透水混凝土科技研發(fā)總結(jié)

透水混凝土科技研發(fā)總結(jié)

透水混凝土科技研發(fā)總結(jié)1

前言

新型材料是在傳統(tǒng)材料的基礎(chǔ)上利用新工藝、新技術(shù)研制出來(lái)的。透水性混凝土就是當(dāng)前比較流行的一種新型混凝土，由于其具有排水、抗滑、強(qiáng)滲水、環(huán)保等多種傳統(tǒng)混凝土難以媲美的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于道路工程領(lǐng)域。近年來(lái)，水利工程中也逐漸加大新型材料的利用力度（例如，將傳統(tǒng)的反濾層用土工織物代替；采用高分子塑料板作為排水構(gòu)件），為水利工程在新環(huán)境下的長(zhǎng)足發(fā)展提供了新的概念。為此，本文圍繞新型材料在水利工程中應(yīng)用這一主題，將透水性混凝土這種新型材料應(yīng)用到土石壩排水棱體中，為水利工程新材料應(yīng)用改革提供一種新思路。

1、透水性混凝土

透水性混凝土是在傳統(tǒng)混凝土材料的基礎(chǔ)上，采用高質(zhì)量的同粒徑或間斷粒徑骨料，并摻入透水砼增強(qiáng)劑等外加劑而形成的具有一定空隙率的新型混合材料。常見的有以下兩種類型：

水泥透水性混凝土

該品種混凝土是以傳統(tǒng)的高強(qiáng)硅酸鹽類水泥為膠凝材料，以同粒徑的石子或卵石為粗骨料，以不用或少量用砂作為細(xì)骨料，摻加一定量的外加劑拌制而成的多孔混凝土。該品種混凝土采用加壓振動(dòng)的方式形成多連通孔隙，達(dá)到提高透水性的效果。通常硬化后連通孔隙能達(dá)到20%左右，表觀密度為傳統(tǒng)混凝土的倍，立方體抗壓強(qiáng)度達(dá)到15—35MPa。該品種混凝土具有成本低，制作簡(jiǎn)單，能夠現(xiàn)澆也可以預(yù)制等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程。然而由于其連通孔隙較多，由此帶來(lái)的抗凍性、耐磨性是應(yīng)用中需關(guān)注的指標(biāo)。

高分子透水性混凝土

該品種混凝土是以瀝青或高分子樹脂為膠凝材料，采用單一粒級(jí)的粗骨料配制而成的透水性混凝土。該品種混凝土與水泥透水性混凝土相比，立方體抗壓強(qiáng)度得到較大提高，同時(shí)由于膠凝材料的改變，成本也相應(yīng)的提高。該品種混凝土能夠克服抗凍性、耐磨性等水泥透水性混凝土具有的缺點(diǎn)，卻帶來(lái)了有機(jī)膠凝材料耐候性差、容易老化、溫度敏感性強(qiáng)等問(wèn)題，尤其是溫度較高時(shí)，容易軟化流淌，影響透水性能。因此，工程應(yīng)用時(shí)在保證空隙率的前提下，主要關(guān)注老化性、熱穩(wěn)定性等這些高分子膠凝材料較敏感的指標(biāo)。

2、透水性混凝土在土石壩排水棱體中的應(yīng)用

土石壩排水棱體

排水棱體是土石壩常用的一種排水設(shè)施，它常建于土石壩壩趾處，采用砂、碎石和塊石堆砌而成。能夠有效地降低壩體浸潤(rùn)線和防止壩坡土料的滲透變形，同時(shí)能夠加固下游壩坡，提高壩體的整體穩(wěn)定性，保護(hù)壩腳不受尾水沖刷。由于其施工簡(jiǎn)單，材料容易獲得在水利工程中是一種廣泛應(yīng)用的排水形式。

應(yīng)用淺析

當(dāng)前排水棱體修筑需要大量的砂石料，且易造成塊石搭空、棱體坍塌等事故，并且后期檢修較困難。因此，為了提高棱體檢修的便利性，克服棱體在砂石料不足地區(qū)無(wú)法修建的弊端，將透水性混凝土應(yīng)用到排水棱體的建造，并提出預(yù)制式與現(xiàn)澆式兩種形式。

預(yù)制式排水棱體

預(yù)制式排水棱體與傳統(tǒng)的預(yù)制式構(gòu)件相似，直接在預(yù)制場(chǎng)加工成一定尺寸的塊式排水棱體，排水棱體分塊的大小主要考慮運(yùn)輸?shù)男枰?，建議允許的情況下盡量采用較大的塊體，可以提高棱體的穩(wěn)定性。兩塊排水棱體之間采用瀝青等柔性材料連接，能夠防止不均勻沉降帶來(lái)的塊體錯(cuò)動(dòng)、分離，同時(shí)能夠達(dá)到止水的'作用。也可以考慮在棱體之間設(shè)置連接裝置或在棱體之間采用鍵槽連接等型式，只要能夠滿足止水、穩(wěn)定要求即可。同時(shí)在預(yù)制過(guò)程中合理布置檢查、觀測(cè)孔，方便后期維護(hù)監(jiān)測(cè)，可以適當(dāng)考慮將孔布置在棱體連接部位，方便后期對(duì)連接縫的檢修維護(hù)。此種排水棱體在施工現(xiàn)場(chǎng)直接拼接而成，尤其適用于棱體體型不大，對(duì)工期要求較緊的水利工程。預(yù)制場(chǎng)可由施工單位自行建設(shè)，在料場(chǎng)與施工現(xiàn)場(chǎng)之間選擇一個(gè)最優(yōu)的地點(diǎn)。另外在生產(chǎn)之前，要做好工程資料的前期分析工作，確定透水性混凝土的配合比等各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)，使透水性排水棱體能夠正常發(fā)揮作用。

現(xiàn)澆式排水棱體

現(xiàn)澆式排水棱體的材料直接在料場(chǎng)配制而成，與傳統(tǒng)的混凝土澆筑基本相同。但作為一種新型材料在制備過(guò)程中除了具有普通混凝土的注意事項(xiàng)以外，還有一些自己獨(dú)有的特點(diǎn)，例如：粗骨料粒徑要嚴(yán)格控制標(biāo)準(zhǔn)；要適時(shí)對(duì)空隙率做好監(jiān)測(cè)等，因此在配制的過(guò)程中要制訂專門的規(guī)程、制度，嚴(yán)格按照章程執(zhí)行，保證出倉(cāng)質(zhì)量。此外，由于透水性混凝土的干縮速度要比普通混凝土快，要特別注意透水性混凝土的養(yǎng)護(hù)，增加后期養(yǎng)護(hù)次數(shù)，在較干燥地區(qū)還要做好保濕措施。

透水性混凝土排水棱體在應(yīng)用時(shí)要與土工織物反濾層聯(lián)合運(yùn)用，避免采用傳統(tǒng)的砂土反濾層，防止砂土反濾層的砂土顆粒堵塞透水性混凝土的孔隙。透水性混凝土排水棱體代替?zhèn)鹘y(tǒng)排水棱體在工程中應(yīng)用要綜合考慮多方面因素，也許前者在前期的工程建設(shè)投資略高于后者，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，透水性混凝土延長(zhǎng)了排水棱體的檢修周期，減少了檢修費(fèi)用，在后期維護(hù)運(yùn)行中會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)堆石材料。

3、結(jié)語(yǔ)

隨著工程建設(shè)及材料科學(xué)的蓬勃發(fā)展，工程中對(duì)建筑材料的功能與性質(zhì)也將提出更高的要求，這就要求不斷的把高性能，同時(shí)與環(huán)境協(xié)調(diào)的新型材料運(yùn)用到工程中來(lái)。將透水性混凝土應(yīng)用到土石壩排水棱體中，為新材料在水利工程中的應(yīng)用改革提供一種新思路。透水混凝土科技研發(fā)總結(jié)2

1、透水混凝土與傳統(tǒng)路面相比優(yōu)點(diǎn)及特點(diǎn)分析

傳統(tǒng)路面大多采用瀝青、混凝土、石板材或水泥磚鋪設(shè)，故被稱為硬質(zhì)路面。傳統(tǒng)路面整體的優(yōu)點(diǎn)是整齊、耐用。傳統(tǒng)路面整體的缺點(diǎn)是：

其一，不透水，排水要靠地下污水管道，降雨時(shí)雨水直接作為污水被處理，阻斷了雨水對(duì)地下水的補(bǔ)充，不利于地下水的生成。

其二，雨水、污水在路面易淤積，溶入城市污染物后嚴(yán)重影響城市衛(wèi)生。

其三，硬質(zhì)路面會(huì)吸收、儲(chǔ)存并反射太陽(yáng)的熱量，會(huì)使地面平均溫度升高，加劇城市熱導(dǎo)效應(yīng)的形成，易引起環(huán)境和生態(tài)負(fù)效應(yīng)，不利于生態(tài)平衡和環(huán)境保護(hù)。

透水混凝土路面

采用單粒極粗骨料作為骨架，水泥凈漿或加入少量細(xì)骨料的砂漿薄層包裹在粗骨料顆粒的表面，作為骨料顆粒之間的膠結(jié)層，形成骨架――孔隙結(jié)構(gòu)的多孔混凝土材料，由于集料級(jí)配特殊，形成了蜂窩狀結(jié)構(gòu)，或稱為米花糖結(jié)構(gòu)。

透水混凝土的物理性質(zhì)及優(yōu)點(diǎn)：

其一，高承載力。整體性高承載透水藝術(shù)地面鋪裝系統(tǒng)，其抗沉降性能強(qiáng)于一般透水磚地面系統(tǒng)。同時(shí)，這種鋪裝系統(tǒng)也具有抵抗土壤凍脹對(duì)剛性路面產(chǎn)生破壞的能力。

其二，高透水率。高承載透水藝術(shù)地面擁有15%～25%的孔隙，混凝土面層透水速度達(dá)到270L/m2/min，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于最大的降雨在最優(yōu)秀的排水系統(tǒng)下的排出速率；增加城市可透水、透氣面積，加強(qiáng)混凝土內(nèi)部水份與地表和空氣的熱量交換，有效調(diào)節(jié)城市氣候，降低地表溫度，有利于緩解城市“熱島現(xiàn)象”；雨天防止路面積水和夜間路面反光，冬季不會(huì)出現(xiàn)黑冰，提高了車輛、行人的通行舒適性與安全性。

其三，吸塵降噪并防治河流污染。15%～25%的大孔隙，對(duì)降塵起到了吸附作用，并且降低了車輛行駛產(chǎn)生的噪音。

其四，塌落度低。通常為0～2cm。其五，抗凍融性。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，經(jīng)50次凍融循環(huán)頻率溫度后試件質(zhì)量損失極小，強(qiáng)度損失率為11%。

其六，耐酸雨性能。由于高承載透水地面內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)與外界環(huán)境相通，對(duì)路面長(zhǎng)期耐久性和抗腐蝕性能有更高要求，北京應(yīng)奧運(yùn)森林公園業(yè)主及設(shè)計(jì)方的要求，由北京市建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心制定了針對(duì)耐酸雨腐蝕的檢測(cè)方案，并進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果令人滿意。

2、透水混凝土的應(yīng)用

20世紀(jì)70年代，我國(guó)北京園林局為了搶救古樹，曾研制了一些具有透水、透氣性能的砌塊，用于鋪裝皇家園林的廣場(chǎng)和道路。直到90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)透水性混凝土材料進(jìn)行了研究。中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院在原國(guó)家建筑材料工業(yè)局的資助下，于1993年開始進(jìn)行《透水混凝土與透水性混凝土路面磚的研究》，1995年，中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院率先在國(guó)內(nèi)成功研制出透水性混凝土。隨后，該院又研制出了正面透水性混凝土路面磚。透水磚首先在北京月壇地區(qū)得到大面積使用，產(chǎn)生了良好的社會(huì)、環(huán)境和生態(tài)效果。近年來(lái)，在上海、溫州、石家莊、蘭州、南京、杭州、哈爾濱等地方也有所應(yīng)用。例如針對(duì)普通地面易積水使行人滑倒的缺陷，上海市東安公園采用了透水性混凝土，雨水迅速滲入地表，而不會(huì)在地面上積聚；南京在幕府西路建成第一條透水混凝土市政道路，300m長(zhǎng)的人行道，全部采用“會(huì)呼吸”的透水性彩色混凝土鋪成，即便下暴雨，雨水也能迅速透過(guò)混凝土滲透到大樹根部；杭州金衙莊公園建成首條樹脂透水混凝土地道，鋪上后地道不再怕下雨積水，并且防滑性好。隨著奧運(yùn)會(huì)的臨近，北京市奧運(yùn)道路改造工程接近尾聲。其中，石景山區(qū)9條奧運(yùn)道路在改造中使用了環(huán)保型透水磚。這種透水磚不僅改善了奧運(yùn)場(chǎng)館周邊的道路設(shè)施，而且實(shí)現(xiàn)了雨水回收，1年可節(jié)水約_104m3。然而，透水性的好壞直接影響到其使用效果，不同工程要求不同，同時(shí)對(duì)透水性混凝土的力學(xué)性能，特別是抗壓強(qiáng)度有一定要求。由于目前國(guó)內(nèi)對(duì)其理論知識(shí)認(rèn)識(shí)水平和研究的不夠，采用常規(guī)方法制作的透水性混凝土，在保證一定透水性情況下其強(qiáng)度一般在20MPa～25MPa，其應(yīng)用也只限于廣場(chǎng)、庭院、步行街道路兩側(cè)和公園內(nèi)道路、植物園等，有些雖然強(qiáng)度達(dá)C30以上，但透水效果不佳，仍未達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的程度。

3、透水混凝土現(xiàn)階段應(yīng)用中存在的問(wèn)題與發(fā)展前景展望

透水混凝土在我國(guó)還屬于新型建材，它的研究、應(yīng)用還未得到全面的開展，其原因是多方面的'：

（1）透水混凝土的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的（抗壓、抗折等）耐久性、怎樣防止透水混凝土空隙被堵塞、以及在交通相對(duì)密集的交叉路口、陡坡地段及起停路段處由車輛停滯剪切作用造成的面層骨料脫落等問(wèn)題尚未得到有效解決。

（2）關(guān)于透水混凝土的應(yīng)用，現(xiàn)階段僅限于道