透?水?混?凝?土?養(yǎng)?護(hù)

透?水?混?凝?土?養(yǎng)?護(hù)

0引言
      透水混凝土是一種無砂大孔混凝土，一般采用特定粒徑 集料作為骨架，膠結(jié)材包裹于集料表面作為膠結(jié)層，形成骨架—孔隙的多孔結(jié)構(gòu)，與普通混凝土相比，具有良好的透水、透氣性，在路面上使用具有良好的生態(tài)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)有關(guān)透水混凝土的研究起步較晚，在制備技術(shù)、施工工藝等方面存在一定的問題，限制了其大規(guī)模的推廣應(yīng)用。本文從透水混凝土的自身特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)其攪拌方法、成型方法、養(yǎng)護(hù)制度等進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究，提出一整套可行的制備技術(shù)方案。
1原材料及性能測(cè)試方法
1.1 原材料
      水泥：重慶騰輝地維水泥公司生產(chǎn)的42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥；集料：重慶歌樂山地區(qū)天然石灰?guī)r碎石，粒徑為2.36～4.75mm、4.75～9.5mm。
1.2透水系數(shù)測(cè)試方法
      （1）在直徑11cm圓柱形筒內(nèi)成型20cm厚的試件，標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)；（2）取出試件，在進(jìn)行測(cè)試之前，用橡皮泥密封試件與透水儀之間的接縫；（3）向透水儀中加水至一定高度后停止加水，從水高距試件上表面160mm起計(jì)時(shí)，直至0mm為止，記錄所需時(shí)間。
透水系數(shù)的計(jì)算見式（1）[1] ：

2透水混凝土制備工藝研究
2.1 攪拌方法研究
      由于透水混凝土特殊的多孔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，與普通混凝土相新型建筑材料 2008．9 比，在攪拌方法上必定存在一定的差異，所以選取2種方法進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)研究。一種是參照普通混凝土的成型方法，稱為常規(guī)方法或一次投料法，即集料、水泥、水、外加劑等一起加入攪拌機(jī)內(nèi)，共同攪拌4min；另一種是根據(jù)透水混凝土特點(diǎn)設(shè)計(jì)的攪拌方法，稱為集料表面包裹法，即先將100%的集料和70%的拌和水預(yù)先攪拌1min，然后加入50%的水泥（若使用外加劑，此時(shí)全部加入），繼續(xù)攪拌1min，最后將剩余的50%水泥和30%的拌和水加入攪拌機(jī)，攪拌2min，整個(gè)攪拌過程共4min。試驗(yàn)中m（水泥）∶m（集料）=1∶4，水灰比為0.28，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

              表1攪拌工藝對(duì)多孔透水混凝土性能的影響
      從表1可以看出，集料表面包裹法制備的透水混凝土無論是強(qiáng)度還是透水系數(shù)都優(yōu)于常規(guī)攪拌方法。試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，由于常規(guī)攪拌方法是一次投料，漿體包裹集料不完全，水泥漿 體的粘接作用沒有很好地體現(xiàn)，影響透水混凝土的強(qiáng)度。另外，部分水泥漿體結(jié)團(tuán)成球狀，填充于集料之間的孔隙中，使得透水混凝土不能形成很好的連通孔隙結(jié)構(gòu)，從而降低了其透水系數(shù)。
      集料表面裹漿法由于改變了加料順序，水泥漿在機(jī)械攪拌的作用下，均勻包裹于集料表面，這對(duì)保證透水混凝土的連通孔隙率和強(qiáng)度的提高具有重要作用。首先，攪拌時(shí)只加入集料和70%的拌和水，使得集料表面得到有效潤(rùn)濕和清洗，集料表面雜質(zhì)形成水泥漿的摻合料，避免在集料與水泥石之間形成強(qiáng)度較低的粘結(jié)過度帶；其次，由于透水混凝土集料粒徑單一且用量很大，集料與集料之間的摩擦阻力很大，造成其基本無流動(dòng)性，攪拌較困難，而首先加入的50%水泥能與70%的拌和水形成流動(dòng)性非常好的漿體，在集料之間起到潤(rùn)滑作用，使集料避免因摩擦過大而擠碎，也有利于攪拌均勻；再次，加入剩余的拌和水和水泥，形成流動(dòng)度適宜的漿體，在機(jī)械攪拌的作用下均勻包裹于集料表面。被水泥漿包裹的集料之間相互以點(diǎn)或面接觸、粘結(jié)，即集料表面的水泥漿使得全部集料被相互粘結(jié)。這一系列的措施使透水混凝土既具有良好的透水性，又提高了強(qiáng)度。

2.2成型方法研究
      透水混凝土是由包裹漿體的集料堆積而成，由于集料之間的摩擦阻力較大，基本沒有流動(dòng)性，只靠拌合料的自重不能使其充分密實(shí)，所以結(jié)合透水混凝土的特點(diǎn)研究其成型方法 就顯得尤為重要。
2.2.1振動(dòng)成型方法
      試驗(yàn)中m（水泥）∶m（集料）=1∶4，水灰比為0.28，攪拌方法為集料表面裹漿法，拌合料分3層（每層5cm）裝入模具，每層用Φ16mm鐵棒插搗20次，然后在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)不同時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)至測(cè)試齡期，測(cè)試抗壓強(qiáng)度和透水系數(shù)。振動(dòng)成型對(duì)透水混凝土性能的影響見圖1。

            圖1振動(dòng)成型對(duì)透水混凝土性能的影響
      從圖1可以看出，隨著振動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng)，透水混凝土的透 水系數(shù)逐漸降低，抗壓強(qiáng)度先增加后降低，在振動(dòng)40s左右時(shí)達(dá)到最大值。這是因?yàn)檎駝?dòng)成型是通過振動(dòng)來減少顆粒間的摩擦阻力進(jìn)而依靠重力達(dá)到密實(shí)作用[2]，隨著振動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng)，水泥漿體均勻地包裹在集料表面，集料在振動(dòng)作用下逐漸密實(shí)，集料之間形成較好的機(jī)械嚙合作用，因而強(qiáng)度較未密實(shí)的透水混凝土強(qiáng)度要提高很多。但振動(dòng)時(shí)間的繼續(xù)增長(zhǎng)不會(huì)再增強(qiáng)密實(shí)作用，反而使包裹在集料表面的水泥漿在振動(dòng)作用下滑落沉降到試件底部，造成試件上部漿體減少，底部卻形成致密的漿體層，影響集料表面水泥漿體分布的均勻性，并且降低透水混凝土結(jié)構(gòu)上下層之間的連通性，導(dǎo)致透水混凝土整體強(qiáng)度和透水系數(shù)進(jìn)一步降低。
2.2.2壓制成型方法
      試驗(yàn)的配比和攪拌方式與前述相同，成型時(shí)在壓力機(jī)上施加不同的壓力，標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)。壓制成型對(duì)透水混凝土性圖2壓制成型對(duì)透水混凝土性能的影響見圖2

            圖2   壓制成型對(duì)透水混凝土性能的影響
      由圖2可見，隨著成型壓力的增大，透水混凝土逐漸密實(shí)，孔隙率降低，其透水系數(shù)逐漸減小。在一定的壓力范圍內(nèi)，透水混凝土的強(qiáng)度隨成型壓力的增大而提高，當(dāng)壓力增大到一定程度后，強(qiáng)度的變化比較平緩，這是因?yàn)榇藭r(shí)物料中的集料已緊密接觸，難以進(jìn)一步壓實(shí)，再繼續(xù)增大成型壓力，就會(huì)導(dǎo)致集料的斷裂和破損，使透水混凝土強(qiáng)度降低。 這與透水混凝土壓制成型機(jī)理有密切關(guān)系，壓制成型是依靠強(qiáng)大的剪切力使物料顆粒相互錯(cuò)動(dòng)而達(dá)到密實(shí)的[3]，在密實(shí)過程中，顆粒間的摩擦阻力逐漸增加，當(dāng)摩擦阻力與剪切力達(dá)到靜力平衡時(shí)，透水混凝土就不能再進(jìn)一步密實(shí)。由于包裹集料的漿體層較薄，在壓制過程中透水混凝土集料顆粒間的摩擦阻力就變大或者說摩擦阻力增大的速度就加快，因而在達(dá)到靜力平衡時(shí)物料被壓縮的并不多。要達(dá)到更高的密實(shí)度，就必須繼續(xù)加大壓力，而這必然導(dǎo)致集料大范圍的破損，且試件上下密實(shí)程度不均勻，試件結(jié)構(gòu)上部密實(shí)，下部相對(duì)疏松，這些都使透水混凝土的強(qiáng)度降低。
2.2.3振動(dòng)/壓力復(fù)合成型方法
      雖然上述的研究證實(shí)振動(dòng)成型和壓制成型均能使透水混凝土達(dá)到一定的密實(shí)度，強(qiáng)度得到一定程度的提高，但試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)這2種方法均存在一定的缺陷：振動(dòng)成型的試件底部比較密實(shí)，而表面層集料在振動(dòng)時(shí)易于跳動(dòng)，得不到充分密實(shí)；壓制成型的試件表面比較密實(shí)，試件下層沒有很好的密實(shí)而 易于存在大的空洞等缺陷，所以考慮研究一種兼?zhèn)湔駝?dòng)和壓力的成型方法。試驗(yàn)的配比、攪拌方式與前述相同，振動(dòng)成型 試驗(yàn)在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)40s；壓制成型試驗(yàn)成型施加1.0MPa的壓力；振動(dòng)/壓力復(fù)合成型在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)的同時(shí)施加0.6~0.8MPa的壓力，成型時(shí)間20~30s，標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)。3種成型方法對(duì)透水混凝土性能的影響見表2。

      從表2可以看出，振動(dòng)/壓力復(fù)合成型效果非常好，透水混凝土強(qiáng)度較單獨(dú)采用振動(dòng)或壓制成型時(shí)大幅度提高。振動(dòng) 透水混凝土使其達(dá)到一定程度上的密實(shí)，同時(shí)在其表面施加的壓力可以使集料顆粒間距進(jìn)一步減小，顆粒之間靠得更近、更緊，接觸點(diǎn)也相應(yīng)增多，由集料引起的機(jī)械嚙合作用也開始得到充分的發(fā)揮，最終使透水混凝土集料緊密嚙合，形成均勻的多孔結(jié)構(gòu)，充分保證了強(qiáng)度的提高。同時(shí)，孔隙良好的連通性使得透水混凝土的透水性也相當(dāng)優(yōu)異，并沒有因?yàn)樵嚰軐?shí)而出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。
2.3養(yǎng)護(hù)方法研究
      透水混凝土與普通混凝土相比孔隙率要大的多，且多為 連續(xù)孔，新拌料成型后拌合水非常易于蒸發(fā)損失[4]， 因此必須研究適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)方法來保證透水混凝土強(qiáng)度的正常發(fā)展。
      實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可在透水混凝土成型后，直接將試塊連同試模 一起放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，但由于在施工現(xiàn)場(chǎng)不能提供此種養(yǎng)護(hù)條件，所以考慮采用塑料薄膜覆蓋透水混凝土表面以防止其內(nèi)部水分過快地蒸發(fā)，并且不定時(shí)在其表面噴霧灑水以保持透水混凝土在早期養(yǎng)護(hù)階段的濕潤(rùn)，對(duì)此我們進(jìn)行了專門的對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)配比、攪拌方式與前述一致，采用振動(dòng)/壓力復(fù)合成型，成型時(shí)間20s，試驗(yàn)采用3種不同養(yǎng)護(hù)方法。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)：成型后立即放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室?guī)ｐB(yǎng)護(hù)48h，拆模繼續(xù)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至要求齡期；自然養(yǎng)護(hù)：成型后置于自然空氣中養(yǎng)護(hù)、48h后拆模，繼續(xù)自然養(yǎng)護(hù)至要求齡期；覆蓋薄膜保濕養(yǎng) 護(hù)：成型后立即覆蓋塑料薄膜，灑水保濕48h后拆模， 繼續(xù)保濕養(yǎng)護(hù)7d，然后在空氣中自然養(yǎng)護(hù)。3種養(yǎng)護(hù)方法對(duì)透水混凝土抗壓強(qiáng)度的影響見表3。

表3 不同養(yǎng)護(hù)方法對(duì)透水混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

      從表3可以看出，自然養(yǎng)護(hù)對(duì)透水混凝土的強(qiáng)度發(fā)展非 常不利，7d和28d強(qiáng)度均較低。透水混凝土水泥石表面出現(xiàn)起灰現(xiàn)象，由于漿體層本身比較薄，起灰造成一部分膠結(jié)材沒有起到粘結(jié)作用，粘結(jié)面積降低，導(dǎo)致透水混凝土強(qiáng)度較大幅度的損失[5]。覆蓋薄膜保濕養(yǎng)護(hù)效果很好，與實(shí)驗(yàn)室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)相當(dāng)，這是由于薄膜保證了透水混凝土膠結(jié)漿體持續(xù)充分水化所需的水分，水泥漿體強(qiáng)度發(fā)展順利，強(qiáng)度自然較高，因此，覆蓋薄膜保濕養(yǎng)護(hù)對(duì)透水混凝土而言是十分適用而有效的方法。
3結(jié)語
      透水混凝土的制備工藝與普通混凝土有很大的不同。通過試驗(yàn)研究表明，制備透水混凝土較為恰當(dāng)?shù)倪^程是：集料表面包裹法攪拌，以保證集料被稠度適宜的膠結(jié)材均勻包裹，振動(dòng)/壓制復(fù)合成型以保證透水混凝土充分密實(shí)而不破壞集料以及孔隙的連通性和均勻性，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)或覆蓋薄膜保濕養(yǎng)護(hù) 以保證膠結(jié)材強(qiáng)度正常順利的發(fā)展。 做到這幾點(diǎn)，成功制備性能優(yōu)異（高的強(qiáng)度和良好的透水性）的透水混凝土并不是件難事，關(guān)鍵在于對(duì)過程的控制。