畢業(yè)論文-透水混凝土配合比設(shè)計(jì)技術(shù)

PAGEPAGE6透水混凝土配合比設(shè)計(jì)技術(shù)摘要：隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程不斷加快，城市表面逐漸被混凝土所覆蓋，雖然交通狀況有很大改善，但是由于普通混凝土缺乏呼吸性、透氣性和透水性，雨水不能下滲，地下土壤與空氣不能交換，致使地表植物由于缺乏水分和空氣而不能正常生長(zhǎng)，嚴(yán)重影響了生態(tài)平衡；此外不透水的混凝土道路表面容易積水會(huì)降低行駛的安全性；遇到短時(shí)集中的強(qiáng)降雨時(shí)還會(huì)發(fā)生城市的內(nèi)澇，大大加重了排水的負(fù)擔(dān)并且雨水排除后不能補(bǔ)充地下水，這些問(wèn)題已經(jīng)嚴(yán)重影響了人們的生活。透水混凝土是一種生態(tài)環(huán)保的新型混凝土，是經(jīng)過(guò)特殊工藝制成的具有連續(xù)空隙的混凝土，不僅具有一定的強(qiáng)度，又有一定的透水性，它能夠使雨水迅速滲入地表，地下水資源及時(shí)得到補(bǔ)充，能夠起到保護(hù)水資源、有利于綠化植物的生長(zhǎng)保護(hù)生態(tài)平衡、防止路面積水、減少揚(yáng)塵精華空氣等作用，因此作為一種生態(tài)透水混凝土越來(lái)越多的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如透水混凝土路面、透水磚等。本文從透水混凝土自身特點(diǎn)出發(fā)介紹了透水混凝土的特點(diǎn)、材料要求、配合比設(shè)計(jì)及試驗(yàn)方法等內(nèi)容。關(guān)鍵詞：透水混凝土配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)方法1、透水混凝土的定義和特點(diǎn)透水混凝土是采用單粒級(jí)骨料作為骨架，含有少量或不含細(xì)骨料的水泥漿包裹在粗骨料表面作為膠結(jié)層，形成的一種骨架—空隙結(jié)構(gòu)的多孔混凝土，通過(guò)配合比設(shè)計(jì)滿足具有適當(dāng)強(qiáng)度、透水性和工作性。與一般混凝土相比透水混凝土具有比重較小、水泥用量少、透水性好等許多優(yōu)點(diǎn)，但是透水混凝土也是有缺點(diǎn)的如強(qiáng)度偏低、容易空隙封堵、表面易松散剝落、容易凍融破壞的，由于原材料的特性，透水混凝土的表面一般不易抹平比較粗糙。按照實(shí)際使用情況透水混凝土可以分為兩大類：一類是直接攤鋪的透水混凝土，經(jīng)過(guò)壓實(shí)養(yǎng)護(hù)等工序形成透水混凝土路基或路面；二是使用模具將透水混凝土一特定的工藝制成混凝土成品（如透水磚）后鋪筑在透水路基上鋪裝路面。2、透水混凝土試驗(yàn)方法由于國(guó)內(nèi)對(duì)透水混凝土的成型工藝和空隙率、滲水系數(shù)的測(cè)定方法沒(méi)有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)查閱相關(guān)資料筆者歸納總結(jié)了一套試驗(yàn)方案。2.2.1試樣制備工藝由于透水混凝土與普通混凝土拌合后的狀態(tài)不同因此制備工藝也不同，我們采用以下方法制備：先將預(yù)定用水量的70%加入集料中拌合1min，然后加入50%水泥繼續(xù)拌合1min，最后將剩余50%水泥和30%拌合水加入后拌合2min，整個(gè)拌合過(guò)程維持4min；成型時(shí)將新拌混凝土分三層裝入模具，每層用搗棒插搗20次，然后振動(dòng)20s同時(shí)施加一定的壓力成型，成型后立即帶模標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，2d后脫模繼續(xù)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期。2.2.2透水系數(shù)的測(cè)試透水系數(shù)采用滲水儀進(jìn)行測(cè)定，首先成型邊長(zhǎng)150mm的立方體試件，標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)后，取出試件只剩余相對(duì)的兩個(gè)平面其余四個(gè)平面蠟封，用橡皮泥吧試件和滲水儀密封，向透水儀加水至160mm后停止加水，打開出水閥門同時(shí)計(jì)時(shí)，當(dāng)水全部滲完后停止計(jì)時(shí)，滲水系數(shù)計(jì)算公式如下：V=H/△t其中：V：透水系數(shù)；H：水位下降高度，160mm；△t：水位從160mm下降至0mm的時(shí)間。2.2.3試樣空隙率測(cè)定方法透水混凝土的總空隙率按下式計(jì)算：P=【1-（W2-W1）/V】×100其中：P：總空隙率；W2：試件烘干至恒重后在空氣中的質(zhì)量；W1：試件浸水24h后的水中質(zhì)量；V：試件的外觀體積。3、透水混凝土配合比設(shè)計(jì)原則3.1、透水混凝土采用體積法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，而且一般是采用單一粒徑的粗骨料，幾乎不摻細(xì)集料，所以設(shè)計(jì)時(shí)就沒(méi)必要考慮砂率的問(wèn)題，集料的用量基本只考慮緊密堆積密度就行了。3.2、由于透水混凝土的強(qiáng)度受孔隙率影響很大，所以配合比設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是確定水泥用量和水灰比，水灰比太小，水泥漿太稠，水泥漿較難均勻的包裹在骨料顆粒表面不利于強(qiáng)度的提高；反之水泥漿過(guò)稀，水泥又會(huì)從骨料顆粒表面流下，包裹顆粒的水泥漿層太薄也不利于強(qiáng)度提高，同時(shí)水泥漿過(guò)稀時(shí)可能把透水空隙部分堵塞而不利于透水。合適的水灰比既能使混凝土拌合物有光澤又不會(huì)積聚在集料下面堵塞孔隙。3.3、對(duì)于普通混凝土而言強(qiáng)度是評(píng)價(jià)混凝土的主要指標(biāo)，但是對(duì)于透水混凝土，首先要保證所要求的透水性，然后在滿足強(qiáng)度要求。透水混凝土的孔隙率根據(jù)實(shí)際使用要求確定，由于各種因素的原因?qū)崪y(cè)空隙率與目標(biāo)孔隙率之間有一定差別。透水混凝土中的孔隙有三種，一是封閉的孔隙，二是開口但不連續(xù)的孔隙，這兩種孔隙太多對(duì)透水不利；三是貫穿混凝土且連續(xù)的有效孔隙，混凝土中只有存在這種孔隙才能具有良好的透水性。3.4、透水混凝土是將骨料顆粒表面用一層水泥漿包裹，并將骨料顆粒粘結(jié)起來(lái)形成一個(gè)整體，使之即具有一定強(qiáng)度有在骨料間形成一定空隙，研究表明1m3透水混凝土中骨料、水泥和水的用量之和為1800-2100kg之間，根據(jù)這個(gè)原則可以確定初步配合比。4、積法配合比設(shè)計(jì)步驟實(shí)例4.1試驗(yàn)原材料透水混凝土使用的材料為一般混凝土用的水泥、集料和水，有時(shí)也可以加入少量砂。其強(qiáng)度的形成主要依靠附著在粗集料表面是水泥漿體使集料表面互相粘結(jié)，形成空隙較多、空隙率較大的結(jié)構(gòu)因此具有一定的透水性。試驗(yàn)所采用水泥為曲陽(yáng)金隅水泥有限公司生產(chǎn)的P.O42.5水泥；石子為滿城李家佐5-10mm碎石。外加劑為北京方興JF-1高效減水劑。所采用的原材料均滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。4.2計(jì)算粗骨料在緊密堆積狀態(tài)下的空隙率及用量測(cè)得自然狀態(tài)下粗骨料緊密堆積密度和表觀密度求得粗骨料的空隙率，每立方米混凝土的粗骨料用量為緊密堆積狀態(tài)下的質(zhì)量，根據(jù)實(shí)際情況一般應(yīng)該乘以折減系數(shù)，折減系數(shù)一般取0.98.本次試驗(yàn)已測(cè)得5-10mm碎石的緊密堆積密度為1480kg/m3，空隙率為44%，則粗集料用量為1480×0.98=1450kg/m3。4.3確定目標(biāo)空隙率假定設(shè)計(jì)透水混凝土的目標(biāo)空隙率為15%。4.4確定水灰比計(jì)算水泥用量和用水量根據(jù)目標(biāo)空隙率為15%，碎石空隙率為44%，則V水泥+水=44%-15%=29%，所以每升透水混凝土中水泥和水的體積為290ml。即mc/ρc+mw/ρw=290因此mc/3.1+mw/1.0=290當(dāng)W/C=0.2時(shí)，mc=5×mw可以計(jì)算得出mw=111kg/m3，mc=555kg/m34.5確定拌合物狀態(tài)最佳的水灰比本次分別采用不同的水灰比（0.2-0.4）計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表：混凝土配合比計(jì)算表目標(biāo)空隙率水灰比mcmwmgG/C15%0.2055511114502.610.2550612714502.870.3046613914503.110.3543115114503.360.4040116014503.62按照以上計(jì)算得到的配比進(jìn)行透水混凝土的試拌，結(jié)果表明水灰比為0.35時(shí)拌合物具有金屬光澤而且集料沒(méi)有聚集在下面，狀態(tài)為最佳。由于透水混凝土狀態(tài)干硬，采用坍落度測(cè)定表示混凝土稠度已經(jīng)不合適了。由于透水混凝土中水灰比決定著水泥漿體的流動(dòng)度，我們用水泥膠砂流動(dòng)度表示水泥漿的流動(dòng)性。用最佳工作狀態(tài)的透水混凝土的水灰比的膠砂流動(dòng)度為標(biāo)準(zhǔn)，為了滿足強(qiáng)度要求可以采用較小的水灰比，這時(shí)可以加入適量的外加劑調(diào)節(jié)水泥漿的流動(dòng)度。通過(guò)試驗(yàn)的得出在不同水灰比條件下?lián)饺氲耐饧觿┑挠昧恳?jiàn)下表：不同水灰比時(shí)最佳外加劑用量W/C材料用量（g）減水劑摻量（%）膠砂流動(dòng)度（mm）水泥漿狀態(tài)水泥水0.40500200075最佳0.35518.5181.50.1680.274最佳0.3800.30538.5161.50.2690.3710.476最佳0.255601400.5—太干0.8660.973最佳1.0800.205831171.0621.1691.275最佳4.6配制試驗(yàn)根據(jù)以上試驗(yàn)得出的結(jié)果，按照最佳狀態(tài)的水灰比及外加劑摻量進(jìn)行透水混凝土的拌合后測(cè)定其強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表透水混凝土配制試驗(yàn)結(jié)果匯總表目標(biāo)孔隙率（%）水灰比材料用量（kg）抗壓強(qiáng)度（MPa）碎石水泥水外加劑7d28d15%0.2014505551116.6621.230.50.2514505061274.55418.828.90.30145046613