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透水混凝土

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发表于 2012-5-3 10:26:53 | 显示全部楼层 |阅读模式
奥运工程用绿色建材:透水混凝土
   2009-08-26

        透水混凝土(permeable concrete)在国外也被称为多孔混凝土(porous-concrete)。美国混凝土协会2002将透水混凝土描述为“一种由水泥结合而成的开放级配混凝土”,日本混凝土协会2004对透水混凝土的描述为“拥有连续孔隙率约20%的混凝土”。实质上它是由单一级配骨料、胶结材料、水及添加剂等拌和成混合料,再经特殊工艺制成的非封闭型的多孔的混凝土或制品。

        透水混凝土的特点是采用单粒极粗骨料作为骨架,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,形成骨架――孔隙结构的多孔混凝土材料,由于集料级配特殊,形成了蜂窝状结构,或称为米花糖结构。透水混凝土是粗骨料颗粒间通过硬化的水泥浆薄层胶结而成的多孔堆聚结构,内部含有较多的孔隙,且多为直径超过1 mm的大孔,因此具有良好的透水性,但同时强度比普通混凝土低。另外,由于原料的特性,透水混凝土制品的表面都相当粗糙。

        透水混凝土的强度主要是依靠包裹在骨料表面的硬化的水泥浆体将骨料粘结而形成,另外同时还存在着骨料之间的嵌挤、机械咬合的作用。利用多孔混凝土特有的透水性,可供生物栖息以及减少噪音的功能,国外已用来筑堤坝、护岸、人行道、大型广场及高速公路的路肩和隔板。

1.透水混凝土的分类

        目前,用于道路和地面的透水混凝土主要有三种类型:

(1)水泥透水混凝土。它以较高强度的硅酸盐水泥为胶凝材料、采用单一级配的粗骨料、不用或少用细骨料配制的无砂、多孔混凝土。这种混凝土一般采用较高标号的水泥,骨灰比为3.0~4.0,水灰比为0.3~0.35。混凝土拌和物较干硬,压力成型后形成具有连通孔隙的混凝土。硬化混凝土的内部含有15%~25%的孔隙,表观密度低于普通混凝土,通常为1700~2200kg/m3。抗压强度15~3.5MPa,抗折强度3~5MPa,透水系数为(1~15 ) mm/s的范围。这种混凝土成本低、制作简单,适用于量大的道路铺装,同时耐久性好。但由于孔隙较多,改善和提高强度、耐磨性、抗冻性是技术难点。

(2)高分子透水混凝土。采用单一粒级的骨料,以沥青或高分子树脂为胶结材的透水混凝土。与前者相比,它具有强度高,成本高的特点。同时由十有机胶凝材料耐候性差,在大气环境的作用下容易老化,且具有温度敏感性,当温度升高时,容易软化流淌,使透水性受到影响。

(3)烧结透水制品。以粒状的瓷砖、长石、高岭土、粘土等矿物和浆体拌和,压制成胚体,经高温烧结而成。具有多孔结构。该类透水性材料强度高、耐磨性好、耐久性优良。但烧结过程需要消耗能量,成本高,使用于用量较小的高档地面部位。

2..透水混凝土的优越性能

        透水混凝上在提升城市功能,保持城市较好生态环境方面具有以下重要功能:

(1)防涝功能

        因为透水混凝上路面的透水性非常好,可以使水分渗透到地下,而且本身也具有良好的蓄水功能,可以减轻多雨季节、排水系统的负担,减少路面积水,减轻排洪压力。

(2)生态功能

        充分利用雨水,增大地表相对湿度,补充城区日益枯竭的地下水资源,改养城市地表植物和土壤微生物的生存条件和调整生态平衡,消除目前城市上壤沙漠化的现象。

(3)缓解城市热岛效应

        增加城市可透水、透气面积,加强地表与空气的热量和水分交换,调节城市气候,降低地表温度,有利于缓解城市热岛效应。

(4)吸噪

        由于其多孔性,能够吸收车辆行驶时产生的噪音,或其它城市噪音,创造安静舒适的生活和交通环境。

(5)安全性

        防止路面积水和夜间路而反光,冬天不会在路面形成薄冰,提高了车辆和行人的通行舒适性和安全性。

(6)吸尘

        大量的空隙能够吸附城市粉尘,减少扬尘污染。

(7)在河道、堤坝、路基等护坡中的功能

        透水混凝土可大量应用于河道、堤坝、路基等护坡,由于多孔性可以减缓雨水的冲刷速度,目孔中聚集部分土壤和微生物,创造了植物生长环境,实现混凝上的生态化。

3.透水混凝土的配制和施工

        奥运工程建设所用的水泥透水混凝土由胶结材料水泥、粗骨料碎石(基层颗粒 10~25mm,面层颗粒5~8mm)、水和专用外加剂按一定配合比拌制而成的不含细骨料的无砂混凝土,属于高强度、低水灰比、干硬性(塌落度 0-2mm)高性能混凝土。成型后有较大孔隙,有良好的渗透性能。
        奥林匹克水上公园采取铺设高承载透水混凝土、赛道周边设置截水沟等措施将经过卵石过滤的雨水排入赛道内,实现场馆内雨洪利用,平均每年雨水利用约12万m3,雨水利用率约为可达85%,节约赛道补水。透水混凝土具有高强度和强透水性能,等同于无砂混凝土(强度等级C2O时,七天抗压强度23.9MPa,抗折破坏荷载1390ON,渗水系数 2.7~4.5mm/s)。

        奥林匹克水上公园所用透水混凝土配制材料选型如下:

(1)胶凝材料:水泥应采用P.032.5、P.042.5;面层白水泥应使用 P.042.5、P.052.5,质量符合GBl75《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》的规定,并应为高活性低碱水泥,碱含量小于等于0.6%。

(2)粗骨料:碎石应符合JGJ53《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检测方法》标准要求,基层用10-25mm 粒径,堆积密度1450-1650kg/m3,针片状颗粒≤5%,压碎指标≤6%;面层用5-8mm 粒径彩色碎石或灰色碎石,彩色石子可经机磨,材料指标同基层碎石;粗骨料碎石放射性指标限量≤1.0IRa。碎石进场应具有材质检验合格报告,并与留样一致方可进料。透水混凝上要求孔洞均匀、连续,在孔洞率不变时,孔越小越好。因此采取5~30、针片状少、连续级配的石子。

(3)外加剂:选用性能较好的高效减水剂或缓凝高效减水剂,混凝土中掺用的外加剂质量及应用技术应符合现行国家标准GB8076《混凝土外加剂》、GB5O119《混凝土外加剂应用技术规范》等和有关环境保护的规定。外加剂应按规定取样复验。

(4)拌制混凝土宜采用饮用水;当采用其他水源时,水质应符合国家现行标准JGJ63《混凝土拌合用水标准》的规定。

(5)配套材料

①加强剂(矿物掺合料)符合GB/T18736-2002

②稳定剂:主要指标应满足:氨含量≤0.1,抗压强度比≥85%(28d),压力泌水率 ≤95%;应有出厂合格证或检验合格报告

③彩色浓缩料 (无机颜料)符合GB/T1836-89

④双丙聚氨酯密封胶:符合Q/HJl54-2002

奥林匹克水上公园所用透水混凝土施工工艺:

(1)工艺流程

基层整平→铺设垫层→铺设砂滤层→支模板→预设膨胀缝→浇筑基层混凝土→铺设面层→覆膜养护→清洗密封

(2)地基整平:严格核对标高,检验基础平整情况。对平整后的基础碾压密实,压实后环刀取样检验地基质量,密实系数≥0.93;

(3)铺设垫层:按照施工图要求铺设级配碎石或砂卵石垫层,所须厚度随承载要求而不同,根据厚度采用机械或机具碾压密实,压实系数按设计要求;

(4)铺设砂滤层:在垫层上铺设3mm厚中、粗砂滤层找平,适量洒水并压路机或平板振捣器碾压振捣密实;

(5)支模板:按标高和图案设计要求支设模板,模板须保证强度要求和设计图案线条要求,且模板上边缘标高须与透水混凝土面层顶面标高一致;

(6)预设膨胀缝:当透水混凝土边长大于6m时或施工面与其它材料相接处,应预设膨胀材料 (在低于设计标高55mm处粘贴5mmn厚5Ommn宽的泡沫条);

(7)严格按设计要求的强度配比拌制透水混凝土。外加剂及颜料应用电子称,搅拌时间控制在 3mmn为宜);

(8)浇筑透水混凝土:用混凝土摊铺机或平板振捣器振捣密实。面层必须与基层同步浇筑。间隔时间不得超过2小时,且基层混凝土在间隔期内应覆膜保水。面层混凝土用摩擦振动整平机振捣密实,孔隙较大部位用人工找平压实。第一次浇筑完成后应与样块进行色彩对比,合格后方可继续施工。由于为干硬性混凝土,宜在夜间施工,避免水分损失较大;

(9)表面露骨料预处理:当面层为露骨料透水混凝土时,应在摊铺结束半小时内采用表面处理剂做预处理,随即覆膜养护。预处理后6-8小时(根据养护温度和湿度等因素确定)做表面加工,实现露骨料效果,然后继续覆膜养护;

(10)覆膜、养护:面层混凝土摊铺完成后方应进行覆膜并结合浇水养护。养护应在混凝土成型3Ommn后进行,养护时间宜为7d;

(11)清洗密封:对于彩色透水混凝土,应进行密封处理。面层混凝土养护7天后用清水清洗干净,待表面彻底干燥后,将双丙聚氨酯密封剂均匀喷涂于表面,保护工作面,静置8小时(时间长短可根据现场气温、通风条件等适当调整)对于露骨料透水混凝土,当设计无要求时可不进行喷涂密封。
        随着我国经济的发展和城市建设步伐的加快,不透水路面给城市生态环境带来的负面影响也为之加大。透水性混凝上作为一种道路材料,已日益受到人们的关注。20世纪90年代以来,国内对透水混凝土路面材料开始进行了研究,但目前为止还没有大面积应用。如果能够采用优化骨料、调整配比,掺入矿物细掺料、增强剂等方法提高透水混凝土的强度及耐久性,那么这种环保型地面材料必将得到进一步的推广应用。


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