无砂透水混凝土的研究与应用

无砂透水混凝土的研究与应用

0无砂透水混凝土的概念在当今社会生活中，人们越来越重视保护自己的自然环境。在我市的新建、改建人行道、广场及公园地面工程中大量使用透水材料和结构(10cm厚碎石垫层+10cm~15cm厚无砂混凝土+混凝土透水路面砖),使部分雨水能够透过、渗入土壤,不失为回补地下水、保护生态环境的一种有效尝试。针对这一在市政道路工程中相对较新的施工工艺,结合已建成工程的实际应用,通过研究无砂透水混凝土的抗压强度、透水系数和孔隙率、最佳配合比,分析了无砂混凝土的施工质量控制重点。无砂混凝土,顾名思义就是没有砂的混凝土,由粗骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土,它不含细骨料,由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆,石子之间接触点由水泥浆胶凝固结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构。由因石子之间缺乏足够的细骨料填充物—砂,就存在大量相互联通的空隙或孔隙,这样的混凝土就可以达到透水的效果。1原材料的选择和用量1.1强度等级的选择由于粗骨料是点接触粘结,抗压强度一般较低,故强度等级为42.5普通硅酸盐水泥是最佳选择,应符合现行国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB175)的要求。1.2骨材料1.2.1抗压强度小骨料类型影响无砂透水混凝土的抗压强度。一般认为,卵石骨料的混凝土抗压强度大于碎石骨料,这是由于碎石骨料粘结点少而小,且在荷载作用下易产生应力集中引起局部破坏所致。因此人工碎石和单一粒径的骨料皆不利于相互粘结,无砂透水混凝土应采用较大幅度级配的卵石骨料配制。1m1.2.2骨料石的选择在粗骨料相互接触而形成的双凹粘结面上,水泥浆厚度越厚,粘结点越多,粘结就越牢固。对于卵石骨料的无砂透水混凝土,经多项工程试验表明在其它条件相同情况下,5mm~10mm粒径骨料的混凝土抗压强度大于10mm~20mm粒径骨料的混凝土强度,所以骨料(石)应采用5mm~10mm、10mm~20mm的单一粒级的卵石,以5mm~10mm为佳,并严格控制针片状颗粒。1.2.3粗骨料放养和运输骨料应按不同品种分批运输和堆放,不得混杂;骨料运输和堆放应保持颗粒混合均匀,减少离析;采用自然级配时,堆放高度不宜超过2m,并应防止树叶、泥土和其他有害物质混入;在堆放和运输时,宜采取防雨措施,并防止风刮飞扬。在气温高于或等于5℃的季节施工时,根据工程需要,预湿时间可按外界气温和来料的自然含水状态确定,应提前半天或一天对粗骨料进行淋水或泡水预湿,然后滤于水分进行投料。在气温低于5℃时,不宜进行预湿处理。1.3水混凝土拌和和养护用水均应采用洁净饮用水,符合国家现行标准《混凝土拌和用水标准》(JGJ63)的要求。1.4做好冬季施工无砂混凝土日常可采用主要由硅粉、增强剂和UEA组成的粉体粘结剂,以提高水泥浆与骨料的界面强度;在冬季施工,可采用BHF-4型混凝土防冻剂。所用的外加剂应符合现行国家标准《混凝土外加剂》(GB8076)的要求。2配合比的确定根据碎石的不同粒径和,选择合适的水泥用量。石子用紧密堆积密度来计算,例如1400~1600kg/m在粒径相同时,无砂混凝土的强度随水泥用量的增加而提高,但水泥用量增加到一定程度时,要使水泥浆均匀地包裹所有骨料颗粒,使颗粒有类似金属光泽,用水量必定要增加,这种情况在粒径小的无砂混凝土中表现更改突出。小水灰比、多水泥用量,无砂混凝土的抗压强度高。水灰比与水泥用量影响骨料颗粒表面水泥浆层的厚度,水灰比和水泥用量不当,会造成骨料颗粒表面水泥浆层稠度和厚度不适合,影响强度、孔隙率和透水性。因此,对同一粒径的骨料拌制无砂混凝土,要考虑最佳水泥用量和水灰比。表1为在某人行道改造工程中根据碎石的不同粒径和水泥的不同掺量进行的试配试验。3搅拌3.1搅拌机3.2输入顺序3.3充填骨料和水泥由于水泥浆的稠度较大,且数量较少,为了保证水泥浆能够均匀地包裹在骨料上,搅拌时间适当延长,拌和至水泥浆均匀包裹在骨料表面且呈油状光泽时为准。当采用预湿饱和面干骨料时,粗骨料、水泥和净用水量可一次投入搅拌机内,拌和时间宜为1.5~2.0min。采用干骨料时,先将骨料和40%~60%总用水量投入搅拌机内,拌和1min后,再加入剩余水量和水泥拌和1.5~2.0min。4浇筑前的云中物料对浇入模内止的影响拌和物在运输中应采取措施减少坍落度损失和防止离析。当产生拌和物稠度损失或离析较重时,浇筑前应采用二次拌和,但不得二次加水。拌和物从搅拌机卸料起到浇入模内止的延续时间不宜超过45min。当用搅拌运输车运送轻骨料混凝土拌和物,因运距过远或交通问题造成坍落度损失较大时,可采取在卸料前掺入适量减水剂进行搅拌的措施,满足施工所需和易性要求。5合土的压平和压平在浇筑前,应先用水湿润路面,防止混凝土水分流失加速水泥凝结。现场浇筑时,混凝土拌和物直接浇筑入模,依靠自重落料压实,拌和物浇筑倾落的自由高度不应超过1.5m。当倾落高度大于1.5m时,应加串筒、斜槽或溜管等辅助工具。在浇筑时不得采用强烈振捣或夯实,浇筑后用轻型压路机或用其他工具压实压平拌合物。这是因为无砂混凝土是一种干硬性的混凝土,其水泥含量有限,只能包裹骨料颗粒,因此强烈振捣或夯实将会使水泥浆沉积,破坏混凝土结构均匀性,并在底部形成不透水层。6早期养护管理无砂混凝土由于存在大量孔隙,易失水,干燥很快,所以早期养护非常重要。浇筑后用塑料簿膜覆盖表面,并开始洒水养护。采用自然养护时,湿养护时间不应少于7d。7重量测定及外观体积测定采用变水位和定水位透水系数测定方法。孔隙率的测定方法:将试件浸泡在水中使其饱水后,称取试件在水中的重量W1;将试件从水中取出,控干内部吸入的水并擦干表面多余的水,待重量恒定后称取试件在空气中的重量W2;并测定试件外观体积V。孔隙率按下式计算8无砂混凝土的质量控制8.1无砂透水混凝土的强度与水泥用量和水灰比有关,对同一粒径的骨料拌制无砂混凝土,存在着最佳水泥用量和水灰比。8.2对于不同粒径的骨料,在水泥用量相同时,并非骨料粒径小的混凝土强度大。8.3无砂混凝土的孔隙率、透水性随水泥用量增大而降低,且粒径大的比粒径小的略高。无砂混凝土的渗透系数与连通孔隙率有较好的对应关系。无砂混凝土作为市政道路工程中相对较新的施工工艺,其质量与原材