生态型透水混凝土透水性能试验研究.pdf

2 0 1 3年第 8期 8月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PRODUC I 1S 2 0 1 3 No 8 Au g u s t 生态型透水混凝土透水性能试验研究 徐 伟 ， 陆小军 ， 富 莹 ( 1 同济大学 ， 上海 2 0 0 0 9 2 ； 2 江苏镇江建筑科学研究院集团有限公司， 2 1 2 0 0 4 ) 摘 要 ： 利用 自制 透水 系数 测试装置测试透 水混凝土 的透水性 能 ， 主要研 究 了成型 工艺、 设计孔 隙率、 石子粒 径 、 砂率对透水混凝土透水性能的影响。结果表明 ， 自制透水 系数测试装置可 以较 准确 地测试透水混凝土的透水性 能， 各种成型工艺下制备的透水混凝土具有不 同的透水 系数。砂 率越 大 ， 透水 系数越 小； 石子粒径越 大， 透水 系数越 大； 透水混凝土的孔隙率越大 ， 透水 系数越 大； 有效孔隙率与透水 系数之 间存在 一定的线性 关系。 关键词 ： 透水 混凝 土； 成型工艺 ； 透水 系数 ； 孔隙率 Ab s t r a c t ：P e r me a b i l i t y p e r f o rm a n c e o f t h e p e r v i o u s c o n c r e t e i s t e s t e d b y s e l f ma d e t e s t i n g d e v i c e ， a n d t h e e f f e c t s of t h e mo l d i n g p r o c e s s ， d e s i g n of p o r o s i t y ， p a r t i c l e s i z e o f g r a v e l a n d s a n d r a t i o o n t h e p e rm e a b i l i t y p e r f o rm a n c e o f p e r v i o u s c o n c r e t e a r e s t u d i e d T h e r e s u l t s s h o w t h a t p e rm e a b i l i t y p e rfo rm a n c e o f p e rvi o u s c o n c r e t e c a n b e mo r e a c c u r a t e t e s t e d b y s e l f ma d e t e s t i n g d e v i c e ，a n d t h e p e r v i o u s c o n c r e t e h a s d i f f e r e n t p e r me a b i l i t y c o e ffi c i e n t wh i c h i s p r e p a r e d wi t h d i f f e r e n t mo l d i n g p r o c e s s e s T h e p e rm e a b i l i t y c o e ffi c i e n t i s s ma l l e r w i t h t h e g r e a t e r s a n d r a t i o rI h e p e rm e a b i l i t y c o e ffi c i e n t i s g r e a t e r wi t h t h e g r e a t e r g r a v e l p a r t i c l e s i z e T h e g r e a t e r o f t h e p o r o s i t y o f t h e p e r v i o u s c o n c r e t e ， t h e g r e a t e r o f t h e p e r me a b i l i t y c o e ffi c i e n t An d t h e r e i s a l i n e a r r e l a t i o n s h i p b e t we e n t h e e f f e c t i v e p o r o s i t y r a t i o a n d p e rm e a b i l i t y c o e f f i c i e n t Ke y wo r d s ： P e rvi o u s c o n c r e t e ； Mo l d i n g p r o c e s s ； P e rm e a b i l i t y c o e ffic i e n t ； P o r o s i t y r a t i o 中图分 类号 ： T U 5 2 8 3 8 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 3 ) 0 8 0 1 0 4 0前 言 在我国城市建设 的人行道 、 自行车道 、 公园、 庭 院及公共广场的路面仍 以不透水的石板 材和混凝 土为首选【 1 - 3 。随着城市化和工业化进程 的加快 高 楼大厦林 立 ， 人 口高度集 中， 污染急剧增加 ， 生态破 坏 严 重 。如 果 能将 透 水性 混 凝 土 用 于道 路 的 路 面 上 ， 则能较好的缓解这一问题。透水混凝 土有 以下 几个优点 ： 保护地下水资源 ； 吸声降噪作用 ： 热环 境 的改善作用 ：城市地表土壤生态环境的改善作 用 ； 在水体净化及缓解地表径流方面的作用 。 目前 国内对透水性混凝 土透水性能的研究还 不成熟 。针对这一问题 ， 本文利用 自制的透水性能 测试装置 ， 通 过试验来研 究成型工 艺 、 砂率 、 孔 隙 率 、 石子粒径 等因素与透水 系数之 间的关 系 ， 从而 使 国内对生态型透水混凝土透水性能的研究更加 完善。 1 原 材料 及试 验 方法 1 1 试验原材料 水泥： 江苏镇江某水泥厂生产 ， P 0 4 2 5级 ； 粉煤灰 ： 镇江谏壁 电厂 I 级灰 ； 基 金 项 目 ： 江 苏 省 镇 江 市 社 会 发 展 科 技 支 撑 项 目 ( S S H2 O O 9 0 0 0 6) 。 硅灰 ： 浙江某硅业有限公司生产： 碎石 ： 性 能见表 l ； 。 表 1 碎 石 性 能 外加剂 ： 南京 S B T萘系减水剂 砂浆减水率为 1 6 5 。 1 2试 验方 法 1 2 1 试样制备 透水混凝土配合 比采用体积法设计 ， 具体参见 标准 C J J 厂 I 1 3 5 -2 0 0 9 ( 透水水泥混凝土路面技术规 程 。试样利用裹浆法搅拌 ， 搅拌后试样通过插捣 、 振 动 、上置 0 5 k g重物振 动及压制成 型制备试样 ( 1 0 0 m mx 1 0 0 mm x 1 0 0 mm) ，其 中插捣成型分三次装 入 ， 每层都进行插捣 ， 压制成型加压 3 0 s ， 保压 6 0 s ， 1 d后脱模 在标准养护室 内养护至 2 8 d 。 1 2 2 性能检测 ( 1 ) 孔隙率测试 用直尺量出试件的尺寸，并计算出其体积 一 1 一 徐伟 ， 陆小军 ， 富莹 生态型透水混凝土透水性能试验研究 透水系数远大于 0 5 mm s 。 由 图 5可 知 ， 压 制 成 型 工 艺 中 ， 成 型 压 力 的提 高导致孑 L 隙率越来越低 ， 压力为 2 5 k N后 ， 孔 隙率达 设计要求 ， 透水系数基本满足标准 ； 继续提高压力 ， 孔隙率变化较小 而透水系数明显降低。 综上所述 ， 控制插捣成型 、 振动成型 、 压制成型 的参数 。都能满足透水混凝土设计孑 L 隙率要求 ， 形 成连续 的孔隙率 ， 使其具有较佳的透水系数 ， 而置 重物振动成型孔隙率较大 ， 难以满足设计要求。 褂 鬣 J 插捣成 型， 次 图 2 插捣成型工艺对透水混凝土性能 的影响 2 0 1 6 耧 甍 蚓 2 O 1 5曼 1 * 1 0 蜊 O 1 0 2 0 3 0 4 0 置重物振动成型I s 图 4 置重物振动成型工艺对透水混凝土性能 的影 响 足要求 ， 设计透水混凝土的孔隙率宜选择 1 5 。 2 3 石子粒径对透水混凝土透水性能的影响 设计孔隙率选择 1 5 ， 硅灰 内掺 5 ， 粉煤灰掺 量 1 0 ，水灰 比取 0 3 ，减水剂掺量为 1 2 ，振动 1 5 s成 型 研 究 石 子 粒 径 分 别 为 2 3 6 5 mm、 5 1 0 mm、 5 1 6 m m 时对 试样性 能 的影 响 ， 结 果见 图 7 。 由图 7可知 ， 设计孑 L 隙率 1 5 时 ， 随着石子粒 径的增 大 ， 孔 隙率增大 ， 透水 系数增大 ， ； 2 3 6 5 mm 石子和 5 - 1 0 mm的石子孔 隙率 和透水 系数 比较接 近 而 5 1 6 mm的石子孔 隙率较 大 ， 透 水系数明显 增大。这是 因为石子粒径增大后 ， 贯通孑 L 隙率增大 ， 使得透水系数增大。 2 4 砂率对透水混凝土透水性能的影响 2 2 设计孔隙率对试样性能的影响 选择 5 1 0 m m 的石子 ， 硅灰 内掺 5 ， 粉煤灰掺 量 1 0 ，水灰比取 0 - 3 ，减水剂掺量为 1 2 ，振动 1 5 s 成型 研究设计孔隙率分别为 1 O 、 1 5 、 2 0 、 2 5 对试样性能的影响 ， 结果见图 6 。 由图 6可知 ， 随着设计孔隙率 的提高 ， 透水系 数增加 ， 设计孔隙率 1 0 时， 几乎没有联通 的孔隙， 透水系数远低于标准； 当设计孔隙率 1 5 时， 透水 系数较大 ， 考虑到要使透水 系数和抗压强度都要满 振动成型， s 图 3 振动成型工艺对透水混凝土性能的影响 0 1 0 2 O 压制成 型 l 【 N 童 鬈 4 O 3 5 3 O 一 2 5 I 2 0 1 5 1 O O 5 0 O 图 5压 制 成 型 工 艺 对 透 水 混 凝 土性 能 的 影 响 选择 5 1 0 m m 的石子 ，设计孔隙率选择 l 5 ， 硅灰 内掺 5 ， 粉煤灰掺量 1 0 ， 水灰比取 0 3 ， 减水 剂掺量 为 1 2 ， 振动 1 5 s 成 型 ， 研究砂率对试样透 水性能的影响， 结果见图 8 。 由图 8可知 ， 当砂率为 2 5 时 ， 对透水混凝土 的孔隙率和透水系数影响不大 ； 但砂率为 5 时， 混 凝土透水 系数 明显降低 ； 当砂率为 1 0 时 ， 混凝土 内部的大部分孔隙处于密实或毛细孔状态 ， 孔隙率 明显降低 ， 接 近于普通混凝土 ， 几乎没有形成可 以 透水 的孑 L 隙。 处于不连续 的小孔状态。 2 5 孑 L 隙率和透水性能的关系 图 9为有效孔隙率与透水系数之间的关系。对 数据进行线性拟合 由图 9可以发现透水系数和有 一 3 一 如 、 雠篷 2 0 1 3年第 8期 混凝土与水泥制品 总第 2 0 8期 3 0 2 8 2 6 2 4 2 2 雪2 0 1 8 1 6 l 4 1 2 l O 1 o 1 5 2 0 2 5 设 计孔隙率， 图 6 设 计孔隙率 对透水混凝土透水性能 的影响 1 6 褂 1 4 J 1 2 0 2 4 6 8 1 O 砂率 三 熹 图 8砂 率 对 透 水 混 凝 土 透 水 性 能 的影 响 效孔隙率之间存在一定 的线性关系 ， 透水 系数随着 孔隙率 的增 大而增大 。这是 因为随着孔隙率 的增 大 ， 混凝土 内部供水通过的连通孔道增多 。 实际过 水面积增大以及水受到的阻力减少 ， 导致水通过的 量和速率增加 ， 使透水系数增加 通过测量有效空 隙率可 以间接得到其透水系数 。 从而大大简化试验 过程 。然 而 ， 路 面实 际施工 过程 中 。 由于诸 多影 响 因 素 ， 孔隙率一般小于室 内试验结果 ， 相应 的透水系 数亦应有所降低。 3结语 比较了插捣 、 振动 、 加重物振动 和加压成 型制 备试样 ， 对试样透水性能的影响。控制好插捣成型 、 振动成型 、 压制成型的参 数 ， 能制备出满足透水混 凝土设计孔 隙率要求的试样 ，形成连续的孔隙率 ， 使其具有较佳的透水系数。而置重物振动成型的试 样孔隙率较大 ， 难以满足设计要求 。 设计孔隙率1 0 时 ，混凝土不具备连续的孔 隙 ， 透水系数很低 ； 当设计孔 隙率 1 5 时 ， 混凝土 具有连续的孔隙和较大的透水系数 ； 随着石子粒径 的增大 ， 孔 隙率增大 ， 透水系数增大 ； 砂率对透水混 凝土 的影响较大 ， 应严格控制砂率 。 含量不可超过 4 1 7 1 6 餐 1 5 1 4 4 o 3 5 O 5 o 瓤 5 若 1 O O 5 0O 2 - 3 6 5 51 0 5 1 6 石 子粒 径 ram 图 7石子粒径对透水混凝土透水性能的影 响 4 吕 2 蝌 0 l U l 2 l 4 l 6 l 8 2 0 2 2 2 4 2 6 2 8 3 O 孔隙率 图 9有效孔 隙率 与透水 系数之间的关系 5 ； 有效孔隙率与透水系数之间存在一定的线性关 系 。 参考文献 ： 1 】 杨善顺 环境友 好性混凝 土一 透水 混凝 土 J 1 广 东建材， 2 0 0 4 ( 1 0 ) ： 3 8 - 4 1 【 2 陈娟 透水混 凝土 配合 比设 计及其 性能 的试 验研究 【 D 】 浙 江 工业 大学 2 0 0 6 3 金伟 良， 赵羽习 混凝土结构耐久性 M】 北京： 科学 出版 社 2 0 0 2 4 4 陈志 山 用于水污染治理 的生态馄凝土技术 【 J J 建筑材料 学报 2 0 0 1 ( 3 ) ： 6 0 6 4 5 】 向东 城市地面硬化的危害与防治 J 山西建筑， 2 0 0 3 ， 2 9 ( 1 3 ) ： 1 2 4 - 1 2 5 6 王波， 霍亮， 高建 明 透水性地砖蒸发降温试验研究l J 1 四 川建筑科学研究 2 0 0 4 ( 1 ) ： 1 1 1 - l 1 3 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 7 0 7 作者简介 ： 徐伟 ( 1 9 5 8 一 ) ， 男 ， 教授 。 通讯作者 ： 陆小军 ( 1 9 7 9 一 ) ， 男 ， 硕士 。 通讯地址 ： 镇江市檀 山路 8号 联 系电话 ： 1 8 9 5 2 8 0 0 2 8 1 E- ma i I ： 3 4 6 1 43 0 5q q c o m 一 ， u J g一 、 蒹 繁蝴 O 5 0 5 0 5 O 5 O 3 3 2 2 1 l O O O 8 6 4 2 O O O 0 O O