无砂透水混凝土配合比设计.pdf

1 0 低温建筑技术 2 0 1 0年第 l 1 期( 总第 1 4 9 期) 无砂透水混凝土配合 比设计 樊晓红 ( 山西省运城 市建筑工程有限公 司 山西运城0 4 4 0 0 0) 【 摘要】 无砂透水混凝土是一种环境友好型混凝土， 具有明显的经济和社会效益， 本文着重研究了适合无 砂透水混凝土特性的配合比设计方法， 最后研制出水灰比为 0 3 1 、 水泥浆膜厚度 8 0 0 m， 抗压强度大于 2 0 MP a 、 透 水系数大于7 m m s 的无砂透水混凝土。 【 关键词】 无砂透水混凝土； 配合比； 透水系数 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 0 ) 1 1 0 0 1 0 0 2 目前， 大量路桥工程使用的混凝土几乎都是密实型的， 它们在起到应有作用 的同时带来一系列环境问题 ， 如水泥 混凝土材料在太阳直射时大量吸热 ， 使路面温度大幅升高； 降雨时 ， 不透水路面易积水， 影响车辆、 行人的舒适性和安 全性， 而降水大部分通过城市排水系统排出， 大大加重了排 水设施的负担， 同时， 无法缓解地下水的不足； 不透气路面 难与空气进行热量、 水分交换， 缺乏对地表温湿度的调节能 力； 致密的路面还会增加城市的噪音污染 2 J 。 无砂透水混凝土是一种特殊的路面材料， 具有吸声降 噪、 排水快等特点， 可以改善城市生态环境和雨水利用方 式， 减轻环境负担， 并且有利于水土保持， 具有明显的经济 和社会效益 ， 符合可持续发展的要求 ， 其研究和开发具有重 要意义 。 1 原材料及试验方法 原材料：采用 P O 4 2 5 普通硅酸盐水泥； 粒级4 7 5 9 5 ram的碎石 ， 表观密度 2 6 5 0 k g I I 1 ， 紧密堆积密度 1 3 0 0 k g i n ； 萘系高效减水剂。 试验方法： 搅拌工艺、 成型方法和养护条件对无砂透水 混凝土的强度、 透水系数均有较大影响。 搅拌工艺： 采用水泥包裹法。先将全部骨料及 1 0 一 3 0 的水装入搅拌机中预拌， 再加人水泥拌合 ， 以形成包裹 骨料表面的水泥浆壳， 最后加入剩余水搅拌均匀。这样的 投料顺序和搅拌程序能使骨料表面形成均匀厚度的水泥浆 层， 以保证混凝土的强度和透水性。然后将拌和均匀的混 合料装入 1 5 0 mm1 5 0 m m1 5 0 m m的试模中， 分别用于抗 压强度、 透水系数和孔隙率的测试。 成型工艺： 为预防由于振捣引起石子表面水泥混合砂 浆包裹层的脱落， 采用静压成型的方式 ， 成型压力 1 5 M P a ， 在 3 ra i n内加至预定压力， 稳压 1 m i n 。 养护方法： 采用标准养护制度。 透水系数测试方法 ： 定义单位面积上水流过混凝土的 速度为透水系数， 单位取 I l i n l 8 。采用变水位测定方法， 主 要以变水柱高度下试件的竖向渗流速度来表示试件的透水 性能。采用与成型面垂直的两个侧面为透水面， 透水仪置 于非成型面的中间， 对其它4面及测试面中超出透水仪尺寸 的面积进行抹浆处理， 并将透水仪和试件之间的接缝密封， 向透水仪中加水直至试件下表面有水流出， 记录水柱自然 下降刻度为3 0 0 mm至0的时间， 精确到0 1 S 【 4 j 。透水系数 按式( 1 ) 计算 ： K= ( 1 ) 式中， 为混凝土透水系数， m m s ；h为水位变化高度， mm； A t 为水位下降一定高度所经历的时间 ， 8 。 2无砂透水混凝土配合比设计 通常根据透水性混凝土所要求的孔隙率和结构特征， 技术开发， 1 9 9 9， ( 7) ： 2 93 1 1 O 肖开涛， 林宗寿， 万惠文， 杨力远 再生混凝土氯离子渗透性 研究 J 由东建材， 2 0 0 4， ( 2 5 ) ： 3 1 3 3 I 1 蒲心诚 超高强高性 能混凝土 M 重 庆： 重庆大 学出版 社， 2 0 0 4： 8 89 0 1 2 吴红利， 宋少民 再生骨料混凝土耐久性试验研究 J ， 熏庆： 商品混凝土 ， 2 0 0 6， ( 4 ) ： 2 5 3 0 1 3 V i v i a n W Y T a m Mi c ms t r u c t u r a l a n a y s i s o f r e c y c l e d a g w e g a t e c o n c r e t e p r o d u c e d f r o m l w os t a g e mi x in g a p p r o a c h J C e m e n t a n d Co n c r e t e R e s e a r c h， 2 0 0 4 1 4胡玉珊 ， 邢振贤 ，粉 煤灰掺入 方式对 再生混凝 土强度 的影响 J 新型建筑材料， 2 0 0 3 ， ( 5 ) ： 2 6 2 7 1 5 宋瑞旭， 万朝均， 王冲， 刘宁 粉煤灰再生混凝土试验研究 J 新型建筑材料 ， 2 0 0 3 ， ( 2 ) ： 2 6 2 8 1 6 宋瑞旭 ， 万朝均 ， 王冲， 等 高强度再 生骨料 和再生高性 能混 凝土试验研究 J 混凝士， 2 0 0 3 ， ( 2 ) ： 2 9 3 1 1 7F r o n d i s t o u Y a n n a Wa s t e c o n c r e t e a s a g g r e g a t e c o n c r e t e f o r n e w c o n c ret e j J o u r n a l o f A C I ， 1 9 7 7 ： 2 1 2 2 1 9 1 8 肖建庄 再生混凝土材料与结构研究新进展 J 世界科学， 2 0 0 6 ， ( 1 2 ) ： 2 9 3 1 1 9 吴红利， 宋少民 再生骨料混凝土耐久性试验研究 J 商品 混凝土 ， 2 0 0 6， ( 4 ) ： 2 5 3 O 2 0 李俊 ， 尹建 ， 周士琼 ， 等 粉煤灰 与矿渣 对再生 骨料混凝 土力 学性能影响的研究 J 】 混凝 土， 2 0 0 5 ， ( 6) ： 8 08 3 收稿日期】 2 0 1 0 0 7 一 l 2 作者简介】 郑远( 1 9 8 2 一) ， 女 ， 河南许昌人 ， 工程师， 研究 方向： 建筑施工技术、 绿色建筑施工管理。 樊晓红： 无砂透水混凝土配合比设计 认为骨料颗粒表面由水泥浆包裹， 骨料颗粒之间互相粘结 起来构成一个整体， 形成一定的强度。强度与水泥用量和 水灰比有关， 孑 L 隙率、 透水性随水泥用量增大而降低 ， 存在 着最佳水泥用量和水灰比。 ( 1 ) 骨料及水泥用量。认为 1 m 无砂混凝土的表观 体积由骨料堆积而成， 水泥浆达到包裹骨料的要求即可， 不 需要将骨料之间的空隙填充密实， 因此， 骨料用量确定为 1 3 0 0 k g m 。 采用粒径较小、 单一级配的骨料， 使堆积骨料中含有大 量的孔隙， 实现混凝土 良好的透水性 ， 且其比表面积较大， 单位体积内骨料与水泥浆间胶结面积亦较大， 硬化后混凝 土强度越高。在保证孔隙率一定的前提下， 增加水泥用量， 可提高透水混凝士的强度。 根据以上原则， 假定粗骨料颗粒均为球形， 可计算 出单 位体积粗骨料的个 数和 总表 面积 ， 通过 调整 包裹 骨料 的水 泥浆厚度和水灰比确定原材料用量。 ( 2 ) 水灰 比的选择。水灰比既影响混凝土的强度， 又 影响透水性。无砂透水混凝土的水灰比通常随水泥用量的 增加而减少 ， 但波动范围较小。对确定的某一级配骨料的 水泥用量 ， 有一最佳水灰比。当水灰比小于最佳值时， 水泥 浆难以均匀地包裹所有骨料颗粒， 工作度差， 达不到适当的 密实度。若水灰 比过大， 易离析， 混凝土不均匀， 不利于透 水， 也不利于强度的提高。无砂透水混凝土的水灰 比通常 介于0 2 5 0 4 0之间。 ( 3 ) 无砂透水混凝土性能。 分别取 I 1 7 C： 0 2 5 、 0 2 8 、 0 3 1 、 0 3 4， 水泥浆膜厚度分别选取为6 0 0 、 7 0 0 、 8 0 0 、 9 0 0 1 m， 计算得到的无砂透水混凝土试验配合比见表 1 ， 混凝土性能 见表 2 。 表 1 无砂透水混凝土配合 比 可见， 随着水泥浆膜厚度的增加， 无砂透水混凝土的强 度增大， 透水系数降低。浆膜厚度 8 0 0 1 m时混凝土的强度 较 6 0 0 1 x m时提高约 1 5倍， 增透水系数降低约 1 6倍。这 是因为 ， 随着水泥浆量的增多， 混凝土孔隙率越低、 联通孑 L 越少， 整体结构趋于均匀、 密实 ， 混凝土透水系数约低、 强度 相应提高。但因此 ， 随着水灰比的增大， 混凝土透水系数和 强度均呈现先增大后减小的趋势。这是由于水灰比对拌和 物的和易性有较明显影响， 所以， 会影响到硬化混凝土的孑 L 隙率和强度。水灰比小时 ， 混凝土均匀成型较困难 ， 而水灰 比过大时， 水泥浆发生流淌， 易引起混凝土分层现象， 强度 增大。因此， 存在一个最佳水灰比， 本研究为0 3 1 。 表 2 无砂透水混凝土性能 3结语 在一定范围内， 随着水泥浆膜厚度的增加， 无砂透水混 凝土的强度增大 ， 透水系数降低； 当水泥浆膜厚度过大时， 混凝土透水系数大幅度降低 ， 而强度无明显增长。存在一 个最佳水泥浆膜厚度， 本研究为 8 0 0 m。随着水灰比的增 大， 混凝土透水系数和强度均先增大后减小， 存在一个最佳 水灰比， 本研究为0 3 1 。 参考文献 1 杨静， 蒋国梁透水性混凝土路面材料强度的研究 J 混凝 土 ， 2 0 0 0 ， 1 8 6 ( 1 0 ) ： 2 73 O 2 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： 62 3 3 王琼， 严捍东 建筑垃圾再生骨料透水性混凝土试验研究 J 合肥工业大学学 报( 自然科学版) ， 2 0 0 4 ， 2 7 ( 6 ) ： 6 8 2 6 8 6 4 周勇无砂透水再生混凝土试验研究 D 长沙： 长沙理工大 学 ， 2 0 0 9：1 52 2 收稿 日期 2 0 1 0 0 81 6 作者简介 樊 晓红 ( 1 9 6 6一) ， 男， 山西运城人 ， 工程师 ， 从 事 建筑工程技术工作。