邯鄲透水混凝土的應用范圍與發展前景

透水混凝土是透水路面，透水地坪，透水道路，透水地面鋪裝的統稱，透水混凝土具有很好的市場前景。

透水混凝土的應用范圍與發展前景

1 前言

在我國, 城市道路、 人行道、 廣場等城市設施無論是在設計還是在施工上, 歷來都強調要求密實而不透水, 這曾被視為不變的準則, 我們不難從現在城市地面鋪筑材料及工藝上得以驗證, 例如在城市廣場、 商業街、 人行道、 社區活動區、 停車場等地面的鋪設材料幾乎全是由花崗巖、 大理石、 釉面磚、 水泥混凝土等不透水的材質組成。可以說這種地面鋪設觀念在我國諸多城市中已達泛濫的地步。不透水地面鋪設被認為是城市環境工程的典范, 其實這種地面會給城市環境帶來很多危害。例如, 雨天特別是是暴雨天氣, 排水不暢通的地面易形成路面積水, 使交通不便,雨水只能通過排水設施排入河流, 大大加重了排水設施的負擔, 不透氣的路面很難與空氣進行熱量、 水分的交換, 缺乏對城市地表溫度、 濕度的調節能力, 產生所謂的/ 熱島現象0。為克服傳統混凝土的缺點, 人們研究開發了透水混凝土。透水混凝土又稱多孔混凝土, 是由粗骨料、 水泥和水拌制而成的一種多孔輕質混凝土, 它不含細骨料, 由粗骨料表面包覆一薄層水泥漿相互粘結形成孔穴均勻分布的蜂窩狀結構,故具有透氣、 透水和重量輕的特點, 透水混凝土在美國從 20 世紀七八十年代就開始研究和應用, 不少國家都在大量推廣, 以改變過去破壞城市生態的地面鋪設。

2 透水混凝土與傳統路面的相比的優點

傳統路面大多采用瀝青、 混凝土、 石板材或水泥磚鋪設, 故被稱為硬質路面。它的優點是整齊耐用, 最大的缺點是不透水, 排水要靠地下污水管道, 降雨時雨水直接作為污水被處理,阻斷了雨水對地下水的補充, 不利于地下水的生成。雨水、 污水在路面易淤積, 溶入城市污染物后嚴重影響城市衛生。此外, 硬質路面會吸收、 儲存并反射太陽的熱量, 會使地面平均溫度升高, 加劇城市熱島效應的形成, 易引起環境和生態負效應,不利于生態平衡和環境保護。而透水混凝土路面則具有以下

功能:

(1) 增加城市可透水、 透氣面積, 加強地表與空氣的熱量和水分交換, 調節城市氣候, 降低地表溫度, 有利于緩解城市/ 熱島現象0;

(2) 充分利用雨雪降水, 增大地表相對濕度, 補充城區日益枯竭的地下水資源, 發揮透水性路基的/ 蓄水池0功能; 改善城市地表植物和土壤微生物的生存條件和調整生態平衡 ;

(3)能夠減輕降雨季節道路排水系統的負擔, 明顯降低暴雨對城市水體的污染;

(4)吸收車輛行駛時產生的噪音, 創造安靜舒適的生活和交通環境, 雨天防止路面積水和夜間反光;

(5)防止路面積水和夜間路面反光, 冬天不會在路面形成黑冰(由霜霧形成的一層幾乎看不見的薄冰, 極危險), 提高了車輛、 行人的通行舒適性與安全性;

(6)大量的空隙能吸附城市污染物粉塵, 減少揚塵污染;

(7) 可以根據環境及功能需要設計圖案, 顏色, 充分與周圍環境相結合。

3 透水混凝土目前研究現狀及應用情況

國外在透水混凝土方面的研究比較早, 據附屬于 CAN2MET 的 V1M1 Malhortra 的文獻中記載: 1852 年在英國建造二棟房子的時候, 在很難取得細骨料的情況下, 人們就開發了不含細骨料混凝土。后來, 這種混凝土在 1950 年被作為 5 層建筑的預制混凝土構件的建筑材料加以使用, 得到了發展。由于這種混凝士是由普通混凝土中去除細骨料而成的, 水灰比介于 0 1 38 至 0 1 52之間比較恰當, 因此, 不含細骨料混凝土的強度介于114MPa 至 13 1 7MPa 之間, 比普通的混凝土低, 只能當作間隔材料使用。但是, 這項技術傳到北歐后, 在挪威及瑞典等寒冷地區使用含有很多獨立空隙的輕型骨料從而降低其導熱率, 在建筑中可作為壁材使用。隨后, 這項技術因其在資源、能源方面的有效性, 于 1968 年左右傳到加拿大等北美地區。1973 年, 由 CANMET 制定了關于不含細骨料混凝土的規范,V 1 M 1 Malhortra 將自己的研究以及過去文獻上所記載的歸納起來, 為世界提供了有關各種強度、靜彈性系數、干燥收縮、凍結融解、透水性、熱的性質、及不含細骨料混凝土的最合適的文獻。

在美國, 透水混凝土一般不含細骨料, 稱為無砂混凝土。關于透水混凝土的研究始于 1956 年, G 1 W 1 Washa 應用了使用輕量骨料的透水性混凝土, 有效地發揮了其絕熱性及透水性并進行了報導。佛羅里達、 新墨西哥和猶它州己將無細骨料混凝土作為路面面層材料用于停車區路段, 佛羅里達 sarasota 教堂停車場, 路面混凝土由 I 型波蘭特水泥, 粒徑 6- 2 1 5mm 骨料及引氣劑拌和而成。為增大集料間的枯結強度, 在混合料中加入一種獲專利的添加劑- 水性環氧聚乙烯基丙烯酸乳液, 集漿比為 3/ 1, 混合料用螺旋機拌和, 鋪路機攤鋪后, 用壓路機壓實棍凝土, 28 天抗壓強度達到 2612MPa。與普通混凝土相差無幾。佛羅里達沿海地區共修建了 53 座無砂混凝土停車場。

4 透水混凝土路面施工工藝

透水混凝土路面的施工工法與普通混凝土路面相比非常相似, 但是透水混凝土由于自身材料的特殊性, 受原材料、 攪拌、 運輸、 養護及一些外界條件影響非常大。所以必須對其一系列的過程進行嚴格的控制。

411  原材料管理

保持原材料的質量穩定是保證混凝土質量的重要條件。施工部門對原材料不僅要有專人采購, 而且要有專人管理, 并有固定堆放地點。采購人員應有采購和向施工隊材料管理人員交接的記錄。各種原材料要有明顯的標牌, 標明材料名稱、品牌、 廠家和來料日期以及將要使用的部位。袋裝的不同粉狀材料, 堆放時應有分界標志, 以免用錯。購進的原材料都必須抽取有代表性的試樣, 進行嚴格復檢。砂石含水率應每班檢測兩次, 并及時報告。施工前, 至少要準備兩個料堆, 使其中一個料堆在使用前排干水分。距底部 300mm 以下的集料不得使用, 這樣既可減少集料含濕量的變動, 又可避免帶出泥土。集料的堆放場地應當有夯實或抹灰的地面, 以免增加集料中的含泥量或惰性粉細料。

412  攪拌

透水混凝土不能采用人工攪拌, 應根據工程量的大小, 配置不同容量的機械攪拌器。因透水混凝土屬干料性質的混凝土, 其初凝快, 運輸時間應盡量短, 故攪拌機最佳的設置地點是施工現場的中段。機械攪拌器的一定范圍內的地面處, 應設置防止水和物料散落的接料設備(如方型板式斗類) , 以保護施工環境的衛生, 減少施工后的清理工作。攪拌時按物料的規定比例及投料順序將物料投入攪拌機, 先將膠結料和碎石攪拌約30 秒后, 使其初步混合, 再將規定量的水分 2~ 3 次加入, 繼續進行攪拌約15-20分鐘。注意事項:(1)施工現場須專人負責物料的配比。( 2) 嚴格控制水灰比, 即控制水的加入量, 水在攪拌中分 2~ 3 次加入, 不允許一次性加入。( 3) 為使物料攪拌均勻, 適當延長機械攪拌時間, 但不宜過長。

413  運輸

現場攪拌的混凝土的輸送可有多種方式, 與澆筑方式有關。最常用的輸送方式是通過吊斗、 溜槽、 手推車、 皮帶運送機, 機動翻斗車等輸送。通過短的皮帶運送機或溜槽連接攪拌機和混凝土泵是較理想的方式。由于運距較短, 車運方式對混凝土影響不會太大, 但是要盡量保持不要讓車有過大的顛簸,因為透水混凝土土容易產生沉漿現象。由攪拌站集中攪拌的混凝土有較可靠的質量。用攪拌車輸送時, 在攪拌站的攪拌機中的攪拌時間可縮短到15min, 輸送距離以不超過 40min 的運程計算。國外使用液體超塑化劑普遍采用后摻法或分次摻法, 作法是在拌和物出機前摻入一部分高效減水劑, 到工地卸料前再加入其余高效減水劑, 并在加入高效減水劑后繼續攪拌至少 1min 后卸料。這樣, 高效減水劑的總用量會稍多些。如攪拌站未采取這種高效減水劑分次摻入法, 則在攪拌車卸料前, 應先檢測拌和物的工作性。發現稠度過大, 可向攪拌車中補摻少量高效減水劑, 切忌加水。

4 14  澆筑

由于透水混凝土拌和物比較干硬, 用一般的鋪路機鋪平即可。在澆注之前, 路基必須先用水濕潤, 原因是透水混凝土中的攪拌用水量有限, 如果路基材料再吸收其中部分拌和水, 就會加速水泥的凝結, 減少用于路面澆注、 振搗、 壓實和接縫的時間, 并且快速失水會減弱骨料間的粘結強度。在炎熱氣候下或夏季, 澆筑的混凝土中溫度很高, 水分蒸發速度加快, 對混凝土性質很不利。失水造成的裂縫寬度可達 0 1 1- 3mm, 長度最長可達1 m 以上。美國混凝土協會認為, 在下列溫度和濕度的聯合作用下, 混凝土有出現塑性開裂的危險:

(1)410C , 相對濕度小于 90%;

(2)350C , 相對濕度小于 70%;

(3)240C, 相對濕度小于 30%。

因此應避免在高溫或者干燥的條件下澆注, 并且要加強養護。

4 15  振搗

透水混凝土中的水泥漿量有限, 只夠包裹骨料顆粒, 因此在澆注過程中不宜強烈振搗或夯實。一般采用平板振動器來輕振鋪平后的透水性混凝土混合料, 但必須注意不能使用高頻振搗器, 因為它會使混凝土過于密實而減少孔隙率, 并影響透水效果。同時高頻振搗器也會使水泥漿體從粗骨料表面離析出來, 流入底部形成一個不透水層, 使材料失去透水性。

4 16  輥壓

振搗以后, 應進一步采用實心鋼管或輕型壓路機壓實壓平透水性混凝土拌和料, 考慮到拌和料的稠度和周圍溫度等條件, 可能需要多次輥壓, 但應注意, 在輥壓前必須清理輥子并涂油, 以防粘結骨料。

4 17  養護

透水性混凝土由于存在著大量的孔洞, 易失水, 干燥很快,所以養護非常重要。尤其是早期養護, 要注意避免混凝土中水分大量蒸發。通常透水性混凝土拆模時間比普通混凝土短, 如此其側面和邊緣就會暴露于空氣中, 應用塑料薄膜及時覆蓋路面和側面, 以保證濕度和水泥充分水化。透水性混凝土應在澆注后 1 天開始灑水養護, 灑水養護時, 應每隔 2- 3m 處就灑水養護, 每天至少灑水四次。淋水時不宜用壓力水直沖混凝土表面, 這樣會帶走一些水泥漿, 造成一些較薄弱的部位, 可采用直接從上往下澆水。若遇到夏季干熱天氣, 可在澆注后 8h 開始灑水養護, 并且要增加灑水次數, 以免過早失水。另外還可以考慮其它養護法, 例如可以用草簾、 麻袋或混凝土專用的覆蓋物, 但切記不可用塑料薄膜和細砂作為表面覆蓋物, 因為塑料薄膜對水灰比小的混凝土的強度負面影響很大, 而砂子會阻塞透水混凝土的孔隙。透水性混凝土的濕養時間應不少于 3- 7天, 養護期間, 混凝土表面不得見干。

5  透水混凝土的應用與市場推廣前景

隨著我國經濟的發展和城市建設步伐的加快, 不透水路面給城市生態環境帶來的負面影響也為之加大。透水性混凝土作為一種道路材料, 已日益受到人們的關注。20 世紀 90 年代以來, 國內對透水混凝土路面材料開始進行了研究, 但目前為止還沒有大面積應用。如果能夠采用優化骨料、 調整配比, 摻入礦物細摻料、 增強劑等方法提高透水混凝土的強度及耐久性, 那么這種環保型地面材料必將得到進一步的推廣應用。


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