透水混凝土的试验研究及工程应用

1、 透水混凝土的试验研究及工程应用摘要:透水混凝土又称为无砂混凝土。它由胶凝材料、粗骨料、水和外加剂按照一定的比例拌合而成。由于透水混凝土硬化后水泥石中存在着较大的孔洞,具有良好的渗透性能,可缓解城市的“热岛效应”,吸声降噪,有效改善城市的热环境,北京奥林匹克公园中心区域绿化工程项目即采用了透水混凝土。本文从水泥性能、粗骨料、水灰比、细骨料掺量等几个方面进行对比试验,研究了以上几个因素对透水混凝土性能的影响。关键词:透水混凝土;骨料;水灰比;空隙率abstract: pervious concrete, also known as non-sand concrete, is mixed by c

2、ementitious material, coarse aggregate, water and admixtures in accordance with a certain proportion. due to large holes in hardened cement paste of the permeable concrete, it has a good permeability, which can alleviate the urban “heat island” effect, reduce noise, and effectively improve the urban

3、 thermal environment. therefore, it has been applied in the greening project of the central area of beijing olympic park. in the paper, the comparative tests from the cement performance, coarse aggregate content, water-cement ratio content, fine aggregate content are be presented, as well as the res

4、earch on the impacts of the performance of pervious concrete from the above content factors.key words: pervious concrete; aggregate; water-cement ratio; porosity中图分类号:tu377文献标识码:a文章编号:2095-2104(2012 1 引言城市道路、人行道、广场等城市设施无论是在设计还是在施工上,历来都强调要求混凝土密实、不透水。这种观念在我国诸多建设领域被广泛接受,殊不知这种不透水地面会给城市环境带来很多危害,其中最为典型的是造

5、成了城市的“热岛效应”1。因此,开发应用一种适合于路面工程的透水混凝土显得尤为重要和紧迫。透水混凝土具有良好的透气性和透水性,可用于铺筑路面工程,对改善环境降低路面噪音和提高行车舒适性均具有良好的效果,属于一种环保型绿色的建筑材料,它能扩大城市的透水、透气面积,对调节城市空气的温度和湿度,维持地下土壤的水位和生态平衡具有重要作用2,3。我国在近几年对透水混凝土进行了一定的研究,但在实践工程中的应用还是非常有限。本研究选用单粒级的粗集料构建混凝土强度架,以一定量水泥浆作为包敷润滑材料,添加适量水及其他辅料,拌制而成透水混凝土,研究其特性,并应用到工程实践中去。2透水混凝土的结构特征透水混凝土主要

6、是由水、水泥、粗骨料组成的,采用单粒级粗骨 料作为骨架,水泥净浆或加入少量细骨料的砂浆薄层包裹在粗骨料颗粒的表面,作为骨料颗粒之间的胶结层。骨料颗粒通过硬化的薄层水泥浆胶结而形成多孔的堆积结构,因此混凝土内部存在着大量的连通孔隙,且多为直径超过l.0mm的大孔4,5。透水混凝土具有高透水性、高承载能力、易维护性、抗冻融性、耐用性、高散热性、良好的装饰效果等特性。透水混凝土内部结构模型示意图如图1所示。根据结构模型示意图可知,透水混凝土受力时通过骨料间的胶结点传递力的作用,由于骨料本身的强度较高,水泥凝胶层很薄,水泥凝胶体与粗骨料界面之间的胶结面积小,其破坏特征是骨料颗粒间的连接点处被破坏,因此

7、在保证一定空隙率的前提下,增加交接点的面积,提高交接层的强度是提高透水性混凝土强度的关键。图1 透水混凝土内部结构模型示意图3 试验配制3.1 原材料的品种与选择3.1.1 水泥在透水混凝土中,水泥石与骨料界面的粘结强度是混凝土的最薄弱环节,是决定混凝土强度的关键因素,因此水泥的选择尤为重要,透水混凝土应采用强度较高的普通硅酸盐水泥。水泥的用量以浆体刚能完全包裹骨料的表面为最佳,不宜出现流浆和滴浆现象,形成一种均匀的水泥浆膜层,如水泥用量过大会形成不透水的水泥 层,减小孔隙率,影响透水效果,同时还会增加成本,造成水泥石收缩量增大,容易开裂,使混凝土的强度反而降低。本研究中采用的水泥具体性能见表

8、1:表1 北京某水泥厂生产po42.5水泥3.1.2粗骨料粗骨料是透水混凝土的结构骨架,骨料粒径大小的选择要根据工程实际情况而定。从理论上分析骨料粒径越小,其比表面积越大,所形成的结构骨架单位体积内骨料颗粒之间接触点数量越多,胶结面积越大,混凝土强度越高,透水性能会降低;骨料粒径越大,比表面积越小,所形成的结构单位体积内骨料颗粒之间接触点数量减少,胶结面积小,从而可提高透水性,但会降低强度。使用连续级配骨料,骨料之间填充效果良好,混凝土孔隙率会降低,强度较高;单粒级骨料配制的透水混凝土,骨料颗粒间缺乏级配石的填充,因而,孔隙率较大,强度偏低。本试验中采用5-25mm、5-16mm及10-16m

9、m 三种粒级的骨料配制透水混凝土。骨料性能见表2。表2 河北某砂石厂骨料性能3.2 试验过程3.2.1骨料对透水混凝土影响 本试验过程中,选用三种不同粒径的粗骨料,研究了骨料粒径对透水混凝土性能的影响,试验数据见表3。表3 不同骨料粒级对透水混凝土性能的影响注:配合比是材料用量之间的质量比表3表明在相同配合比时几种不同粒径骨料配制出的透水混凝土性能指标,从表中数据可看出:粗骨料粒径级配直接影响到了透水混凝土的相关性能,连续级配骨料配制的透水混凝土孔隙率较低,填充相对密实,强度相对较高;单级配骨料填充性相对较差,混凝土孔隙率较高,而强度相对较低。因而,在配制透水混凝土时,可以根据实际工程需要,合理选择骨料级配。3.2.2不同水灰比试验本试验研究相同骨料用量,不同水灰比对透水混凝土性能的影响。试验结果见表4。表4:不同水灰比对透水混凝土性能影响注:配合比是材料用量之间的质量比通过对多组试块的试