透水混凝土的配合比设计及其性能分析.pdf

第4 3 卷第3 期 2 0 1 6 年3 月 建筑设计 Ar c h i t e c t u r a l De s i g n 建筑技术开发 Bu i l d i n g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 透水混凝土的配合比设计及其性能分析 杨友祥 ( 北京市八通混凝土搅拌站 ，北京 1 0 1 1 2 1 ) 摘要 在绿 色环保 日益成为社会发展主流的今天，透水混凝土以其 自身的特 色成为行业的关注重点，被视为未来主流的 绿色环保材料之一。文章从选择透水混凝土的配合比参数 出发，利用体积法对其实际配合比进行了计算并得出了最佳透水混凝 土配合比，然后结合 实践以及相关研究从多个角度对透水混凝土的影响因素进行了分析，探讨了确定透水混凝土最优配比的重 要意义 。 关键词 透水混凝土 ； 配合比 ； 性能 中图分类号 T U5 2 8 文献标志码 A 文章编号 】1 0 0 1 5 2 3 X ( 2 0 1 6 )0 3 - 0 0 3 8 0 2 W i t h Pe r v i o u s Co nc r e t e M i x De s i g n a nd I t s Pe r f o r ma nc e Ana l ys i s Ya n gYo u x i a ng 【 Ab s t r a c t 】g r e e n i s i n c r e a s i n g l y b e c o mi n g t h e ma i n s t r e a m o f s o c i a l d e v e l o p me n t t o d a y ，p e r v i o u s c o n c r e t e i n d u s t r y wi t h i t s o wn c h a r a c t e ris t i c s h a s b e c o me t h e f o c u s ， i t i s r e g a r d e d a s o n e o f t h e ma i n s t r e a m o f g r e e n ma t e ria l s Ar t i c l e s f r o m p e r v i o u s c o n c r e t e t h a n wi t h t h e s e l e c t i o n p a r a me t e r s o f v i e w ， t h e u s e o f v o l u me me t h o d t o c a l c u l a t e i t s a c t u a l m i x a n d c o me t o t h e b e s t p e rv i o u s c o n c r e t e mi x， t h e n c o mb i n e d wi t h p r a c t i c a l a n d r e l e v a n t r e s e a r c h f r o m v a r i o u s a n g l e s i n fl u e n c i n g f a c t o r s we r e p e rv i o u s c o n c r e t e a n a l y z e d， d i s c u s s e d t h e i mp o r t a n c e o f d e t e r m i n i n g t h e o p t i ma l r a t i o o f p e rv i o u s c o n c r e t e 【 K e y w o r d s p e rvi o u s c o n c r e t e； mi x； p e r f o r ma n c e 城 市建 设水平 的不断提 高使 得当前 城市 的路面 已经不 再 是 以前 的泥路 ，而是水泥 沥青 等路面 ，这些路 面往往 是 由阻 水 材料铺 就 ，在特 殊 的情况 下会给城 市 的生态环境 带来 一定 的影响。而透水混凝土作为一种现代的绿色环保材料，是 由 骨 料、水泥 和水 拌制而 成 的一种具 有连续孔 径 的混凝土 。和 传统材料相比， 透水混凝土在强度上稍弱， 但是具有透水优势， 因此一直以来都被用于人行道、 自行车道等对路面强度要求 不 高 的场 所 ，使 得其对 城市 生态环境 保护 的 巨大 作用没有 得 到 充分 发挥 。因此，为 能更好地 推动 透水混 凝土这 种新型 材 料 的发 展，需要 更加深 入地 对其进 行研 究。基于 此，本文 针 对 透水 混凝土 材料 的配合 比计算 方法、透 水吸收 、强度等 方 面进行 了探讨和研 究。 1 透水混凝土的配合比参数 为 了能 够正确 地确 定透水 混凝土 的配合 比，笔 者选用 正 交 设计 的方法 进行 了试 验 。正交 设计 是一 种运 用 “ 正交 表 ” 进行科学简便分析的方法，它能够在很多实验方案中挑选出 具 有代 表性 的点进行 试验 ，这些具有 均匀 分散、齐 整可 比特 性的点对于找出最优设计有着重要意义。 1 1 配合比参数 配合 比参数主要包括水灰 比、骨料粒径、目标孔隙率、 矿 物掺 合料和 外加剂 四个方 面 ，其 中水灰 比对于 混凝土 的强 度 以及透 水性 有着直 接 的影 响，相 关理论研 究和 实践证 明较 小的水灰比在孔隙率一定的情况下，哪怕水量不多，水泥量 增加也会导致水泥浆干得快，如此一来透水混凝土拌合物的 流动性就会很差，粗骨料也难以完全被水泥浆包裹，骨料之 间 的空隙会 增大 ，透 水性得 到提 高，但是材 料 的强度 却会下 降。 因此，笔 者认 为水 灰 比参 数最 好选 取在 0 2 5 0 4 0 之 间 ； 骨料粒径是透水混凝土的主要结构骨架，粒径越小，强度越 高，透水性越差，粒径越大透水性提高但是强度会相对下降， 因此笔者选取 的骨料 粒径为石子粒径在 6 - 1 0 ram，陶粒 的粒径 在 4 7 5 9 5 mm； 孔隙率与透水混凝土的透水性有着直接的影 响，一般而言，欲要求较高的透水性，那么就要保证混凝土 收稿 日期 ： 2 0 1 6 ) 1 1 4 作者 简介 ： 杨友 祥 ( 1 9 7 3 一 ) ， 男，辽宁 盘锦 人，工程 师，主 要研 究 方 向为混凝土 。 3 8 的孔 隙率，只有 在保证 混凝土 强度 的前提下确 定好 孔隙率 才 能确保 透水混凝 土 的实际应 用价值 ，笔者选取 的孑 L 隙率数 值 为 2 0 ； 此外 ，笔者选用 了粉煤灰作为混凝土的掺合料 ，以此 达到 改 良混凝 土拌合 物流 动性能 ，防止泌 水和离析 现象 的 出 现 ，同时选择 了高效 减水剂作 为J l- D i：i 剂来减 少试验 中所 要加 入的水量 。 1 2配合 比设 计 和一 般 的混 凝土配 合 比计 算有所 区别 ，透 水混 凝土配 合 比在 计算 过 程 中需率 先考 虑孔 隙率 的百分 比，理 论上 来说 ， 当骨料全 部被 水泥浆体包裹 并且没有水泥浆流 出时最为理想 。 笔者选择 了体积法来对其配合 比进行 了计算，具体过程如下 ： 由 C J J T 1 3 5 2 o 0 9 透水 水泥混 凝土路 面技术 规程 中的相 关公 式结合透 水混凝 土 的主 要性 能将 相关材 料 的密 度测试 出 来 ，然 后 由质量 和密 度求 出体积 ，通 过体积法 来计 算透水 混 凝土 的配合 比。其中计算参数见表 l 。 表 1 配合 计算参数 参数 符号表示 水灰 比 设计 目标孔隙率 户 原材料 的各项密度 ， 粗骨料的孔隙率 根据 上文 中笔 者确定 的相 关参数 ，水灰 比 为0 2 8 ，孔 隙率P为2 0 ，粉煤灰参入量占胶凝材料的1 0 ，高效减水剂 占胶凝材 料 的 l ，石子 是粗骨 料，粒径 范 围为 5 - 1 0 mm，视 密度 为 P = 2 7 0 0 k g m ，水泥 选用 普通 硅酸 盐 水泥 ，视密 度 为 = 3 1 0 0 k g m ，掺入的粉煤灰的视密度为P s F = 2 1 0 0 k g m ，可得 出最 终的配合 比 ( 表 2 ) 。 表2 透水混凝土配合比设计 k g m 粗集料用量 水泥用量 粉煤灰用量 水用量 减水剂用量 1 4 6 9 4 4 5 5 4 9 5 l 3 8 6 4 9 5 以上比例只是从理论计算的角度得出的比例，但是在实 际的操作中由于粗骨料之间的孔隙以及材料拌合而成之后 的 混凝土之间存在一定的产量，因此计算过程中粗骨料的密度 建筑技术开发 Bu i l d in g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 建筑设计 Ar c h i t e c t u r a l De s i g n 第4 3 卷第3 期 2 0 1 6 年3 月 与实际操作是有着稍微 的差别的，在实际操作过程中应当结 合实际状况来计算两者之间的误差值，尽可能的减少理论与 实践之间的差距。 2 透水混凝土的性能分析 透水混凝土的性能集中体现在强度和透水性上，根据其 材料构成可以看出水灰比、骨料粒径、 目标 的孔隙率对其透 水混凝土的强度和透水性影响最大。 2 1 水灰比对透水混凝土性能的影响 实践证 明，随着水灰比值的增大，透水混凝土的强度值 会呈现出先大后小的特点，而透水系数则会持续减小。笔者 认为导致这一现象的原因在于水灰比较小导致了混凝土中水 泥量会加大，水量会减少，如此一来，水泥浆就会很快干硬， 从而造成了粗骨料无法完全被水泥浆包裹，骨料之间的空隙 将 会逐 渐加大 ，这种情 况下 透水混 凝土 的透水 系数 自然 会得 到提高，但是粗骨料无法完全被包裹也会严重影响透水混凝 土的强度。而在水灰比值过大的情况下，水泥浆的量将会超 出标准范围，如此多出来的水泥浆就会完全将骨料之间应有 的孔隙完全填堵，如此透水混凝土的强度将会得到很大的提 高，但是其透水系数将会相应下降。因此，选择最优的水灰 比可以保证骨料在完全被水泥浆包裹的情况下仍旧存在一定 的孔隙，在保证透水混凝土强度的前提下可以有效提高其透 水 性。 2 2 骨料粒径对透水混凝土性能的影响 事 实上，无论 是一 般混 凝土还 是透 水混凝 土，骨料 的粒 径越大，其强度会越小，究其原因就在于骨料的粒径越小， 混凝土单位体积的表面积将会越大，如此一来，在单位体积 的混凝土中骨料与胶凝材料的接触面积将会得到增加，骨料 ( 上接 第3 5 页) 度 的重视 。这种面元素在建筑设计 中的应用也是比较常见 的，很多建筑物的外观设计都需结合具体的面元素来进行思 考 ，比如说正方几何面的使用在当前的建筑设计中就是比较 常用的 ，也是我 国建筑设计 的一个重要表现 。 2 4 形体元素在建筑设计中的应用 对于建筑设计中空间构成元素的使用来说，形体元素的 使用更是具备着极强的积极作用和价值，对于这种形态元素 的使用来说，其具体的应用效果也是极为突出的，因为相对 应的形体元素是比较多的，其可变化的特点也是应用范围不 断提升的一个重要原因所在，正是因为这种多变的形体元素 才能够促使其在具体的设计使用过程中表现出较为理想的积 极作用和价值， 尤其是在美观性方面， 其作用还是极为明显的， 这也就进一步提升 了空间构成元素的使用效果。这种形体元 素的运用在建筑设计中的体现更是极为丰富，尤其是对于一 些地标 的设计 来说 ，更是对 于这种 形体 元素进 行 了充分 的运 用，也更体现出了美观效果。 2 5 光影元素在建筑设计中的应用 对于建筑设计中各方面空间构成元素的使用来说，光影 元素 同样 是必不 可少 的一个重 要表现 ，虽然 说这种 光影 元素 的存 在并 不是独 立设计 的，而是 依 附于相应 的建筑 结构进 行 有效的安置，但是其能够发挥的积极作用确实比较理想，尤其 是在美观性效果上，通过这种光影元素的合理设计确实也就 能够发挥出较强的积极效果，这一点在当前建筑设计中的应 用还是比较普遍的，并且能发挥的效果也是极为突出的，尤 其是随着当前人们对于建筑结构设计美观性要求的不断提升， 这种光影元素 的恰当使用也确实能够发挥出较为理想的积极 作用。 与胶凝材料 的粘结力也会增大，如此就可以保证混凝土强度 的提高，透水混凝土也不例外。 2 - 3 目标孔 隙率对透水混凝土性能的影响 透水混凝土的内部结构中存在很多孔隙，由此可见透水 混凝土 内部并不是完全密实的，而众所周知，混凝土 内部完 全密实才能够保证其强度符合标准，而存在孔隙的透水混凝 土 内部结构决定了其强度较一般的混凝土肯定是有着较大的 差距的，这种差距是无法避免的。 3 结束语 目前，透水 混凝 土 的应 用主要 是为 了对城 市水资源 和 生 态环境进行保护，同时防止大规模降雨带来的洪涝灾害。其 基本的原来就是通过透水混凝土 自身的特性来将其表面的水 分原地渗透或者就近渗透到土壤中，既可 以避免洪涝灾害， 又 可 以确保城 市地下 水位不 会快速 下降 ，可 以说是 一种极 为 理想的绿色环保材料。由此可见，透水混凝土对人们生活带 来的重大影响，当前我 国行业标准中透水混凝土已经开始 占 据 了席天地，成为道路施工不容忽视的一环，相信随着透 水混凝土技术的更加成熟，其施工功能将会更加强大，应用 范围将会更加广阔。 参考文献 1 甘冰清 透水混凝土的配合 比设计及其性能研究 D】 淮南 ：安徽理 工大学 ，2 0 1 5( 6 ) 2 张贤超 高性能透水混凝土配合 比设计及其 生命 周期环 境评价 体系 研究 f D】 长沙 ：中南大学 ，2 0 1 2( 5 ) 3 程娟 透水混凝土配合 比设计及其性能的实验研究 D】 杭州 ：浙江 工业大学 ，2 0 0 6( 1 2 ) 2 6 质感元素在建筑设计中的应用 对 于建 筑设 计 中空 间构成 元素 的使用来 说 ，质感 也是 必 不可少的一个重要组成部分，对于这种质感 的使用来说，其 实主要就是结合具体的建筑工程项 目结构设计中所用到的各 种材料进行恰当的选择和控制，不同类型的施工材料能够表 现出不 同的质感，比如金属质感、木材料质量以及石材质感 都是不一样的，给人的视觉感受也是不一样的，进而也就能 发挥出不同的美观性价值，而对于这些不同材质施工材料的 使用来说，其还能在相应的施工实用性方面发挥出较强的积 极作用和价值，体现出不同的施工效果。因此，也就需要在 具体的设计过程中充分地关注到这种质感的运用，充分提升 其相应的设计效果。 3 结束语 综上所述，对于建筑设计 中空间构成元素 的使用来说， 其应用价值还是比较突出的，尤其是在美观性和功能性方面， 其表现更是极为突 出，因此，在今后的建筑结构设计中必须 要充 分针对 相应 的 点、线、面、形 体、光影 和质感 进行恰 当 的设计，提升其最终的设计效果。 参考文献 1 吴淑梅 建筑 空间构成元素在建筑 设计中的运用研 究 J 江西建材 ， 2 0l 5 ( 1 )：2 3 2 】 宋英姿 建筑设计 中空 间构成元素的应用 J 建筑设计管理 ，2 0 1 5 ( 6)：4 9 5 0 +5 3 3 刘存发 建筑空间构成元素在建筑设计中的应用 J 城市建筑， 2 01 3 ( 2 0)：1 +5 4 刘 存 发 建 筑空 间构成 元 素在 建 筑设 计 中 的应用 J 城 市建 筑 ， 2 01 3 (1 8)：1 3 3 9