透水混凝土

透水混凝土透水混凝土又称多孔混凝土，无砂混凝土，透水地坪。是由骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，它不含细骨料，由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，故具有透气、透水和重量轻的特点。透水混凝土由欧美、日本等国家针对原城市道路的路面的缺陷，开发使用的一种能让雨水流入地下，有效补充地下水，缓解城市的地下水位急剧下降等等的一些城市环境问题。并能有效的消除地面上的油类化合物等对环境污染的危害；同时，是保护地下水、维护生态平衡、能缓解城市热岛效应的优良的铺装材料；其有利于人类生存环境的良性发展及城市雨水管理与水污染防治等工作上，具有特殊的重要意义。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。透水混凝土在美国从上世纪七、八十年代就开始研究和应用，不少国家都在大量推广，如德国预期要在短期内将90%的道路改造成透水混凝土，改变过去破坏城市生态的地面铺设，使透水混凝土路面取决得广泛的社会效益。制备透水混凝土在满足强度要求的同时，还需要保持一定的贯通孔隙来满足透水性的要求，因此在配制时除了选择合适的原材料外，还要通过配合比设计和制备工艺以及添加剂来达到保证强度和孔隙率的目的。透水混凝土由骨料、水泥、水等组成，多采用单粒级或间断粒级的粗骨料作为骨架，细骨料的用量一般控制在总骨料的20%以内；水泥可选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥；掺合料可选用硅灰、粉煤灰、矿渣微细粉等。投料时先放入水泥、掺合料、粗骨料，再加入一半的水用量，搅拌30s；然后加入添加剂（外加剂、颜料等），搅拌60s；最后加入剩余水量，搅拌120s出料。施工透水混凝土的施工主要包括摊铺、成型、表面处理、接缝处理等工序。可采用机械或人工方法进行摊铺；成型可采用平板振动器、振动整平辊、手动推拉辊、振动整平梁等进行施工；表面处理主要是为了保证提高表面观感，对已成型的透水混凝土表面进行修整或清洗；透水混凝土路面接缝的设置与普通混凝土基本相同，缩缝等距布设，间距不宜超过6m。保养透水混凝土施工后采用覆盖养护，洒水保湿养护至少7天，养护期间要防止混凝土表面孔隙被泥沙污染。混凝土的日常维护包括日常的清扫、封堵孔隙的清理。清理封堵孔隙可采用风机吹扫、高压冲洗或真空清扫等方法。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，因此水泥的活性、品种、数量的选择尤为重要。透水混凝土要采用强度较高、混合材料掺量较少的水泥或普通硅酸盐水泥。水泥浆的用量以刚能完全包裹骨料的表面为最佳，形成一种均匀的水泥浆膜层，并采用最小水泥用量为原则；因过大的水泥用量不仅会造成透水性的减弱、增加成本，还会造成水泥石收缩量增大，形成裂缝，使混凝土的强度反而降低。粗骨料是透水混凝土的结构骨架，骨料粒径的大小视透水混凝土结构的厚度、强度、透水性而定。试验资料表明，透水混凝土的颗粒级配是决定其强度和透水的主要因素之一，为保证透水混凝土强度及其透水功能，粗骨料常用颗粒较小的单粒径。骨料粒径越小，骨料的堆积密度越大且颗粒间的接触点越多，配制的透水混凝土强度高，透水性能会降低。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，可提高混凝土的强度，但须同时调整水泥用量。骨料粒径越大，比表面积越小，所形成的结构骨料单位体积内骨料颗粒之间接触点数量少，胶结面积越小，从而可提高透水性，但会降低强度。粗骨料有连续级配与间断级配之分。连续级配即颗粒由小到大，每级粗骨料占有一定比例，相邻两级粒径之比为N=2，天然河卵石均属连续级配，连续级配的粒级间会出现干扰现象。为得到较小空隙率，相邻两级骨料粒径比应较大，才能使颗粒十分靠近，大颗粒的数量最多，这就是间断级配。如图2所示，将3个大球堆成最紧密状态，次一级小球直径只有正好小于此空隙尺寸，才能填入空隙中，设大球直径为D，小球直径为d，若相邻两级粒径之比D:d=6，直径小的一级骨料正好填充大一级骨料的空隙，此时骨料的空隙率最低，比表面积最小，接触点数量较多。但在混凝土中，骨料并非球形，粒径也不等，各骨料颗粒间有水泥砂浆层，故大颗粒间距可能增大，因而可考虑D:d=4~8。单粒级骨料易使混凝土发生离析现象，制作透水混凝土时须调整水泥用量和水灰比，否则极易出现骨料表面的水泥浆膜层厚度不均匀、流浆等现象，直接影响混凝土的强度、透水性及质量稳定性。考虑上述因素的影响，试验时采用单粒级和双粒级汉江卵石粗骨料，单粒级为2.5~10mm、5~13mm、10~13mm、13~24mm四种粒级的骨料；双粒级为大量13~24mm粒径的粗骨料和少量2.5~5mm粒径的细骨料，按一定比例掺配使用。影响透水混凝土性能的因素有透水方式、密实程度、原材料性能、配合比、成型方法和养护条件等。其中强度和透水性是对立的，确定参数时须综合考虑。水灰比既影响透水混凝土的强度又影响其透水性。水泥浆过于干稠，混凝土拌合物和易性太差，水泥浆不能充分包裹骨料表面，不利于提高混凝土的强度；反之，若水灰比过大，稀水泥浆可能将透水孔隙部分或全部堵死，既不利于透水，又不利于强度的提高。最佳水灰比介于0.25~0.35之间。骨灰比的大小影响骨料颗粒表面包裹的水泥浆薄厚程度以及孔隙率的多少，也就是影响透水混凝土的强度和透水性。当水泥用量一定时，增大骨灰比，骨料颗粒表面水泥浆厚度减薄，孔隙率增加，透水性提高，但强度却降低了；反之，则透水性降低，强度提高。考虑较小粒径骨料的表面积较大，为保持水泥浆体的合理厚度，小粒径骨料的骨灰比应适当小一些。本次试验采用的骨灰比在5.6~7之间。结论（1）透水混凝土的透水性和抗压强度均与混凝土的孔隙率有关。（2）单粒级粗骨料幅差越大，配制的透水混凝土强度较高，透水越差。（3）双粒级骨料配制的透水混凝土性能明显优于单粒级骨料，双粒级骨料的掺配存在着最佳比例。