透水混凝土(Pervious Concrete)也稱多孔混凝土(Porous Concrete),它既具有一定的強度,又具有一定的透水透氣性。從技術性能上看,透水性混凝土除了能夠地表積水外,它在凈化雨水、降低路面交通噪音等方面的效果同樣很明顯。與不透水的混凝土路面鋪裝材料相比,透水混凝土具有以下優點。
(1)透水混凝土路面能夠使雨水迅速滲入地面,還原成地下水,使地下水資源得到及時的補充。
(2)透水混凝土具有較大的孔隙率,其自身可以與外部空氣和下部透水墊層相連通,有利于調節城市空間的濕度和溫度。
(3)透水混凝土路面憑借其特有的多孔吸聲機構,可以吸收車輛行駛時產生的噪音,從而創造一個安靜舒適的環境。
(4)透水混凝土路面能夠雨天行車產生的“漂滑”、“飛濺”等現象,緩解了雨天給行人和車輛行駛帶來的不便。
(5)透水混凝土路面表面的自然色對光線具有良好的反射性。透水混凝土較大的孔隙能夠積蓄較多的熱量,有利于減少路面對太陽光熱量的吸收,從而避免形成“熱島效應”。
(6)在降雪季節,地熱可以通過透水混凝土路面的孔隙把積起的固體狀雪融化成液體狀水,然后在滲透到地下以補充地下水。
1配合比設計原理
根據透水混凝土所要求的孔隙率和結構特征,可以認為1m3混凝土的外觀體積有骨料堆積而成。因此,配合比設計的原則是將骨料顆粒表面用一層薄水泥漿包裹,并將骨料顆粒互相粘連起來,形成一個整體,具有一定強度,而不需要將骨料之間的孔隙填充密實。1m3透水混凝土的質量應為骨料的緊密堆積密度和單方水泥用量及水用量之和,大約在1600kg～2200kg范圍內。根據這個原則,可以初步確定透水混凝土的配合比。
2配合比設計參數選定
(1)粗骨料在緊密堆積狀態下的空隙率及用量。
在使用狀態下測得粗骨料緊密堆積密度、表觀密度,從而求得此狀態下粗骨料的空隙率。每立方混凝土中粗骨料的用量為其緊密堆積狀態下的質量×0.98(折減系數)。
(2)孔隙率。
透水混凝土的孔隙率的確定是根據實際使用要求來確定的,主要是為了滿足透水性能的要求。透水要求高則該值偏大,同時還要結合強度要求進行設定。對綠化透水混凝土而言,要給予植物生長及所需養分儲存以充足的空間,因此孔隙率要求在20%以上,對于用于路面的透水混凝土,在保證強度的前提下,孔隙率宜為15%～20%。
(3)水灰比。
水灰比的設計是多孔混凝土制作過程中需要重點考慮的一個因素。一般透水混凝土的水灰比介于0.25～0.45之間,在實際工作中往往根據經驗來判斷水灰比是否合適。
2.1原材料的選擇
(1)水泥。
不同品種的水泥,其性能不同,如強度、耐久性等在相當大的程度上影響著混凝土的性能。一般透水混凝土多采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥。其質量應符合現行國家標準《通用硅酸鹽水泥》(GB175)。
(2)骨料。
粗骨料的品質是多孔混凝土力學性能的主要影響因素之一,與新拌混凝土工作性要求相反,透水混凝土強度要求粗骨料表面粗糙,從而可以增加與水泥漿體的粘結力。粗骨料的表面粗糙程度、彈性模量及其最大粒徑都能影響粗骨料與水泥漿體的機械粘結力,從而影響透水混凝土的強度。其性能指標應符合《建筑用卵石、碎石》(GB/T14685)中的規定。
(3)外加劑。
透水混凝土通常都摻加外加劑,它的作用是使透水混凝土實現所需的各項物理性能和力學性能指標,比如孔隙率、透水性、抗壓強度、耐久性等。外加劑應符合《混凝土外加劑》(GB8076)的規定。
(4)礦物質摻和料。
在透水混凝土中加入礦物質摻合料,可以提高透水混凝土的強度,改善透水混凝土的耐久性。粉煤灰用量不得超過膠凝材料總質量的25%,磨細粒化高爐礦渣用量不得超過膠凝材料總質量的50%。
3原材料的用量
3.1用水量
透水混凝土和易性可以通過實驗方法確定。大致標準為:目測觀察所有集料顆粒表面,若表面均形成平滑的水泥漿包裹層并且包裹層有光澤、不流淌,認為用水量比較合適。對于透水型混凝土來說,其用水量一般為80～140kg/m3。
3.2集料用量
1m3混凝土所用的集料總量通常取料的緊密堆積密度數值,該值大致為1200～1700kg／m3。集料主要采用粗集料,在必要時可以摻加部分細集料,但細集料不宜太多,應控制在集料總量的20%以內。
3.3水泥用量
在保證最佳用水量的前提下,適當增加水泥用量能夠使集料周圍水泥漿膜層的稠度和厚度變大,可有效提高透水混凝土的強度。但水泥會使漿體增多,孔隙率減少,降低透水性。水泥用量隨著所用集料粒徑的增大而減少,一般控制在250kg～400kg。

4透水混凝土配合比
透水混凝土的配制強度應滿足設計要求。透水混凝土配合比采用填充理論及體積法計算,其強度必須通過試驗確定。
(Mg/ρg)+(Mc/ρc)+(Mw/ρw)+(Mz/ρz)+P=1
式中Mg為1m3透水混凝土中粗集料的用量(kg);
Mc為1m3透水混凝土中水泥的用量(kg);
Mw為1m3透水混凝土中水的用量(kg);
Mz為1m3透水混凝土外加劑的用量(kg);
ρg為粗集料的表觀密度(kg/cm3);
ρc為水泥的表觀密度(kg/cm3);
ρw為水的表觀密度(kg/cm3);
ρz為外加劑的表觀密度(kg/cm3);
P為為設計孔隙率。
5結語
透水混凝土在國內還處于發展階段,目前還只應用在新建、擴建、改建的市政工程、室外工程、園林工程中的人行道、步行街、居住小區道路、非機動車道和一般荷載的停車場等路面工程。隨著研發的進一步深入,透水材料的改進,它的應用前景會更加寬廣。
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