透水混凝土制備法

及其在工程中的應用透水混凝土透水混凝土制備法

及其在工程中的應用透水混凝土1摘要根據工程需求和我國透水性混凝土研究應用的現狀,對透水性混凝土配合比設計、抗壓強度、透水性、耐磨性等進行了研究,分析了透水混凝土抗壓強度和透水系數與水灰比、灰骨比之間、骨料粒徑的關系,實現了強度達C30、透水系數為4.7mm/s的透水性混凝體最優配比方案，并應用于工程透水混凝土摘要根據工程需求和我國透水性混凝土研究應用2介紹內容技術背景技術路線原材料的選擇配合比設計實驗研究工程應用結論透水混凝土介紹內容技術背景透水混凝土3技術背景隨著我國城市化進程的快速推進和小城鎮建設的日益發展，瀝青硬地面的數量不斷增加，地下水的補給越來越少，嚴重影響我國城市水環境的平衡。瀝青硬地面和混凝土一直被認為是破壞自然誰循環體系的元兇，但是只要使混凝土連續孔隙得以形成，就能創造其與自然環境的銜接點，極大的改變過去的形象。正是在這一條件下，國內有許多學者和專家呼吁在人行道、自行車道、公園和停車場使用環保型透水混凝土。透水混凝土技術背景隨著我國城市化進程的快速推進和小城鎮建設的日益4為了體現環保節能和可持續發展，在多處“面子工程”的設計中均考慮使用綠色環保透水混凝土。用來增加雨水下透，減小城市“熱島效應”，提高土壤中水分上透，提高植被成活和生長的可能性。這種材料具有良好的透水性能，雨天不積水，表面不打滑，既確保了游客的安全，又還水于土，改善了樹木生長的環境。透水混凝土為了體現環保節能和可持續發展，在多處“面子工程”的設計中均考5透水混凝土模型透水混凝土透水混凝土模型透水混凝土6傳統綠色環保透水混凝土組成傳統無砂大孔透水混凝土是由粗骨料、摻和料、水泥、外加劑和水拌制而成的一種多孔混凝土，由粗骨料表面包覆一薄層水泥漿相互粘結而形成孔穴均勻分布的蜂窩狀結構，具有透氣、毛細現象不顯著、透水性大，水泥用量小、施工簡單等特點。強度在5~15MPa，一般用于公路護坡和透水磚。透水混凝土傳統綠色環保透水混凝土組成傳統無砂大孔透水混凝土是由粗骨料、7無砂大孔透水混凝土的不足采用無砂大孔方案，粘接面積小。用水泥作為膠結材料，界面結構缺陷多。空隙率數值大，利用率低。透水混凝土無砂大孔透水混凝土的不足采用無砂大孔方案，粘接面積小。透水混8綠色環保透水混凝土的特點我們研究的綠色環保透水混凝土應滿足：當集中降雨時能減輕城市排水設施的負擔，防止河流泛濫和水體污染。能使雨水迅速滲入地下，還原地下水，保持土壤濕度。防止路面積水，夜間不反光，增加路面安全性和通行舒適性。透水混凝土綠色環保透水混凝土的特點我們研究的綠色環保透水混凝土應滿足：9綠色環保透水混凝土的特點調節城市空間的溫度和濕度，改善城市熱循環，緩解熱島效應。大孔隙率能降低車輛行駛時的路面噪音，創造舒適的交通環境。大量的空隙能吸附城市污染物（如粉塵），減少揚塵污染。易于維護，空隙不會破損、不易堵塞。透水混凝土綠色環保透水混凝土的特點調節城市空間的溫度和濕度，改善城市熱10透水性混凝土與普通混凝土區別透水混凝土透水性混凝土與普通混凝土區別透水混凝土11配制技術路線根據工程設計要求我們配制綠色環保透水混凝土的技術路線是：確定強度等級為C30,透水系數為15mm/s，有效空隙率大于20%；生產工藝采用水泥砂漿裹石；施工采用自卸車運輸，面層機械攤鋪，顏料機械噴涂，壓路機最后成型。透水混凝土配制技術路線根據工程設計要求我們配制綠色環保透水混凝土的技術12透水性混凝土物理力學性能

抗壓強度（MPa）

30~45

抗沖磨強度（MPa）

20~35

總空隙率（％）35~45

有效空隙率（％）

15~25

透水系數（mm/s）

4.5~15.0透水混凝土透水性混凝土物理力學性能透水混凝土13有效空隙率的確定傳統透水混凝土采用無砂大孔方案，基本思路為空隙率越大，透水性越好，根據我們在試驗室驗證，實際上透水混凝土透水系數與有效空隙率呈線性關系，而與總空隙率不是比例關系。總空隙率的增加導致水泥漿與石子之間粘接面積小，界面結構缺陷多，透水混凝土強度明顯降低，但透水系數并不增加。透水混凝土有效空隙率的確定傳統透水混凝土采用無砂大孔方案，基本思路為空14有效空隙率確定原理示例透水混凝土有效空隙率確定原理示例透水混凝土15強度的確定為了配制強度符合綠色環保透水混凝土的要求，我們將傳統觀點由骨料、水泥、摻合料和水配制透水混凝土的思路，改為摻加少量細骨料，在粗骨料表面包覆一薄層水泥漿相互粘結而形成孔穴均勻分布的蜂窩狀結構，一方面提高了強度，另一方面改善了透水混凝土的孔結構，達到透氣、透水和高強的目的。透水混凝土強度的確定為了配制強度符合綠色環保透水混凝土的要求，我們將傳16綠色環保透水混凝土組成根據以上思路，綠色環保透水混凝土與傳統透水混凝土相比，其組成材料中含有粗骨料細骨料摻和料水泥外加劑水透水混凝土綠色環保透水混凝土組成根據以上思路，綠色環保透水混凝土與傳統17生產工藝生產工藝采用水泥砂漿裹石的方案，由于在粗骨料表面包覆一薄層水泥砂漿相互粘結，在水泥用量相同的情況下，粗骨料之間粘結牢固，孔結構分布均勻。可以達到強度高、耐磨性好、透氣、毛細現象不顯著、透水系數大，水泥用量小、施工簡單等特點。透水混凝土生產工藝生產工藝采用水泥砂漿裹石的方案，由于在粗骨料表面包18原材料的選擇綠色環保透水混凝土原材料的選擇主要是:水泥品種及強度等級；粗骨料的類型、粒徑及級配、含泥量等；細集料的類型、細度模數、含泥量等；摻合料的品種、類型、反應活性；外加劑的增稠效果、減水率、早強效果和引氣量。透水混凝土原材料的選擇綠色環保透水混凝土原材料的選擇主要是:透水混凝土19材料選擇達到的目的從選材上著手，引入細骨料，實現在粗骨料相互接觸而形成的雙凹粘結面上,水泥砂漿厚度增加減少無效空隙率使粘結點增多界面粘結更加牢固效果:既保證了有效空隙率，確保透水系數不降低。又實現透水混凝土的高強化。同時提高了混凝土的耐磨性透水混凝土材料選擇達到的目的從選材上著手，引入細骨料，實現透水混凝土20水泥的選擇水泥最好選擇普通硅酸鹽水泥。用量可在保證最佳用水量的前提下，適當增加用量。這樣能夠增加骨料周圍水泥砂漿膜層的稠度和厚度，可有效地提高透水混凝土的強度。本研究選用:P.O42.5水泥透水混凝土水泥的選擇水泥最好選擇普通硅酸鹽水泥。透水混凝土21粗骨料的選擇粗骨料的粒徑較小,則比表面積較大,水泥用量增加。粗骨料的粒徑較大，則不利于界面粘結，雖然節省水泥，但影響混凝土的強度。粗骨料的含泥量要低，否則影響粘結。透水混凝土粗骨料的選擇粗骨料的粒徑較小,則比表面積較大,水泥用量增加22粗骨料的選擇天然卵石、單一粒級、粒徑16mm20mm25mm透水混凝土粗骨料的選擇天然卵石、單一粒級、粒徑透水混凝土23細骨料的選擇細骨料的細度模數較小，則比表面積較大，水泥用量增加。細骨料的細度模數較大，則不利于界面粘結。細骨料的含泥量要低，否則影響粘結。本研究選用:天然砂，細度模數2.7。透水混凝土細骨料的選擇細骨料的細度模數較小，則比表面積較大，水泥用量24摻合料的選擇摻合料的品種優先選用粉煤灰。當要求混凝土拌合物粘度較高時選用礦粉。本研究選用：粉煤灰（Ⅱ級粉煤灰）透水混凝土摻合料的選擇摻合料的品種優先選用粉煤灰。透水混凝土25外加劑的選擇增稠效果明顯減水率適中早強效果好透水混凝土外加劑的選擇增稠效果明顯透水混凝土26外加劑的選擇早強劑:選用硫代硫酸鈉減水劑:萘系高效減水劑減水率：15%～20%增稠劑：羧甲基纖維素透水混凝土外加劑的選擇早強劑:選用硫代硫酸鈉透水混凝土27配合比設計到目前為止透水混凝土仍無成熟的配合比設計計算方法，根據工程設計中透水混凝土所要求的孔隙率和結構特征，可以認為1m3混凝土的外觀體積由粗骨料堆積而成。因此，配合比設計的原則是將粗骨料顆粒表面用一層薄水泥砂漿包裹(約10mm)，并將粗骨料顆粒互相粘結起來，形成一個整體。透水混凝土配合比設計到目前為止透水混凝土仍無成熟的配合比設計計算方法，28配合比設計因此，透水混凝土采用高強度等級水泥及單粒級卵石配制。1m3

混凝土所用的骨料總量取骨料的緊密堆積密度的數值，實測之后數值范圍為1200kg～1400kg。透水混凝土配合比設計因此，透水混凝土采用高強度等級水泥及單粒級卵石配制29配合比設計根據這個原則，采用多組分混凝土強度理論，可以初步確定透水混凝土的配合比。水膠比既影響透水混凝土的強度，又影響其透水性。透水混凝土的水膠比一般是隨著水泥用量的增加而減少，但只是在一個較小的范圍內波動。透水混凝土配合比設計根據這個原則，采用多組分混凝土強度理論，可以初步確30多組分混凝土強度理論公式透水混凝土多組分混凝土強度理論公式透水混凝土31多組分混凝土強度理論公式式中：f-----混凝土強度σf---硬化砂漿理論強度U---膠凝材料填充強度貢獻率m----硬化砂漿的密實度透水混凝土多組分混凝土強度理論公式式中：透水混凝土32多組分混凝土強度理論公式透水混凝土多組分混凝土強度理論公式透水混凝土33多組分混凝土強度理論這樣我們就建立了現代多組分混凝土強度理論數學模型。σf是混凝土對應的硬化砂漿的理論強度，它主要考慮了膠凝材料的水化反應形成的強度；U是膠凝材料填充強度貢獻率，主要考慮了膠凝材料的微集料填充效應，我們可以根據摻合料的種類、數量的不同計算它們對混凝土強度的影響；m是硬化砂漿的密實度。透水混凝土多組分混凝土強度理論這樣我們就建立了現代多組分混凝土強度理論34多組分混凝土石子填充模型透水混凝土由硬化砂漿和石子兩部分組成。硬化砂漿的粘結強度、膠凝材料強度貢獻率、硬化砂漿密實度決定透水混凝土的強度。石子作為砂漿的填充料，當壓碎指標小于8%時，由于它的強度大于混凝土的設計強度，只占體積不影響強度。透水混凝土多組分混凝土石子填充模型透水混凝土由硬化砂漿和石子兩部分組成35石子填充模型因此，我們可以采用以下方法去建立混凝土體積組成模型。假定我們先配制好水泥混合砂漿，體積為V1；然后在強力振搗下將粗骨料投入砂漿中，使石子均勻地填入砂漿形成混凝土拌合物；透水混凝土石子填充模型因此，我們可以采用以下方法去建立混凝土體積組成模36石子填充模型此時混凝土拌合物的體積為V，（V-V1）/V便是粗骨料在混凝土中的體積比。V1/V為水泥混合砂漿在混凝土拌合物中體積比對于砂漿,由于水泥和摻和料粒徑較小,可以完全填充在砂子六方緊密堆積的空隙之中,其空隙率為p。硬化砂漿體積由膠凝材料體積、拌合用水體積和砂子體積組成。透水混凝土石子填充模型此時混凝土拌合物的體