高強(qiáng)透水性混凝土的配制方法

〔摘要〕本文依據(jù)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)透水性混凝土的研究現(xiàn)狀，利用高強(qiáng)水泥、外加劑和特殊的成型方法配制了透水性混凝 土 。 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 表明，其抗壓強(qiáng)度可達(dá)混凝土標(biāo)號(hào)中的C40，不但滿足《凝土路面磚》JC/T446-2000性能，而 且 還 滿 足 透 水 性混凝土的技術(shù)要求。

〔關(guān)鍵詞〕透水性混凝土;抗壓強(qiáng)度;透水系數(shù);空隙率

[中圖分類號(hào)〕TU528.59;TU528.33 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1(X)9-0142(2007)06-0028-02

1 前言

　　我國(guó)是人口最多，自然水資源極度缺乏的國(guó)家。隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展地下水大量地被抽取，而補(bǔ)充地下水的地表面日益被不透水的瀝青或水泥混凝土材料所覆蓋，使日益減少的水資源越來越趨于枯竭。如果這種情況持續(xù)下去，必將引起地表下沉，導(dǎo)致地面結(jié)構(gòu)物的變形和破壞，直接影響人類的生存空間。而且，每逢雨季降落在不透水地面上的雨水，不但加重城市排水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，而且集中排放在江河里，即浪費(fèi)了水資源又成了洪水泛濫的原因之一。

　　為解決這些問題，發(fā)這國(guó)家從上世紀(jì)80年代開始研究透水性混凝土，試圖將其研究成果試用在公園、人行道、停車場(chǎng)及各種體育場(chǎng)地。由于透水性混凝土具有空隙率大、連通空隙多的特點(diǎn)，因而在雨季可以積蓄大量的地下水，也可以調(diào)節(jié)城市里的溫度和濕度。但關(guān)鍵問題在于這種混凝土普遍存在抗壓強(qiáng)度小的缺點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)研制的透水性混凝土路面磚的抗壓強(qiáng)度一般在加-25MPa，與國(guó)家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)葫昆凝土路面嘟JC廠1媽46-2(X)0規(guī)定的抗壓強(qiáng)度最低值(30Mpa)尚有差距。

2 試驗(yàn)概要

2.1 原材料

　　本實(shí)驗(yàn)所用原材料分別為:42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥;粒徑分別為10.0-13.omm、5.0-10.omm、2.5-5.0mm的碎石;NNO型減水劑和JM一SCA型增強(qiáng)劑。

2.2 配合比

　　表 1表 示 了本試驗(yàn)配合比。其中，為考察不同水灰比對(duì)透水性混凝土強(qiáng)度的影響，編號(hào)為CI-C3的WIC分別采用了20%、25%及30%。同時(shí)，為探討骨料顆粒粒徑與透水性混凝土強(qiáng)度的關(guān)系，分別采用了3種不同的骨料配合比方式。

2.3 試件制作與養(yǎng)護(hù)

　　C1- C4 是 根據(jù)配合比現(xiàn)配制水泥漿，再倒入骨料并強(qiáng)制

　　攪拌3min后，利用中l(wèi)ommxZomm模具加壓成型的方法制作了試件。至于第三種配合比(CS)，則采用先用粒徑為2.5一5.0mm的碎石混凝土攤鋪在模具底面50mm 后，再用粒徑為5一10mm 的碎石混凝土填滿模具，并一次性加壓成型的方法來制作了試件。成型后的試件在溫度20玖℃，濕度50%的條件下養(yǎng)護(hù)ld后，在標(biāo)準(zhǔn)條件下分別養(yǎng)護(hù)了3、7、28d.

2.4 試驗(yàn)內(nèi)容

(1) 透 水 系數(shù):

　　依據(jù) 日本 道路協(xié)會(huì)“透水性瀝青混合物的透水試驗(yàn)方法”，利用自制透水儀器，計(jì)量3個(gè)透水性混凝土為一組的透水量并取用其平均值計(jì)算了透水系數(shù)。圖1表示適水性混凝的N/C與抗壓強(qiáng)度關(guān)系。

Kt=QL//[HA（T2-T1]

　　其中，Kt:透水系數(shù)(cIn/s)，H:水頭差(cm)。Q: (九一習(xí)時(shí)間內(nèi)流出的平均透水量(cm/s) ;A: 試 件 截面積(cm2) ;嘰:測(cè)量開始時(shí)間(s);兀: 測(cè) 量 終了時(shí)間(s);L:試件高度(cm);(2) 抗 壓 強(qiáng)度:

　　參照 規(guī) 范 輥凝土路面嘟JC鄺科6一20(X)測(cè)定了試件抗壓強(qiáng)度。表2表示了透水性混凝土的主要物理力學(xué)性能要求。

(3) 空 隙 率:

　　P=1-[（W1-W2）/V]其中，p:孔隙率;wl:試件在空氣中的質(zhì)量(kg);w2:試件在水中的質(zhì)量(g);v:試件體積(cm3)。

3 結(jié)果與分析

　　圖2 透水性混凝土的骨料粒徑與抗壓強(qiáng)度3.， 相對(duì)密度、空隙率與透水系數(shù)在本 試 驗(yàn) 中，透水性混凝土的平均密度為2040kg/m3，為普通混凝土密度(240kg/m3)的84%左右;平均空隙率為29%;系數(shù)為18.4mm/s(見表3)，均滿足表2所規(guī)定的技術(shù)要求。

3.2 強(qiáng)度

3.2.， W/C影響

　　圖 1表 示 了研7C與透水性混凝土強(qiáng)度之間的關(guān)系。W尹C為25% (C2) 的抗壓強(qiáng)度大于WIC為20% (CI)和30%(C3) 的抗壓強(qiáng)度。如果采用過小的W/C，就不能有效地包裹骨料顆粒表面而降低顆粒之間的粘結(jié)力，從而導(dǎo)致強(qiáng)度降低。WIC為20%(CI)的情況屬于這一類;隨著水灰比的增加，水泥漿體逐漸變稠，當(dāng)稠度達(dá)到均勻包裹骨料表面而不淌流時(shí)，密實(shí)度以及骨料間的粘接力達(dá)到最大值，因而強(qiáng)度也隨之提高WZC為25% (C2) 的情況屬于這一類;但水灰

　　比過大將會(huì)出現(xiàn)水泥漿體湯流到時(shí)間底面，不但減少水泥漿體的數(shù)量，還影響到骨料之間的粘結(jié)力，也同樣導(dǎo)致強(qiáng)度降低。30% (C3) 的情祝屬于這一類。

3.2.2 骨料粒徑影響

　　圖 2表 示 了透水性混凝土的骨料粒徑和強(qiáng)度之間的關(guān)系。由于透水性混凝土中沒有使用細(xì)骨料，骨料顆粒間是以點(diǎn)式接觸形成混凝土骨架，包裹在骨料表面上的水泥漿起到膠結(jié)作用而形成多孔堆積結(jié)構(gòu)。所以，當(dāng)外部荷載作用在透水J幽昆凝土?xí)r，其內(nèi)部的受力是通過骨料之間的膠結(jié)點(diǎn)來傳遞的。

　　由于骨料本身的強(qiáng)變較高，骨料之間的水泥凝膠層很薄且膠結(jié)面移刊、，所以破壞面就發(fā)生在骨料顆粒之間的連接點(diǎn)處。

3.2.3 提高強(qiáng)度的方法

　　因此 ， 在 保證一定空襲率的前提下，增加膠結(jié)點(diǎn)的數(shù)量和面積，提高膠結(jié)強(qiáng)度是提高透水性混凝土強(qiáng)度的關(guān)鍵。骨料粒徑越小，單位體積內(nèi)骨料顆粒之間的接觸點(diǎn)數(shù)量就越多，所形成的結(jié)果骨架越密，膠結(jié)面積就越大，從而提高透水性混凝土的整體強(qiáng)度。這就是編號(hào)C4、CS的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于編號(hào)C1-C3的抗壓強(qiáng)度的原因。

　　其次 ，本試驗(yàn)用了利用強(qiáng)制式攪拌機(jī)預(yù)先拌好比需要量大3-4倍的水泥漿后，將骨料放進(jìn)去一起攪拌，再利用具有一定頻率的振動(dòng)篩除去多余的水泥漿，只留骨料顆粒表面所需的水泥漿。這樣，不但保證攪拌均勻性，提高了透水性混凝土的強(qiáng)度，而且又提高了水泥漿的有效利用率。

　　再次 ， 作 為路面材料，通常要求表層具有良好的耐磨性和平整度，由于透水性混凝土的表層顆粒間的結(jié)合面長(zhǎng)期受到摩擦力，很容易發(fā)生骨料脫落，使道路表面出現(xiàn)凸凹不平的現(xiàn)象，不但影響市容，增加噪音，而月加速汽車輪胎 的 磨 損。若采用不同粒徑兩次布料，一次成型的方法，就能克服透水性混凝土的這些缺點(diǎn)，滿足心昆凝土路面石郭JC汀46-2O0()規(guī)范的技術(shù)要求，抗壓強(qiáng)度可高達(dá)C40以上的標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論

　　經(jīng)以上分析，要配制高強(qiáng)透水性混凝土應(yīng)采取如下方法:

　　(1) 為 保 證骨料顆粒表面充分地被水泥漿所包裹，應(yīng)采用充足的水泥漿。

　　(2) 為 保 證骨料顆粒表面均勻地被水泥漿所包裹，應(yīng)篩去多余的水泥漿。

　　(3) 應(yīng) 采 用不同粒徑兩次布料，一次成型的方法。

參考文獻(xiàn):

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