1、透水混凝土透水混凝土制备法透水混凝土制备法及其在工程中的应用及其在工程中的应用透水混凝土摘摘 要要 根据工程需求和我国透水性混凝土研究应用的现状根据工程需求和我国透水性混凝土研究应用的现状, ,对透水性混对透水性混凝土配合比设计、抗压强度、透水性、耐磨性等进行了研究凝土配合比设计、抗压强度、透水性、耐磨性等进行了研究, ,分分析了透水混凝土抗压强度和透水系数与水灰比、灰骨比之间、骨析了透水混凝土抗压强度和透水系数与水灰比、灰骨比之间、骨料粒径的关系料粒径的关系, ,实现了强度达实现了强度达C30C30、透水系数为、透水系数为4.7mm/s4.7mm/s的透水性的透水性混凝体最优配比方案，并应用
2、于工程混凝体最优配比方案，并应用于工程透水混凝土介绍内容介绍内容 技术背景技术背景 技术路线技术路线 原材料的选择原材料的选择 配合比设计配合比设计 实验研究实验研究 工程应用工程应用 结论结论透水混凝土技技 术术 背背 景景随着我国城市化进程的快速推进和小城镇建设的日益发展，沥青硬地面的数随着我国城市化进程的快速推进和小城镇建设的日益发展，沥青硬地面的数量不断增加，地下水的补给越来越少，严重影响我国城市水环境的平衡。沥量不断增加，地下水的补给越来越少，严重影响我国城市水环境的平衡。沥青硬地面和混凝土一直被认为是破坏自然谁循环体系的元凶，但是只要使混青硬地面和混凝土一直被认为是破坏自然谁循环体
3、系的元凶，但是只要使混凝土连续孔隙得以形成，就能创造其与自然环境的衔接点，极大的改变过去凝土连续孔隙得以形成，就能创造其与自然环境的衔接点，极大的改变过去的形象。正是在这一条件下，国内有许多学者和专家呼吁在人行道、自行车的形象。正是在这一条件下，国内有许多学者和专家呼吁在人行道、自行车道、公园和停车场使用环保型透水混凝土。道、公园和停车场使用环保型透水混凝土。透水混凝土为了体现环保节能和可持续发展，在多处为了体现环保节能和可持续发展，在多处“面子工程面子工程”的设计中的设计中均考虑使用绿色环保透水混凝土。用来增加雨水下透，减小城市均考虑使用绿色环保透水混凝土。用来增加雨水下透，减小城市“热岛效
4、应热岛效应”，提高土壤中水分上透，提高植被成活和生长的可，提高土壤中水分上透，提高植被成活和生长的可能性。这种材料具有良好的透水性能，雨天不积水，表面不打滑，能性。这种材料具有良好的透水性能，雨天不积水，表面不打滑，既确保了游客的安全，又还水于土，改善了树木生长的环境。既确保了游客的安全，又还水于土，改善了树木生长的环境。透水混凝土透水混凝土模型透水混凝土模型透水混凝土传统绿色环保透水混凝土组成传统绿色环保透水混凝土组成 传统无砂大孔透水混凝土是由粗骨料、掺和料、水泥、外加剂和传统无砂大孔透水混凝土是由粗骨料、掺和料、水泥、外加剂和水拌制而成的一种多孔混凝土，水拌制而成的一种多孔混凝土， 由粗
5、骨料表面包覆一薄层水泥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，具有透气、毛细浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，具有透气、毛细现象不显著、透水性大，水泥用量小、施工简单等特点。强度在现象不显著、透水性大，水泥用量小、施工简单等特点。强度在515 MPa515 MPa，一般用于公路护坡和透水砖。，一般用于公路护坡和透水砖。透水混凝土无砂大孔透水混凝土的不足 采用无砂大孔方案，粘接面积小。采用无砂大孔方案，粘接面积小。 用水泥作为胶结材料，界面结构缺陷多。用水泥作为胶结材料，界面结构缺陷多。 空隙率数值大，利用率低。空隙率数值大，利用率低。透水混凝土绿色环保透水混
6、凝土的特点绿色环保透水混凝土的特点我们研究的绿色环保透水混凝土应满足：我们研究的绿色环保透水混凝土应满足： 当集中降雨时能减轻城市排水设施的负担，防止河流泛滥和水体当集中降雨时能减轻城市排水设施的负担，防止河流泛滥和水体污染。污染。 能使雨水迅速渗入地下，还原地下水，保持土壤湿度。能使雨水迅速渗入地下，还原地下水，保持土壤湿度。 防止路面积水，夜间不反光，增加路面安全性和通行舒适性。防止路面积水，夜间不反光，增加路面安全性和通行舒适性。透水混凝土绿色环保透水混凝土的特点绿色环保透水混凝土的特点 调节城市空间的温度和湿度，改善城市热循环，缓解热岛效应。调节城市空间的温度和湿度，改善城市热循环，缓
7、解热岛效应。 大孔隙率能降低车辆行驶时的路面噪音，创造舒适的交通环境。大孔隙率能降低车辆行驶时的路面噪音，创造舒适的交通环境。 大量的空隙能吸附城市污染物（如粉尘），减少扬尘污染。大量的空隙能吸附城市污染物（如粉尘），减少扬尘污染。 易于维护，空隙不会破损、不易堵塞。易于维护，空隙不会破损、不易堵塞。透水混凝土透水性混凝土与普通混凝土区别透水性混凝土与普通混凝土区别透水混凝土配制技术路线配制技术路线 根据工程设计要求我们配制绿色环保透水混凝土的技术路线是：根据工程设计要求我们配制绿色环保透水混凝土的技术路线是： 确定强度等级为确定强度等级为C30, C30, 透水系数为透水系数为15mm /
8、s15mm / s，有效空隙，有效空隙率大于率大于20%20%；生产工艺采用水泥砂浆裹石；施工采用自卸车运输，；生产工艺采用水泥砂浆裹石；施工采用自卸车运输，面层机械摊铺，颜料机械喷涂，压路机最后成型。面层机械摊铺，颜料机械喷涂，压路机最后成型。透水混凝土透水性混凝土物理力学性能透水性混凝土物理力学性能 抗抗 压压 强强 度（度（MPaMPa） 30453045 抗冲磨强度（抗冲磨强度（MPaMPa） 20352035 总总 空空 隙隙 率（）率（） 35453545 有效空隙率（）有效空隙率（） 15251525 透透 水水 系系 数（数（mm/smm/s） 4.515.0 4.515.0
9、透水混凝土有效空隙率的确定有效空隙率的确定 传统透水混凝土采用无砂大孔方案，基本思路为空隙率越大，透传统透水混凝土采用无砂大孔方案，基本思路为空隙率越大，透水性越好，根据我们在试验室验证，实际上透水混凝土透水系数水性越好，根据我们在试验室验证，实际上透水混凝土透水系数与有效空隙率呈线性关系，而与总空隙率不是比例关系。总空隙与有效空隙率呈线性关系，而与总空隙率不是比例关系。总空隙率的增加导致水泥浆与石子之间粘接面积小，界面结构缺陷多，率的增加导致水泥浆与石子之间粘接面积小，界面结构缺陷多，透水混凝土强度明显降低，但透水系数并不增加。透水混凝土强度明显降低，但透水系数并不增加。透水混凝土有效空隙率
10、确定原理示例有效空隙率确定原理示例透水混凝土强度的确定强度的确定 为了配制强度符合绿色环保透水混凝土的要求，为了配制强度符合绿色环保透水混凝土的要求，我们将传统观点由骨料、水泥、掺合料和水配制我们将传统观点由骨料、水泥、掺合料和水配制透水混凝土的思路，透水混凝土的思路， 改为改为掺加少量细骨料，掺加少量细骨料， 在在粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔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穴均匀分布的蜂窝状结构， 一方面提高了强度，一方面提高了强度，另一方面改善了透水混凝土的孔结构，达到透气、另一方面改善了透水混凝土的孔结构，达到透气、透水和高强的目的。透水和高
11、强的目的。透水混凝土绿色环保透水混凝土组成绿色环保透水混凝土组成根据以上思路，绿色环保透水混凝土与传统透水混凝土相比，其根据以上思路，绿色环保透水混凝土与传统透水混凝土相比，其组成材料中含有组成材料中含有 粗骨料粗骨料 细骨料细骨料 掺和料掺和料 水泥水泥 外加剂外加剂 水水透水混凝土生产工艺生产工艺生产工艺采用生产工艺采用水泥砂浆裹石水泥砂浆裹石的方案，的方案， 由于在粗骨料表面包覆一薄由于在粗骨料表面包覆一薄层水泥砂浆相互粘结，在水泥用量相同的情况下，粗骨料之间粘层水泥砂浆相互粘结，在水泥用量相同的情况下，粗骨料之间粘结牢固，孔结构分布均匀。结牢固，孔结构分布均匀。 可以达到可以达到强度高
12、、耐磨性好、透气、毛细现象不显著、强度高、耐磨性好、透气、毛细现象不显著、透水系数大，水泥用量小、施工简单透水系数大，水泥用量小、施工简单等特点。等特点。透水混凝土原材料的选择原材料的选择 绿色环保透水混凝土原材料的选择主要是绿色环保透水混凝土原材料的选择主要是: : 水泥品种及强度等级；水泥品种及强度等级； 粗骨料的类型、粒径及级配、含泥量等；粗骨料的类型、粒径及级配、含泥量等； 细集料的类型、细度模数、含泥量等；细集料的类型、细度模数、含泥量等； 掺合料的品种、类型、反应活性；掺合料的品种、类型、反应活性； 外加剂的增稠效果、减水率、早强效果和引气量。外加剂的增稠效果、减水率、早强效果和引
13、气量。透水混凝土材料选择达到的目的 从选材上着手，引入从选材上着手，引入细骨料细骨料，实现，实现 在粗骨料相互接触而形成的双凹粘结面上在粗骨料相互接触而形成的双凹粘结面上, , 水泥砂浆厚度增加水泥砂浆厚度增加 减少无效空隙率减少无效空隙率 使粘结点增多使粘结点增多 界面粘结更加牢固界面粘结更加牢固 效果效果: : 既保证了有效空隙率，确保透水系数不降低。既保证了有效空隙率，确保透水系数不降低。 又实现透水混凝土的高强化。又实现透水混凝土的高强化。 同时提高了混凝土的耐磨性同时提高了混凝土的耐磨性透水混凝土水泥的选择水泥的选择 水泥最好选择水泥最好选择普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥。 用量可在保
14、证用量可在保证最佳用水量最佳用水量的前提下，的前提下， 适当增加用量。适当增加用量。 这样能够增加骨料周围水泥砂浆膜层的稠度和厚度，这样能够增加骨料周围水泥砂浆膜层的稠度和厚度， 可有效地可有效地提高透水混凝土的强度。提高透水混凝土的强度。 本研究选用本研究选用: P.O42.5 : P.O42.5 水泥水泥透水混凝土粗骨料的选择粗骨料的选择 粗骨料的粒径较小粗骨料的粒径较小, ,则比表面积较大则比表面积较大, , 水泥用量增加。水泥用量增加。 粗骨料的粒径较大，则不利于界面粘结，虽然节省水泥，但影响粗骨料的粒径较大，则不利于界面粘结，虽然节省水泥，但影响混凝土的强度。混凝土的强度。 粗骨料的
15、含泥量要低，否则影响粘结。粗骨料的含泥量要低，否则影响粘结。透水混凝土粗骨料的选择粗骨料的选择 天然卵石、单一粒级、粒径天然卵石、单一粒级、粒径 16mm16mm 20mm20mm 25mm25mm透水混凝土细骨料的选择细骨料的选择 细骨料的细度模数较小，则比表面积较大，细骨料的细度模数较小，则比表面积较大， 水泥用量增加。水泥用量增加。 细骨料的细度模数较大，则不利于界面粘结。细骨料的细度模数较大，则不利于界面粘结。 细骨料的含泥量要低，否则影响粘结。细骨料的含泥量要低，否则影响粘结。 本研究选用本研究选用: :天然砂，细度模数天然砂，细度模数2.72.7。透水混凝土掺合料的选择掺合料的选择
16、 掺合料的品种优先选用掺合料的品种优先选用粉煤灰粉煤灰。 当要求混凝土拌合物粘度较高时选用当要求混凝土拌合物粘度较高时选用矿粉矿粉。 本研究选用：粉煤灰（本研究选用：粉煤灰（级粉煤灰）级粉煤灰）透水混凝土外加剂的选择外加剂的选择 增稠效果明显增稠效果明显 减水率适中减水率适中 早强效果好早强效果好透水混凝土外加剂的选择外加剂的选择 早强剂早强剂: : 选用硫代硫酸钠选用硫代硫酸钠 减水剂减水剂: :萘系高效减水剂萘系高效减水剂 减水率：减水率：15 %15 %20 %20 % 增稠剂：羧甲基纤维素增稠剂：羧甲基纤维素透水混凝土配合比设计配合比设计 到目前为止透水混凝土仍无成熟的配合比设计计算方
17、法，到目前为止透水混凝土仍无成熟的配合比设计计算方法， 根据根据工程设计中透水混凝土所要求的孔隙率和结构特征，工程设计中透水混凝土所要求的孔隙率和结构特征， 可以认为可以认为1m1m3 3混凝土的外观体积由粗骨料堆积而成。混凝土的外观体积由粗骨料堆积而成。 因此，因此， 配合比设计的原则配合比设计的原则是将粗骨料颗粒表面用一层薄水泥砂是将粗骨料颗粒表面用一层薄水泥砂浆包裹浆包裹( (约约10mm) 10mm) ， 并将粗骨料颗粒互相粘结起来，形成一个整并将粗骨料颗粒互相粘结起来，形成一个整体。体。 透水混凝土配合比设计配合比设计 因此，透水混凝土采用因此，透水混凝土采用高强度等级水泥及单粒级卵
18、石高强度等级水泥及单粒级卵石配制。配制。 1m1m3 3 混凝土所用的骨料总量取骨料的紧密堆积密度的数值，实测混凝土所用的骨料总量取骨料的紧密堆积密度的数值，实测之后数值范围为之后数值范围为1200kg1200kg1400kg1400kg。透水混凝土配合比设计配合比设计 根据这个原则，采用根据这个原则，采用多组分混凝土强度理论多组分混凝土强度理论，可以初步确定透水，可以初步确定透水混凝土的配合比。混凝土的配合比。 水胶比既影响透水混凝土的强度，水胶比既影响透水混凝土的强度， 又影响其透水性。又影响其透水性。 透水混凝土的水胶比一般是随着水泥用量的增加而减少，但只是透水混凝土的水胶比一般是随着水
19、泥用量的增加而减少，但只是在一个较小的范围内波动。在一个较小的范围内波动。透水混凝土多组分混凝土强度理论公式多组分混凝土强度理论公式mu ff透水混凝土多组分混凝土强度理论公式多组分混凝土强度理论公式式中：式中： f -f -混凝土强度混凝土强度 f f - -硬化砂浆理论强度硬化砂浆理论强度 U - U - 胶凝材料填充强度贡献率胶凝材料填充强度贡献率 m - m - 硬化砂浆的密实度硬化砂浆的密实度透水混凝土多组分混凝土强度理论公式多组分混凝土强度理论公式27. 015 . 023. 023. 0aE20nTccccufiiiii透水混凝土多组分混凝土强度理论多组分混凝土强度理论 这样我们
20、就建立了这样我们就建立了现代多组分混凝土强度理论数学模型现代多组分混凝土强度理论数学模型。 f f是混凝土对应的硬化砂浆的理论强度，它主要考虑了胶凝材料的水化是混凝土对应的硬化砂浆的理论强度，它主要考虑了胶凝材料的水化反应形成的强度；反应形成的强度； U U是胶凝材料填充强度贡献率，主要考虑了胶凝材料的微集料填充效应，是胶凝材料填充强度贡献率，主要考虑了胶凝材料的微集料填充效应，我们可以根据掺合料的种类、数量的不同计算它们对混凝土强度的影响；我们可以根据掺合料的种类、数量的不同计算它们对混凝土强度的影响； m m是硬化砂浆的密实度。是硬化砂浆的密实度。透水混凝土多组分混凝土石子填充模型多组分混
21、凝土石子填充模型透水混凝土由透水混凝土由硬化砂浆硬化砂浆和和石子石子两部分组成。两部分组成。 硬化砂浆硬化砂浆的粘结强度、胶凝材料强度贡献率、硬化砂的粘结强度、胶凝材料强度贡献率、硬化砂浆密实度决定透水混凝土的强度。浆密实度决定透水混凝土的强度。 石子石子作为砂浆的填充料，当压碎指标小于作为砂浆的填充料，当压碎指标小于8%8%时，由于时，由于它的强度大于混凝土的设计强度，只占体积不影响强它的强度大于混凝土的设计强度，只占体积不影响强度。度。透水混凝土石子填充模型石子填充模型因此，我们可以采用以下方法去建立混凝土体积组因此，我们可以采用以下方法去建立混凝土体积组成模型。成模型。 假定我们先配制好
22、水泥混合砂浆，体积为假定我们先配制好水泥混合砂浆，体积为V V1 1； 然后在强力振捣下将粗骨料投入砂浆中，使石子均匀然后在强力振捣下将粗骨料投入砂浆中，使石子均匀地填入砂浆形成混凝土拌合物；地填入砂浆形成混凝土拌合物；透水混凝土石子填充模型石子填充模型 此时混凝土拌合物的体积为此时混凝土拌合物的体积为V V，（，（V-VV-V1 1）/V/V便是粗骨料在混凝土便是粗骨料在混凝土中的体积比。中的体积比。V V1 1/V/V为水泥混合砂浆在混凝土拌合物中体积比对于为水泥混合砂浆在混凝土拌合物中体积比对于砂浆砂浆, ,由于水泥和掺和料粒径较小由于水泥和掺和料粒径较小, ,可以完全填充在砂子六方紧密
23、可以完全填充在砂子六方紧密堆积的空隙之中堆积的空隙之中, , 其空隙率为其空隙率为p p。硬化砂浆体积由胶凝材料体积、。硬化砂浆体积由胶凝材料体积、拌合用水体积和砂子体积组成。拌合用水体积和砂子体积组成。透水混凝土石子填充模型石子填充模型 这种混凝土体积组成模型称为这种混凝土体积组成模型称为石子填充模型石子填充模型；用这种方法结合现；用这种方法结合现代多组分混凝土强度理论公式（代多组分混凝土强度理论公式（XSXS公式），求得混凝土中硬化砂公式），求得混凝土中硬化砂浆体积以及石子、砂子、胶凝材料、外加剂和拌合用水等准确配浆体积以及石子、砂子、胶凝材料、外加剂和拌合用水等准确配合比设计数据的方法叫合比设计数据的方法叫石子填充法石子填充法，简称，简称XSXS法法。 （未完待续）（未完待续）透水混凝土此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！
