1 原材料及试验方法
原材料、透水混凝土配合比等参数同文献[3], 即以水泥、粗骨料、自来水、发泡剂、硫酸钠为原料。其中水泥采用拉法基P.O42.5R硅酸盐水泥, 粗骨料由碎石和砖骨料按不同比例混合而成, 发泡剂采用蛋白质类发泡剂。依据经验公式法进行配合比设计。设计强度为10 MPa, 管理水平取25%, 捣实成型, 水灰比W/C=0.35, 硫酸钠掺量取水泥质量的2%, 发泡剂经过机械发泡后的掺量约为水泥体积的20%。
2 透水系数、保水量测试方法
透水系数测试参照杨静设计的渗透仪[4]测透水系数。透水仪为两端开口的有机玻璃方框, 尺寸为10 cm×10 cm×45 cm, 渗透仪正面刻有刻度。透水系数计算公式如下:
其中, H为水位下降高度, 本装置取38 cm;Δt为水位下降H高度所用时间, s。每个试块测5次Δt, 去掉最高、最低值后求平均值代上式。
保水量测试参照《使用再生材料开发保水性混凝土块》[5]的方法, 计算公式如下:
每组3个试块, 将试块浸入15℃~25℃的清水中浸泡24 h后取出, 然后将试件放入封闭的塑料容器内 (如图1所示) 。容器高度不大于混凝土块高度的3倍, 长度不大于混凝土块的2倍, 垫块高度不超过5 mm。在15℃~30℃的室温下, 静置30 min使其蒸发水分, 用剪下的湿布擦去能见的水分后, 立刻测量试件的质量, 即湿润质量。将试件放入温度 (105±5) ℃的干燥机内, 将试件干燥至固定质量后, 再在常温中测量试件冷却后的质量, 得到试件的绝对干燥质量。
3 结果分析
1) 水泥胶结层。水泥胶结层包裹住砖骨料, 只有胶结层具有足够数量的连通孔隙, 水分才能被砖骨料吸收并保持水分。待透水混凝土成型28 d后, 用光学显微镜观察粗骨料表面包裹的胶结层发现, 水泥胶结层有大量微孔, 且绝大部分微孔直径都在50μm以内, 存在相互连通的孔隙 (见图2) 。
2) 透水系数。如图3所示, 当掺量低于80%时, 透水系数随掺量增加而减小, 掺量大于80%后透水系数随掺量增加而增加。各掺量下, 10~15级配下透水系数为2.2 cm/s~3.7 cm/s, 5~10级配下透水系数为2.1 cm/s~2.8 cm/s, 10~15级配的透水系数大于5~10级配, 但是掺砖骨料之后透水系数均比未掺砖骨料时的透水系数小。
透水系数主要由内部的连通与半连通孔隙 (即有效孔隙) 决定。砖骨料具有强度低、多片层及易剥离的特性, 在搅拌中会发生部分崩离分裂, 产生的裂片与剩下的碎石以及完整的砖骨料混合, 产生局部的连续多重级配效果, 增加了混凝土的致密性, 继而减少混凝土内部连通孔隙, 降低透水混凝土的透水系数。所以, 砖骨料对透水混凝土的透水性不利。
3) 保水量。如图4所示, 随着砖骨料掺量增加, 透水混凝土保水量有着明显的增长趋势;5~10级配的透水混凝土保水量比10~15级配的要大, 这是因为骨料颗粒越小, 胶结层的比表面积越大, 水分进入骨料的通道越多造成的;10~15级配的透水混凝土, 掺量为100%时的保水量是0%时的2.8倍, 接近0.2 g/cm3;5~10级配的透水混凝土, 掺量为100%时的保水量是0%时的2.3倍, 接近0.18 g/cm3。
由分析可知, 砖骨料开发的透水混凝土大大增强其保水性能, 砖骨料可以利用自身的吸水、保水能力锁住水分, 在雨天吸水并储存水分, 热天便蒸发骨料内的水分, 调节地表温度和湿度, 是一种新型、环保绿色材料。
4 试验结论
本文用粘土砖再生骨料开发保水性透水混凝土, 并对砖骨料不同掺量下的性能进行了对比试验。研究发现:1) 加入少量发泡剂、硫酸钠, 使透水混凝土胶结层产生大量50μm以下的微孔, 是透水混凝土具有吸水、保水功能的关键因素。2) 砖骨料掺量由0%增大到80%时, 透水系数呈下降趋势, 掺量由80%增大到100%时, 透水系数呈增大趋势, 总体来讲, 砖骨料对透水混凝土的透水性不利。但是, 透水混凝土的透水系数依然较高, 透水性依然良好。3) 砖骨料所占比例越大, 透水混凝土的保水性越好, 保水量在0.1 g/cm3~0.2 g/cm3之间。
摘要：利用粘土砖再生骨料开发保水性透水混凝土, 对砖骨料不同掺量下的透水混凝土进行了对比分析, 研究了该因素对透水、保水性能的影响, 得出了一些有价值的结论。
关键词：废弃粘土砖,透水混凝土,保水性,抗冻性
参考文献
[1]张孟雄, 张学良, 王卫秋, 等.建筑垃圾砖的开发及应用[J].砖瓦世界, 2006 (8) :19-21.
[2]苗毓恩, 王罗春.旧建筑物拆除中废旧砖瓦的资源化途径[J].上海电力学院学报, 2009, 25 (6) :579-582.
[3]张璐, 胡松.粘土砖再生骨料开发保水性透水混凝土的强度分析[J].山东工业技术, 2014 (10) :29-30.
[4]郑木莲.多孔混凝土的渗透系数及测试方法[J].交通运输工程学报, 2006, 6 (4) :41-46.
[5]朱先进.使用再生材料开发保水性混凝土块[EB/OL].http://www.cctrpofun.com/news1.asp id=277, 2009-11-24/2013-10-11.
透水再生混凝土 篇2
随着社会经济的发展和人们对舒适生活的追求, 越来越多的城市将面临着老城重建问题。这将产生数量巨大的建筑垃圾, 其中废弃混凝土大约占到30%~50%。这些废弃混凝土除了一小部分用作道路和建筑物的基础垫层外, 大部分都不经过处理, 直接运往市郊进行堆放或者填埋。由于废弃混凝土在短时间内不可降解, 以此方式处理会产生难以预料的环境和社会问题, 在寸土寸金的大城市矛盾尤其突出。因此, 如何对废弃混凝土进行合理有效的利用, 是一个迫切需要解决的问题。再生混凝土 (Recycled Concrete) 的出现, 使得循环利用废弃混凝土成为可能。再生混凝土是指利用废弃混凝土破碎加工而成的集料, 部分或全部代替天然集料配制而成的新混凝土[1]。
同时, 透水混凝土 (Pervious Concrete) 作为一种新的环保型、生态型道路材料, 越来越受到人们的欢迎, 该领域的研究应用已成为热点。采用透水混凝土对地面进行铺装, 从生态和环境效益来看, 具有许多优点: (1) 它是一个十分有效的收集雨水或使其回渗到地下的方法, 有利于维持地下水资源的生态平衡, 防止地表沉降, 而且可以创造舒适的车行和人行交通环境; (2) 它使多种生物, 特别是以微生物为主体的动植物群更容易栖息生长, 延续自然生物链, 而硬化地面阻断了类似的生物链; (3) 它可以吸收汽车、交通以及环境的其他噪声, 改善视觉环境; (4) 它可以吸收太阳热和环境其他热源放出的热量, 在环境温度降低时又将热量放出, 缓解“热岛效应”[2]。
将再生骨料应用于透水混凝土, 不仅可以节约资源, 而且保护了环境, 真正实现了可持续发展。国外对再生透水混凝土的研究起步较早, 欧美、日本等一些发达国家还将其应用于实际工程, 取得了良好效果。在国内, 虽然研究起步较晚, 但随着越来越多研究人员的加入, 该项研究正逐步进入快车道。同济大学的肖建庄[3]教授对再生混凝土进行了系统的研究, 结果表明, 废弃混凝土再生利用是可行的, 这为再生骨料应用于透水混凝土奠定了理论基础。中建材料工程研究中心的宋中南、石云兴、霍亮[4,5,6,7]等学者对透水混凝土及其应用技术进行了系统的研究, 已经在北京奥运工程中成功运用, 并申请了专利。华侨大学的严捍东、陈莹、王琼[8,9,10,11,12]等学者对利用再生骨料制备透水混凝土和透水路面砖进行了比较深入的研究, 研究结果提高了人们对再生骨料和透水性混凝土的认识, 推动了建筑垃圾再生骨料透水性混凝土在工程实践中的应用。近三年来, 江苏大学的刘荣桂、薛冬杰[13,14]以及常州大学的朱平华[15]等学者也加入到再生透水混凝土的研究中, 并通过实验得出相应结论。
本文选用5种再生骨料掺量方案 (0、25%、50%、75%、100%) 研究再生透水混凝土中再生骨料合理掺量的问题。控制碎石级配、设计孔隙率和水灰比这三个因素不变, 考察抗压强度、有效孔隙率和透水系数这三个评价指标。利用前期对天然骨料透水混凝土研究得出的结论, 比较不同再生骨料掺量下各评价指标的变化规律, 综合分析实验数据, 总结出再生透水混凝土中再生骨料的合理掺量。
1 试验概况
1.1 原材料
水泥:采用42.5级普通硅酸盐水泥, 质量符合GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》要求。
硅灰:采用普通二氧化硅微粉, 技术指标符合透水混凝土增强料的技术指标, 以6%的掺量等量替代水泥。
水:普通饮用水, 符合JGJ 63-2006《混凝土用水标准 (附条文说明) 》的规定。
粗集料:采用天然碎石和再生碎石, 经人工筛分后用水冲洗干净, 自然风干, 得到级配分别为9.5~16mm、16~19mm和19~25mm的三种级配粗集料。天然碎石基本物理性能如表1所示, 再生碎石基本物理性能如表2所示。试验参照JTG E 42-2005《公路工程集料试验规程》进行。根据GB/T14685-2011《建筑用卵石、碎石》, 天然碎石性能指标基本符合Ⅱ类用石要求。根据GB/T 25177-2010《混凝土用再生粗骨料》, 再生碎石性能指标基本符合Ⅱ类用石要求。
1.2 配合比设计
配合比设计采用体积法进行, 首先根据粗集料紧密堆积密度计算出单位体积粗集料用量, 然后根据粗集料紧密堆积孔隙率和设计孔隙率计算出胶结料浆体体积, 最后根据设计水灰比和硅灰水泥掺量比, 依次算出单位体积水的用量、单位体积水泥的用量和单位体积硅灰的用量。
1.3 浇筑试块
透水混凝土立方体试块与普通混凝土立方体试块浇筑方式类似, 由于透水混凝土现场施工时大多数以低频平板振动器和专用工具滚压, 或平板压实机压实成型, 振动能量小, 因而试块制作时, 可采用插捣成型, 以避免振动太大造成水泥浆体沉底, 阻塞孔隙, 影响透水性。
1.4 性能测试
(1) 抗压强度
参照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行测试。
(2) 有效孔隙率
参照DB11/T 775-2010《透水混凝土路面技术规程》进行测试。
(3) 透水系数
参照CCJJ/T 135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》进行测试, 采用“固定水位高度法”, 试验仪器为自制透水系数测定仪。
2 试验结果与分析
试验分析流程:对整体正交组进行分析→对相对较优组进行分析→对局部最佳组进行分析, 采用L9 (33) 类型三因素三水平正交试验表, 如表3所示, 正交试验结果如表4所示。
注:抗压强度指标、有效孔隙率指标及透水系数指标三列中每一试验编号下的5个数值从上至下依次代表再生骨料掺量为0、25%、50%、75%和100%的情况, 例如1#的抗压强度指标一栏所示。
根据前期全天然骨料透水混凝土的研究结论, 综合考虑透水混凝土的力学性能和透水性能, 得出最佳组合为:碎石级配16~19mm, 设计孔隙率15%, 水灰比0.30, 在此基础上, 研究再生透水混凝土中再生骨料的掺量问题。再生骨料掺量分别为0、25%、50%、75%和100%时, 再生透水混凝土的抗压强度指标、有效孔隙率指标和透水系数指标试验结果如表5所示。
2.1 再生骨料掺量对抗压强度指标的影响
图1为不同再生骨料掺量对透水混凝土抗压强度指标的整体影响趋势。由图1可知, 在不同再生骨料掺量水平下, 各试验编号的抗压强度指标变化各不相同, 整体趋势杂乱无章。通过仔细观察发现, 其中有两条曲线的抗压强度指标相对于其它七条曲线而言, 比较特殊, 一条是4# (碎石级配16~19mm, 设计孔隙率15%, 水灰比0.30) , 另一条是7# (碎石级配19~25mm, 设计孔隙率15%, 水灰比0.35) 。这两条线几乎覆盖了下面七条曲线, 对于抗压强度而言, 这两条线具有代表性, 因此, 从这九组中将相对较优的两组拿出来进行分析。这两个试验组有一个相同之处, 即设计孔隙率都是15%, 而15%的设计孔隙率是设计孔隙率三个水平中最小的一个。由于设计孔隙率较小, 混凝土内部更多是被粗骨料和胶凝材料所形成的整体填充, 且填充效果较好, 粗骨料与胶凝材料之间搭接紧密, 形成有效稳定骨架, 当混凝土承受压力时, 其内部骨架有更多支点参与受力, 抗压强度相对较高。反之, 当设计孔隙率提高时, 混凝土内部有较多孔隙, 粗骨料和胶凝材料填充效果不好, 搭接不紧密, 不能形成合理受力骨架, 一旦受压, 由于内部只有较少的支点参与受力, 显然抗压强度不会太高。
图2为不同再生骨料掺量对透水混凝土抗压强度指标的较优组影响趋势。由图2可见, 两条曲线的峰值点都出现在再生骨料掺量为25%时, 峰值点的左侧曲线呈上升趋势, 峰值点的右侧曲线呈下降趋势, 只是在再生骨料掺量为75%的地方, 7# (碎石级配19~25mm, 设计孔隙率15%, 水灰比0.35) 的曲线出现转折, 呈上升趋势。不同再生骨料掺量对透水混凝土的抗压强度影响比较大。总体而言, 透水混凝土的抗压强度随再生骨料掺量的增加而降低。这主要是因为掺入的再生骨料与新旧砂浆之间存在较弱的胶结层, 破坏往往由这个薄弱地带展开。除此之外, 旧混凝土须经过破碎才能将再生骨料分离出来, 在这个过程中, 再生骨料承受巨大的撞击, 其表面甚至内部出现微裂纹, 导致掺入再生骨料的混凝土强度普遍不高。再者, 再生骨料表面的陈旧砂浆孔隙率较高, 吸水性较大, 容易产生应力集中和用水量增加的现象, 这些都可能导致掺入再生骨料的透水混凝土强度降低。本试验天然骨料的压碎指标要高于再生骨料的压碎指标, 按照常理, 在碎石级配相同的情况下, 再生骨料掺量水平为0, 即粗骨料全部是天然骨料的混凝土, 其抗压强度应该比掺入再生骨料的混凝土抗压强度要高, 然而试验中再生骨料掺量为25%时, 混凝土的抗压强度反而是最高的, 这可能是由于掺入的25%再生骨料和其它75%的天然骨料一起形成了一个更合理的受力骨架, 其内部骨料和胶凝材料分布均匀, 整体粘结可靠。除此之外, 适量再生骨料表面的陈旧砂浆由于比较粗糙, 形成一定的内摩擦力等原因和上述条件共同作用, 最终导致再生骨料掺量为25%时, 抗压强度比较高。根据前期研究得出的结论, 4# (碎石级配16~19mm, 设计孔隙率15%, 水灰比0.30) 为最佳组合, 因此, 从这两组中将最佳组单独拿出来进行具体分析。
由图2可知, 对于4#组, 再生骨料掺量在0~25%范围内, 抗压强度增长明显, 增幅达到35%左右;再生骨料掺量在25%~100%范围内, 抗压强度呈下降趋势, 总降幅达到35%左右, 其中再生骨料掺量为25%~50%时, 降幅为17%左右, 再生骨料掺量为50%~75%时, 降幅为14%左右, 再生骨料掺量为75%~100%时, 降幅为4%左右。观察整个曲线的变化趋势, 再生骨料掺量为25%时, 抗压强度达到最大值, 过了峰值后, 试样抗压强度一路下降, 下降的幅度随着再生骨料掺量的增大而减小。初步判断, 以抗压强度为评价指标, 再生骨料掺量为25%时比较合适。图3为不同再生骨料掺量水平下再生透水混凝土抗压强度指标拟合高斯曲线。由图3可知, 利用高斯曲线对图像进行拟合, 通过计算, 该曲线的R2=0.97788, 拟合度较高, 拟合的高斯函数为 , 式中:x为再生骨料掺量水平, y为抗压强度指标。观察高斯拟合曲线, 当再生骨料掺量在30%左右时, 曲线可达到极大值。因此, 以抗压强度为单一评价指标时, 再生骨料掺量取30%最为合适。
2.2 再生骨料掺量对有效孔隙率指标的影响
图4为不同再生骨料掺量对透水混凝土有效孔隙率指标的整体影响趋势。由图4可见, 在不同再生骨料掺量水平下, 各试验编号的有效孔隙率指标变化各不相同, 整体趋势杂乱无章。根据前期试验的结论, 设计孔隙率是影响透水混凝土有效孔隙率指标的主要因素, 只有控制设计孔隙率这一指标不变, 相对较优组之间才能相互比较。显然, 当设计孔隙率为15%时, 相对较优组的曲线有三条:分别是1# (碎石级配9.5~16mm, 设计孔隙率15%, 水灰比0.25) 、4# (碎石级配16~19mm, 设计孔隙率15%, 水灰比0.30) 、7# (碎石级配19~25mm, 设计孔隙率15%, 水灰比0.35) 。透水混凝土的有效孔隙率一般随着设计孔隙率的改变而改变, 再生骨料掺量的多少并不能从根本上决定有效孔隙率的大小, 就算有一定的影响, 也是针对具体某一组组内微小的相对变化, 不能形成普适规律, 而试验数据也证明了这点。对于有效孔隙率而言, 1#、4#、7#三曲线具有代表性, 因而从这九组中将相对较优的三组拿出来进行分析。
图5为不同再生骨料掺量对透水混凝土有效孔隙率指标的较优组影响趋势。由图5可知, 1# (碎石级配9.5~16mm, 设计孔隙率15%, 水灰比0.25) 的曲线形似“M”型, 4# (碎石级配16mm~19mm, 设计孔隙率15%, 水灰比0.30) 和7# (碎石级配19~25mm, 设计孔隙率15%, 水灰比0.35) 的曲线形似“W”型。观察图像, 并不能看出有效孔隙率指标和再生骨料掺量之间的规律。但为了和抗压强度指标分析方式统一起来, 运用控制变量法, 从这三组中将最佳组单独拿出来进行具体分析。
图6为不同再生骨料掺量对透水混凝土有效孔隙率指标的最佳组影响趋势。由图6可知, 再生骨料掺量在0~25%范围内, 有效孔隙率指标呈下降趋势, 降幅为30%左右;再生骨料掺量在25%~50%范围内, 有效孔隙率指标呈上升趋势, 增幅为34%左右;再生骨料掺量在50%~75%范围内, 有效孔隙率指标呈下降趋势, 降幅为17%左右;再生骨料掺量在75%~100%范围内, 有效孔隙率指标呈上升趋势, 增幅为23%左右。观察整个曲线的变化趋势, 再生骨料掺量在0、50%和100%时, 有效孔隙率指标较大, 再生骨料掺量在25%和75%时, 有效孔隙率指标较小, 每段上升和下降的变化率基本相近, 曲线形状近似于一个“W”型。因此, 以有效孔隙率指标为单一评价指标时, 再生骨料掺量对有效孔隙率指标没有显著影响。在有效孔隙率指标和再生骨料掺量水平之间无法建立一个明确关系时, 也就不能给出在相应条件下最合适的再生骨料掺量水平, 这一判断只能由上述抗压强度指标来确定。
2.3 再生骨料掺量对透水系数指标的影响
图7为不同再生骨料掺量对透水混凝土透水系数指标的整体影响趋势。由图7可知, 在不同再生骨料掺量水平下, 各试验编号的透水系数指标变化各不相同, 整体图像杂乱无章。通过仔细观察, 其中有三条线的透水系数指标相对于其它六条线而言, 比较特殊, 分别是3# (碎石级配9.5~16mm, 设计孔隙率25%, 水灰比0.35) 、6# (碎石级配16~19mm, 设计孔隙率25%, 水灰比0.25) 、9# (碎石级配19~25mm, 设计孔隙率25%, 水灰比0.30) 。这三条曲线几乎覆盖了余下六条曲线, 对于透水系数而言, 这三条曲线具有代表性。因此, 从这九组中将相对较优的这三组进行分析。由于在讨论抗压强度指标和有效孔隙率指标时, 均涉及到4# (碎石级配16~19mm, 设计孔隙率15%, 水灰比0.30) 这一组, 为了统一起见, 将这一组和上面的三组放在一起作为相对较优组进行分析。透水混凝土的透水系数一般是随着有效孔隙率的改变而改变, 而有效孔隙率随着设计孔隙率的改变而改变, 那么决定透水混凝土透水系数指标的主要因素是设计孔隙率。再生骨料掺量的多少并不能从根本上决定透水系数的大小, 就算有一定影响, 也是针对具体某一组组内微小的相对变化, 不能形成普适规律, 而试验数据也证明了这一点。
图8为不同再生骨料掺量对透水混凝土透水系数指标的较优组影响趋势。由图8可知, 单从曲线的变化趋势来看, 并不能发现透水系数指标和再生骨料掺量之间的明显规律。为了和抗压强度指标以及有效孔隙率指标分析方式统一起来, 运用控制变量法, 从这四组中将最佳组单独拿出来进行具体分析。
图9为不同再生骨料掺量对透水混凝土透水系数指标的最佳组影响趋势。由图9可知, 再生骨料掺量在0~25%范围内, 透水系数指标呈下降趋势, 降幅为53%左右;再生骨料掺量在25%~50%范围内, 透水系数指标呈上升趋势, 增幅为40%左右;再生骨料掺量在50%~75%范围内, 透水系数指标呈下降趋势, 降幅为61%左右;再生骨料掺量在75%~100%范围内, 透水系数指标呈上升趋势, 增幅为160%左右。观察整个曲线的变化趋势, 再生骨料掺量在0、50%和100%时, 透水系数指标较大, 再生骨料掺量在25%和75%时, 透水系数指标较小, 其形状也近似为一个“W”型, 但是各段上升和下降的变化率相差较大。因此, 以透水系数为单一评价指标时, 再生骨料掺量对透水系数指标没有显著影响。在透水系数指标和再生骨料掺量水平间无法建立一个明确关系时, 就不能给出在相应条件下最合适的再生骨料掺量水平, 这一判断只能由上述抗压强度指标来确定。
3 结论
(1) 抗压强度指标的高斯拟合函数为 , 从图形上看, 当再生骨料掺量在30%左右时, 抗压强度指标取到极大值, 因此, 以抗压强度为单一评价指标时, 再生骨料掺量取30%是比较合适的。
彩色再生骨料透水路面砖的研究 篇3
关键词：彩色,再生骨料,透水路面砖,砂率,水灰比,骨灰比,透水系数
0 引言
我国的大规模城镇化以及基础建设,必然产生大量的建筑垃圾,利用建筑垃圾为再生骨料配制混凝土,可以循环利用资源,不仅可以尽可能少地破坏和开发天然资源,降低能源消耗,保护环境,减轻“热岛效应”的影响,而且还节省工程造价。建筑垃圾可用于路面基层填方,可用于配制透水路面砖,可用于CFG桩提高符合地基的承载力,掺加一定掺量建筑垃圾的普通混凝土,可用于中高层建筑物的承重结构材料。
国内外的工程经验表明强度和耐久性是切实可行的。用透水混凝土砖铺设城市道路,不仅可以防涝减灾,而且可以促进水资源的循环,保护城市生态平衡,改善城区气候。下雨时能改善道路的舒适性和安全性。彩色砖能美化环境,提高城市品位。透水再生骨料混凝土路面砖可以现场铺设,也可以现场浇注。适用于排水性的道路基层,高速道路两侧护栏及中央隔离带,人行横道、小区、庭院、停车场、商店街区、广场水边护坡、公园内道路,亦可适用于修建轻型机动车道路。因此研制彩色透水再生骨料混凝土,具有很大的经济和社会效益。
1 实验材料与方案
1.1 实验材料
水泥:采用福建石凤牌P.0.32.5水泥和雪梅牌装饰彩色水泥。
骨料:天然页岩骨料,粒径为4.75～9.5mm,建筑垃圾骨料,由鄂式破碎机破碎,经过筛分粒径为9.5〜19mm。
砂:建筑用砂,细度模数2.36。
减水剂:TW-10奈系高效减水剂,掺量为水泥量的2%～3%。
1.2 实验方案
抗折强度采用40×mm40mm×160mm,抗压强度采用100mm×100mm×100mm。透水性国标没有规定确定的仪器,参考文献[1,2],制作了测试透水性参数的实验装置[3],见图1.
2 实验结果与讨论
2.1 再生骨料配合比
再生骨料透水混凝土的配合比设计,应该满足透水性混凝土的结构要求。混凝土越密实,强度越高,孔隙越细小,透水性越差,反之,混凝土越疏松,强度越低,孔隙越粗大,透水性越好。因此在满足一定强度的同时,尽可能使界面产生更多的连通孔隙。通过调整骨灰比,水灰比,砂率,采用功效分析方法确定了最优配合比,见表1[3],因此骨灰比为3.5,砂率0.15,水灰比0.34。
2.2 路面砖成型
彩色再生骨料透水路面砖分为装饰面层和底层,面层材料的配合比按照上述配合比适当的调整,底层材料的配合比不变。再生骨料混凝土由于再生骨料需要吸收更多水分继续水化,因此彩色天然骨料透水路面砖的水灰比要求调小点,见表2。
成型尺寸为250mm×250Mn×50mm,面层厚为15mm,底层厚为35mm,采用手持平板式振动器压制成型,通过水泥浆将面层和底层连接。见图2,为工地施工的彩色路面砖。
2.3 彩色再生骨料路面砖的结果与分析
按照上述配合比成型路面砖,参照JC/T466-2000《混凝土路面砖标准》测试28d的抗压强度与抗折强度见图3。由图3看出再生骨料透水砖的抗折强度和抗压强度均比天然页岩骨料透水砖的指标低,但是降低幅度很小。强度均能满足该标准用于铺设轻量车道的路面砖抗折强度>4.0MPa,抗压强度>30.0MPa的要求。按照上述的实验方法测试的透水性参数为0.92cm/s,能较明显的排水,保持路面行走的舒适和安全。
3 结论
(1)理论与工程实例表明骨灰比,砂率,水灰比影响透水路面砖的强度与透水性,通过正交设计与功效分析方法确定了最优配合比为骨灰比为3.5,砂率0.15,水灰比0.34。
(2)彩色再生骨料透水砖路面砖由装饰面层和底层组成,尺寸为250*250*50mm3,面层厚为15mm,底层厚为35mm,具有一定的装饰性。
(3)再生骨料透水路面砖28d抗压强度与28d抗折强度相对相近配合比天然骨料透水路面砖相应指标几乎没有下降,满足JC/T466-2000《混凝土路面砖标准》轻量车道的要求。
参考文献
[1]杨静，蒋国梁．一种生态道路材料——透水性混凝土[A]．见姚燕，等．主编．水泥基复合材料科学与技术[C]．北京：中国建材工业出版社，1999：152-156
[2]陈志山．大孔混凝土的透水性及其测定方法[J]．混凝土与水泥制品，2001(1)：19-20
透水混凝土技术性能研究 篇4
1 我国透水混凝土的研究进展
1.1 国内透水混凝土的研究
20世纪90年代, 国内对透水性混凝土开始进行研究, 但是由于其抗压强度 (不超过20MPa) 较低, 人们的认识、地基状况、施工方法等原因限制, 透水性混凝土的应用范围受到影响。经过各高校、科研机构以及透水混凝土生产厂家的大量研究, 合理使用混凝土外加剂, 采用高活性硅灰材料, 调整骨料级配等方法, 提高了透水混凝土强度, 目前透水混凝土抗压强度可达25-50 MPa, 抗折强度可达3-6MPa[2]。
1.2 国内透水混凝土的应用现状
目前, 国内透水混凝土研发和应用已取得一定的成果, 尚有进口材料, 但国产化材料已成趋势, 不同场合的需求和各种功能的透水混凝土材料不断增加。
从功能上来分有:透水基层专用透水混凝土;路面面层用透水混凝土;用于河堤护坡的大孔植生型透水混凝土。
同时, 针对路面面层有较高的装饰性要求, 面层用的透水混凝土的品种有很大的发展, 如彩色透水混凝土、水洗露骨料混凝土在国内许多城市都有运用, 适应高要求、美观性和装饰性的场所。
当前, 国内面层透水混凝土仍在初级阶段, 因此透水混凝土适用范围尚有一定的局限性, 仅用于广场、体育场、步行街、慢车道、人行道、园林景观道路。但因它是新型的、环保生态的绿色路用铺地材料, 比其它铺地材料具有更优的功能性和实用性。同时, 随着透水材料深入的研发, 其应用范围更加广泛。
2 透水混凝土的技术性能专项研究
2.1 透水混凝土的原材料
2.1.1 水泥
水泥是决定透水混凝土强度的重要因素, 目前国内采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥较为普遍。高铝水泥和膨胀水泥、快硬水泥等一般不宜。按使用透水混凝土的具体要求, 采用水泥等级不同, 路面用透水混凝土采用水泥级别不应低于42.5级;对于强度等级要求不高的植生型透水混凝土和基层排水用的透水混凝土可采用32.5级的水泥。水泥各项指标须符合《通用硅酸盐水泥》 (GB175-2007) 的规定。
2.1.2 集料
透水混凝土使用的集料为单一级配, 应选用洁净、坚硬而耐久的碎石或卵石, 一般采用《建筑用卵石、碎石》GB/T14685中的二级标准, 标准高低应按具体区域而定。地区不同, 集料的指标可能有难以达到标准的情况, 有些按中华人民共和国行业标准《透水水泥混凝土路面技术规程》CJJ/T135中建议采用GB/T14685中的二级标准为适宜。
2.1.3 水泥外加剂和增强材料
1) 透水混凝土一般采用水泥外加剂来保证施工性能和提高强度, 如:萘系高效减水剂、磺化三聚氰胺甲醛缩合物、聚羧酸类等高效减水剂。
2) 增强材料, 可以改善透水混凝土中集料间的粘结性能, 提高透水混凝土强度和韧性, 如无机的以无定型的二氧化硅为主的材料, 并掺入相应的助剂组成的。
2.1.4 透水混凝土拌合用水质量应符合《混凝土用水标准》JGJ63。
2.2 透水混凝土的技术性能研究试验
2.2.1 材料:
本试验水泥为42.5级普通硅酸盐水混;集料为粒径在2.55mm-4.75mm的黑色玄武岩碎石;外加剂为萘系高效减水剂;增强材料为硅灰;水为自来水。
2.2.2 透水混凝土配合比设计
1) 单位体积集料用量计算
单位体积透水混凝土集料用量按以下公式:
WG:单位体积透水混凝土集料用量
ρG:集料比重
k:修正系数, 碎石取0.98
单位体积集料用量=1530kg/m3×0.98=1499.4 kg/m3≈1500 kg/m3
2) 单位体积水泥用量近似计算
P:目标孔隙率, 19%
WG:单位体积集料用量, 1500 kg
ρG:集料比重2700 kg/m3
WC:单位体积集料用量
ρC:集料比重3100 kg/m3
W/C:水灰比, 0.32
ρW:水的比重1000 kg/m3
由计算得出单位体积水泥用量WC=405 kg/m3
透水混凝土配合比:水泥:集料=405:1500
2.3 试验
2.3.1 透水混凝土水胶比对抗压强度影响试验
在骨灰比保持固定不变的条件下, 调整水胶比, 试块标养28天, 测定在不同水灰比下的抗压强度。
检验方法:GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》
试验结果见表1。
图1为水胶比对透水混凝土抗压强度的影响。
结论:透水混凝土水胶比在0.25~0.32为最佳。
2.3.2 透水混凝土骨灰比对抗压强度的影响
毎立方米集料用量保持1500 kg, 水胶比保持不变, 并保证一定的透水率条件下, 调整水泥用量, 试块标养28天, 检测试块在不同骨灰比条件下的抗压强度
检验方法:GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》
试验结果见表2。
结论:透水混凝土抗压强度随着骨灰比减小而增加, 以此为根据, 依据透水率的要求可确定最佳骨灰比。
2.3.3 耐磨性试验
选择最佳水胶比和骨灰比, 试块标养28天, 检测试块耐磨性。
检验方法:JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》
试验结果见表3。
结论:在选择最佳水胶比和骨灰比条件下, 透水混凝土耐磨性符合JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》对耐磨性的要求。
2.3.4 抗冻性试验
选择最佳水胶比和骨灰比, 试块标养28天, 检测试块抗冻性。
检验方法:JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》
试验结果见表4。
结论:在选择最佳水胶比和骨灰比条件下, 透水混凝土抗冻性符合JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》要求。
2.3.5 透水率试验
选择最佳水胶比和骨灰比, 测试透水率。
检验方法:JC/T 945-2005《透水砖》试验结果表5。
结论:在选择最佳水胶比和骨灰比条件下, 透水混凝的透水率优于透水砖的指标。
2.3.6 颜料的掺入量对透水混凝土物理力学性能的影响
选择最佳水胶比骨灰比, 颜料选择氧化铁颜料, 加入量以占胶凝材料的百分比计, 改变颜料的加入量, 试块标养28天, 检测抗压强度。
试验颜料:氧化铁颜料
检验方法:GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》
试验结果见表6。
结论:颜料添加量对透水混凝土抗压强度有一定的影响, 但颜料添加量小于10%影响不太大, 为此对透水混凝土的颜料添加量控制在≤8%为佳。
2.3.7 骨料的粒径对透水混凝土力学性能的影响
选择水胶比0.28、骨灰比3.66, 改变骨料粒径, 测抗压强度和抗折强度。
试验材料:小野田水泥42.5级普通硅酸盐水泥, 集料为高料, 粒径为2.5~4.75mm 4.75~9.5 mm 9.5~13 mm普通石料13~16 mm20~25 mm。
检验方法:GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》, 试验结果见表7。
结论:随着集料粒径的增加, 透水混凝土抗压强度、抗折强度同时降低, 因此根据不同道路的不同要求, 采用适宜的集料粒径可保证透水混凝土的强度要求。
3总结
1) 透水混凝土水胶比在0.25~0.32为最佳, 施工中因温度的原因可适当选择水量的增减来保证施工质量。
2) 透水混凝土抗压强度随着骨灰比减小而增加, 以此为根据, 依据透水率的要求可确定最佳施工骨灰比。
3) 透水混凝土抗压强度与抗折强度随胶单位体积水泥的用量增加而同样上升, 但过度增加水泥用量会使成本增大, 根据不同等级的透水混凝土, 可选择最佳骨灰比。
4) 颜料添加量对透水混凝土抗压强度有一定的影响, 但颜料添加量小于10%影响不太大, 为此对透水混凝土面层材料的颜料添加量控制在≤8%为佳, 能确保道路面层的性能。
5) 随着集料粒径的增加, 透水混凝土抗压强度、抗折强度同时降低, 因此在不同道路的不同要求, 采用适宜的集料粒径可保证透水混凝土的强度要求。
6) 在选择最佳水胶比和骨灰比的条件下, 透水混凝土耐磨性符合《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》中耐磨性的要求, 而且透水混凝土的透水率优于透水砖标准的指标。
摘要：本文主要研究透水混凝土的力学性能及水胶比、骨胶比、集料的粒径、掺加颜料量对透水混凝土材料的主要性能影响, 为透水混凝土在实际施工中提供指导。
关键词：水灰比,骨胶比,强度,胶结料,集料
参考文献
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[2]张贤超尹健池漪透水混凝土透性能研究综述混凝土2010年第12期
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[5]JGJ63《混凝土用水标准》
[6]JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》
关于透水混凝土性能方面研究 篇5
1 无砂透水混凝土的基本概念
无砂透水混凝土的骨架选择的是单粒级, 是粗骨料的范畴, 粗骨料颗粒的表面水泥被净浆薄层严实包裹着, 以此实现颗粒之间的胶结效果, 是的骨架孔隙结构材料慢慢形成。无砂透水混凝土, 是指粗骨料在硬化水泥胶结作用下形成的多孔堆聚结构, 从其内部结构可以看到很多的孔隙, 因此使得其保持着较好的透水性, 在噪声污染, 排水速度等方面都发挥着重要作用, 由此使得城市的生态环境处于良性的循环状态, 实现了经济效益和社会效益之间的融合发展, 符合可持续发展的要求。
2 无砂混凝土性能研究
2.1 工作性能
现阶段, 我国在新透水混凝土工作上没有统一的行业标准。这主要是由于其在本质上属于干硬性质的混凝土, 不可能出现坍落, 也就难以使用传统的测试方法来界定其坍落度。也有相关领域转接提出以跳桌法测试流动度评价其工作性, 但是其实际的效果不是很理想。由于在此方面的研究工作不断开展, 一系列的标准和方法也不断出现, 以长安大学的盛燕萍等人为主, 其认为富余浆量比 (即富余浆量与混合料总质量的比值) 为指标评价透水混凝土的工作性, 倡导以多因素正交设计来开展试验, 在此基础上得到评价富余浆量比的回归公式 (见式1) 。如果富余浆量法得到的δ处于计算范围δ (δ±1) %之内时, 我们就可以认定为工作性要求的满足。
式中:δ-富余浆量比, %;
VCA-骨料骨架间隙率, %;
C-水泥用量, g/m3;
W/C-水灰比;
Sp-砂率, %;
R-相关系数, 试验组数:16组。
透水混凝土的制作过程中, 是因为水泥浆用量偏少, 水灰比较小, 才使得其保持良好的黏聚性, 由此才使得其没有出现泌水和离析的现象, 但是因此而使得其流动性欠佳。砂率变化, 主要影响着骨料的总面积以及孔隙率, 合理数量的砂子可以使得其保持科学的强度和流动性, 但是如果超过一定的范围, 讲是的其孔隙率受到严重影响, 从而难以有效的发挥其自身的优越性。盛燕萍以正交试验的方式, 得出了工作性发挥的最好方案:水灰比:0.57, 灰积比:1∶10, 砂率为0。但是我们应该注意的是过高的水灰将使得强度处于偏低的状态, 此时就要集中注意力去处理工作性和其他性能之间的关系。
2.2 抗冻性
无砂透水混凝土在抗冻性和力学性上有着相似的特点, 假设浆骨比相同, 如果此时的水灰比出现增大的趋势, 其抗冻性也会出现提高的趋势, 但是这样的对比关系是有限度的, 一旦水灰比超过了0131的范围, 耐冻系数就会不断降低;水灰比相同时, 水泥浆量越高, 混凝土耐冻系数越大。无砂透水混凝土中的孔隙比较大, 是水泥石的几倍, 其不仅仅可以承受结冰现象下的膨胀, 还讲使得其表现出良好的抗冻性特点, 但是值得注意的是在此过程中, 总会有部分水分会向毛细孔慢慢移动, 出现膨胀压力和渗透压力, 从而导致混凝土内部结构出现损害, 严重的情况, 甚至会出现裂缝, 久而久之, 将会出现混凝土的毁坏现象。
基于上述研究成果, 以0131水灰比、4.75~9.5mm粒径骨料的分配来实现配置过程, 使得其孔隙率为22%, 透水系数可达7mm/s, 抗压强度超过20MPa, 在经过50多次的冻融循环时, 其耐冻系数可以保持在80%左右。在整个试验的过程中, 混凝土28d抗压强度达到C20的水平, 此时车辆的噪音可以保证一定程度的降低, 即使出现降雨情况, 也不会出现积水现象, 在一年之后的使用期后, 其依然保持着良好的状态。
2.3 排水性能
排水功能, 也是透水混凝土路面材料优势的一个方面, 其在降雨的情况下, 可以使得地表的雨水迅速的渗入到路面结构, 以内部联通的方式实现水分的循环, 不会导致地表积水的出现, 使得路面长期处于良好的状态, 极大的延长了其路面的使用寿命的同时, 保证了行人的安全。基于孔隙率和渗透系数的理论, 以定水位试验方法为手段, 积极探析透水混凝土排水性能的发挥。依据其研究的结果:有效孔隙率会因为整体孔隙率的变化而变化, 呈现出正比的关系, 但是, 孔隙率一旦不断增大, 将使得其抗压强度不断降低。但是, 抗压强度与整体孔隙率之间的关系要胜过于有效孔隙率;见式 (2) ~ (5) 。
式中:n0-孔隙率;
ne-有效孔隙率。
式中:fc, 7-透水混凝土7 d弯拉强度;
n0-孔隙率;
ne-有效孔隙率;
R-相关系数, 试验组数:16组。
由此, 刘丽慧基于功效系数分析法为理论依据, 对于透水混凝土抗压强度和透水吸收之间的关系进行探析, 最终得到了比较理想的配比方案:水灰比0.30;集灰比3.5;骨料粒径2.36~4.75 mm所占比例100%;加入适量的掺加掺合料。因为考虑到抗压强度与透水系数之间的对应关系, 其关系应该标示为:
式中:fc28-28d抗压强度MPa;
x-透水系数 (mm/s) ;
R-试验组数:45组。
参考文献
[1]雷丽恒, 刘荣桂.透水性道路用生态混凝土性能的试验研究[J].混凝土, 2009 (09) .
[2]付培江, 石云兴, 屈铁军, 罗兰, 史海龙, 张东华.透水混凝土强度若干影响因素及收缩性能的试验研究[J].混凝土, 2009 (08) .
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透水混凝土的工艺优化研究 篇6
关键词：透水混凝土,透水系数,抗压强度,正交试验
1 研究背景
随首我国经济的发展和城市建设步伐的加快,现代城市的地表逐步被建筑物和混凝土路面覆盖。便捷的交通设施,平整铺设的道路给人们的出行带来了极大的方便,但这些不透水的路面也给城市的生态环境带来诸多负面影响。由于混凝土铺筑的路面缺乏透水性和透气性,雨水不能渗入地下,致使地表植物由于严重缺水而难以正常生长;不透气的路面很难与空气进行热量、水分的交换,缺乏对城市地表温度、湿度的调节能力,产生所谓的“热岛现象”。此外,不透水的道路表面容易积水,降低道路的舒适性和安全性。当某一时间内集中降雨时,雨水只能通过下水设施排入河流,也加重了排水设施的负担。为了维持植物生态平衡,保持地下水位,使地下水能得到及时的补充,保证一定面积的可透水区域显得十分重要,透水性混凝土及制品能较好的解决这个问题[1,2]。
透水混凝土是由粗集料、水泥和水拌制而成的一种多孔混凝土,一般不含细集料。在粗集料表面包裹一薄层水泥浆,集料相互粘结而形成孔穴分布的蜂窝状结构,故具有透气、透水和重量轻等特点。与密实的路面相比,透水性路面具有诸多生态方面的优点[3],具体表现在以下几方面:1) 透水性好,雨水能够迅速地渗入地下,还原成地下水,使地下水资源得到及时补充。同时, 可以减轻城市排水系统负担,防止暴雨积水。2) 提高地表的透气、透水性,保持土壤湿度,节约灌溉用水。提高近地面的相对湿度,减小蒸发量,增加城市绿化效益,改善城市地表生态平衡。3) 吸收车辆行驶时产生的噪声,创造安静舒适的交通环境。4) 改善路面的条件,减小路面的滑动力,提高能见度。5) 透水性路面材料具有较大的孔隙率,能蓄积较多的热量,有利于调节城市地表的温度和湿度,消除热岛现象。
由于透水混凝土路面材料具有以上诸多生态方面的优良优点,在人类寻求与自然协调、维护生态平衡和可持续发展的思想指导下,欧美、日本等一些发达国家已经开发出了透水性路面材料,并将其应用于广场、人行道及停车场等,增加城市的透水、透气空间,对调节城市微气候、保持生态平衡起到了良好的效果[4]。20世纪90年代以来,国内对透水性混凝土路面材料开始进行了研究,但是到目前为止仍没有达到实际应用的程度,主要原因是产品本身的性能没有达到十分完善的程度。与密实的混凝土道路材料相比,透水性混凝土的强度较低,为了使其具有透水性,在混凝土内部必须保持一定的孔隙率,这样就必然降低材料的强度。现有的研究一般采用与普通混凝土相同的原材料,所配制的透水性混凝土其抗压强度一般只能达到20 MPa左右。本实验通过正交试验探讨集灰比,水灰比,集料级配等几种因素对透水混凝土性能的影响,并通过比较选择最优化工艺。
2 试 验
2.1 原材料
水泥为湖北华新水泥厂生产的42.5级普通硅酸盐水泥,集料为A(2.5~5 mm)、B(5~10 mm)、C(10~15 mm)3种碎石,高效减水剂。
2.2 成型及养护工艺
1)搅拌:
采用集料表面包裹法,即先将100%的集料和70%的拌和水预先搅拌1 min,然后加入50%的水泥及减水剂,继续搅拌1 min,最后将剩余的50%水泥和30%的拌和水加入搅拌机,搅拌2 min。
2) 成型:
由于透水混凝土水泥浆较少,不含或含少量细集料,所以在成型时不应采用机械振捣的方式,否则将使水泥浆聚集到底部,使混凝土底部封闭,失去透水能力[5]。本研究采用用铁棒捣实的方法,分层锤击,第1层为试件模具高度的1/2处、第2层为满高度。试件尺寸100 mm×100 mm×100 mm。
3) 养护:
养护时表面要覆盖塑料薄膜或湿草袋,防止水分散失,24 h后放入标准养护室,标养至28 d龄期。
2.3 性能测试方法
1)抗压强度的测定
参照建材行业标准JC446—91测定试件的抗压强度。采用液压式万能压力机加压,受压面积为100 mm×100 mm,加载速度为0.3~0.5 MPa/s,抗压强度取3个试件的平均值。
2) 透水系数及其测定方法
透水系数是反映透水性混凝土透水效果的定量参数,透水系数的测定采用自行设计的透水仪,该设备为两端开口的有机玻璃方框,尺寸为300 mm×100 mm×100 mm。透水仪正面刻有刻度,可用于计量。测量时先将透水仪置于试件上方,然后将试件与透水仪连接处用橡皮泥封好。向透水仪中加水至超过20 cm刻度,记录水面从20 cm下降至0刻度的时间Δt。透水系数按下式计算[6]
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式中,V为透水系数,mm/s;H为水位下降高度,200 mm;Δt为水从200 mm高度降至0 mm的时间,s。
2.4 透水混凝土配比
采用正交试验,选取水灰比,集灰比和集料级配3种因素,研究对透水混凝土的透水系数和抗压强度的影响。试验采用的水灰比为0.3、0.33、0.36,集灰比则分别采用3.5、4.0、4.5,集料级配如表1所示。根据因素及水平数量选择L9(33)正交表,实验计划见表2。
3 结果及分析
正交试验9组样品养护28 d后测其透水系数及抗压强度,每组样品3个试件,数值取平均值,测试结果见表3。
3.1 集灰比对透水混凝土性能的影响
透水混凝土中的孔隙大小直接关系着其透水系数的大小,当选定某个粗集料之后,配成的混凝土的骨架就确定了,由填充其间的胶凝材料的多少决定其孔隙大小,进而确定其透水系数的大小。
由实验结果可以看出随着集灰比的增加,透水混凝土的透水系数也随之而增大。因为集灰比越大,单位透水混凝土中胶凝材料的量就越少,能够填充的孔隙就越少,剩余的孔隙就越大,因此透水系数就越大。
3.2 水灰比对透水混凝土性能的影响
水灰比既影响透水混凝土的强度,又影响其透水性。对特定的某一骨料,有一最佳水灰比。透水混凝土中水灰比过大,水泥浆体会从颗粒间淌下,使面层集料间的胶结料明显减少,粘结强度下降。而底层充满了水泥浆,可能把透水孔隙部分或全部堵死, 既不利于透水,也不利于强度的提高,使透水系数难以达到预期目标。而当水灰比小于这一最佳值时则水泥浆体不足以包裹集料颗粒,并且搅拌时易成团,结果使颗粒间粘结强度不足,无砂混凝土因干燥拌料不易均匀,达不到适当的密度,不利于强度的提高。由实验可以看出在相同的集灰比下,透水系数随水灰比的增加而减小。
3.3 集料级配对透水混凝土性能的影响
由于粗集料构成透水混凝土的骨架,采用不同的粗集料,配制成的透水混凝土的内部结构不同,密实程度会有很大的差异,从而导致制品的透水系数不同。骨料的级配直接影响透水性混凝土的透水系数。若骨料的级配单一或粒径很大,则骨料之间的孔隙就会很大,透水系数就大;若集料的粒径很小,或级配很连续,骨料堆积会很密实,透水系数很小。
实验也证实:透水混凝土的透水性随集料颗粒粒径的增大而增大,因为粗集料的粒径越大,组合在一起时的孔隙就会越大,在单位体积内使用相同量的胶凝材料得到的透水混凝土的孔隙就越大,因此透水系数就越大。相反,使用较小粒径的粗集料配制的透水混凝土时透水系数则较小。
3.4 极差分析
对正交试验结果进行极差分析可知,对于透水混凝土的抗压强度和透水系数来说,集灰比的极差最大,水灰比次之,集料级配最小,极差的大小说明相应因素作用的大小,所以影响透水混凝土透水系数的关键因素是集灰比,一般因素是水灰比和集料级配。
透水混凝土的透水性和强度是两个相互矛盾的性质,两者总是呈反方向变化的。要得到好的透水性,就得要求透水混凝土的孔隙比较大,但如果透水混凝土的孔隙比率比较大,那么它的密实性就会比较差,从而引起抗压强度的下降,两方面很难统一。这与混凝土的内部结构紧密相关,内部孔隙多,则透水系数大而抗压强度低;内部结构密实,则透水系数小而抗压强度高。
经综合分析,最优方案为:集灰比3.5,水灰比0.33,集料级配1。按照最优化方案进行了验证实验,制备出的透水混凝土透水系数为3.5 mm/s,抗压强度为26.8 MPa,能满足人行道透水路面砖的性能要求。
4 结 论
a.透水混凝土的透水系数与抗压强度之间成反比关系。透水混凝土的透水系数和抗压强度不能同时达到最大值,它们总是向着相反方向变化。
b.通过对正交试验的结果进行极差分析,发现集灰比是影响透水混凝土的关键因素,水灰比和集料级配对透水混凝土性能的影响相对较小。
c.只采用粗集料制备的透水混凝土透水系数高,但强度较低,适用于制作人行道路面砖。
参考文献
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浅谈透水混凝土施工方案 篇7
1 透水混凝土材料的组成
透水混凝土利用无砂混凝土的原理, 以水泥为主要的胶结料, 配比高效外加剂和矿物掺料, 实现高强度的粗骨料的点连接, 结构内有15%~20%的孔隙, 地面具有较强的承载能力, 是兼顾透水性和承载力的硬质景观产品。
材料的组成:透水混凝土由透水混凝土专用胶结剂、碎石、水组成。
透水混凝土胶结剂是一种专用胶结剂, 是以高强度等级的硅酸盐水泥为基料, 配以多种助剂增加强度与粘结力组成的粉状料, 并可按用户要求加入无机耐候颜料, 使其和碎石、水按一定比例混合后, 组成不同色彩的透水混凝土面层。
碎石:透水混凝土用的碎石应具有技术要求, 一般采用二级品标准的高强度碎石, 其物理性能指标见 (表1) 。
碎石颗粒也有一定的要求, 按其颗粒大小范围分1#、2#、3#三号。具体的颗粒范围见 (表2) 。
水:普通自来水即可用。一般末经过滤的混浊的地下水或使用过的不洁水, 不能利用。
2 透水混凝土材料配合比的要求
要施工出高质量、高标准的透水混凝土地面, 在原材料固定的条件下, 严格控制以上三种原材料的配比, 是施工中的重要关键, 在施工现场负责人必须严格控制比例。
透水混凝土配合比 (按质量计) ∶水∶水泥∶胶结剂∶碎石=113∶310∶100∶1520
3 透水混凝土路面及基层的要求
(1) 透水混凝土路面的厚度:因彩色透水混凝土大都应用于人行道、广场、停车场、园林小道等场所。根据路面的不同应用面板厚度不同。对人行道, 自行车道等轻荷重地面, 一般面层厚度不低于8cm;对停车场、广场等中荷重地面, 面层厚度不低于10cm, 考虑成本, 可将面层分为二层, 即表层为彩色透水混凝土层, 厚度一般不低于3cm, 下层为素色透水混凝土层。
(2) 为确保路体结构层具有足够的整体强度和透水性, 表面层下需有透水基层和较好保水性的垫层。
基层要求:在素土层夯实层上, 配用的基层材料, 应有适当的强度外, 须有较好的透水性, 采用级配砂砾或级配碎石等。采用级配碎石时, 碎石的最大粒径应小于0.7倍的基层厚度, 且不超过50mm。
垫层一般采用天然碎石, 粒径小于10mm, 俗称瓜子片, 并铺有一定厚度、铺设需均匀平整。
(3) 考虑大暴雨季节因素, 为防止基层过多积水, 影响地基, 在基层处设置专用透水管道排水, 通向道路边的排水系统, 及时排除过量的雨水。
4 彩色透水混凝土的施工
一般按8cm为标准作为人行道的基准厚度, 在此基础上按不同的功能, 设计不同的厚度。为降低成本, 可采用分层设计时。施工上述单层或分层的透水混凝土路面, 键全的施工工艺是透水混凝土路面质量的保证, 具体施工方案如下。
4.1 施工前的准备
施工前应作好组织、物质、技术等三大准备。
(1) 组织准备:建立健全的施工项目组织机构的人员设置, 以能实现施工项目所要求的工作任务为原则, 人员配置要从严控制, 力求一专多用, 一人多职。
(2) 物质准备:透水混凝土施实质上相似于水泥混凝土施工, 其原料中仅少了砂子, 而一定粒度的高料碎石替代了骨料, 在施工中具有一定量的材料 (胶结料、高料) 。
物质准备应是现场的准备, 如人员的住宿、所需的水、电供应、工程材料堆放工棚 (胶结料须要有防水措施的工棚) 搭建;搅拌机械的设置场地等等一系列的准备工作。
搅拌机械的设置场地, 透水混凝土的搅拌是采用小型卧式搅拌机。搅拌机最佳的设置方案是施工现场的中段, 因透水混凝土是属干料性质的混凝土, 其初凝快, 为保证运输时间应尽量短。为防止混凝土粘污施工场地, 搅拌机下部的一定范围需用防护板设防措施。
(3) 施工机械、推车、瓦工工具等必备的工具、立模用的木料或型钢等配备;水、电设施到位, 生活用水、电以及施工用水、电。施工用电:三相电, 施工用水:普通自来水连接到搅拌设备旁。
(4) 施工前的技术准备:了解和分析工程项目特点、进度要求, 了解施工的客观条件, 根据设计要求, 熟悉设计图纸, 合理布置施工力量, 制定出施工方案, 为工程顺利完成作好技术上的准备工作。
(5) 配合做基础方的土建队, 在做地面基层的同时进行专用透水管道的铺设, 透水管道除按图子要求铺设外, 必须与原道路排水系统相连接, 成为道路排水系统的一部分。
4.2 施工过程
在准备工作充分的基础上人员设备方可进场施工。
(1) 立模:施工人员在首先须按设计要求进行分隔立模及区域立模工作, 立模中须注意高度、垂直度、泛水坡度等的问题。
(2) 搅拌:搅拌器:根据工程量的大小, 配置不同容量的机械搅拌器, 机械搅拌器的一定范围内的地面处, 应设置防止水和物料散落的接料设备 (如方型板式斗类) , 保护施工环境的卫生, 减少施工后的清理工作。
透水混凝土不能采用人工搅拌, 采用普通混凝土搅拌机械进行搅拌, 搅拌时按物料的规定比例及投料顺序将物料投入搅拌机, 先将胶结料和碎石搅拌约30s后, 使其初步混合, 再将规定量的水分2~3次加入继续进行搅拌约1.5min~2min。视搅拌均匀程度, 可适当延长机械搅拌的时间, 但不宜过长时间的搅拌。
5 结语
透水混凝土的铺装工艺, 类似于混凝土的铺装, 但又不同于混凝土铺装方面。因透水混凝土系统拥有系列色彩配方, 配合设计的创意, 针对不同环境和个性要求的装饰风格进行铺设施工, 这是传统铺装和一般透水砖不能实现的特殊铺装材料。
参考文献
[1]刘新菊, 赵宇光, 任子明.多孔混凝土的研究开发[J].中国建材科技, 1999, 4.
[2]程娟, 杨杨, 陈卫忠.透水混凝土配合比设计的研究[J].混凝土, 2006, 10.