透水性混凝土路面材料强度的研究

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1、透水性混凝土路面材料强度的研究http://www.chinaconcrete.com/magazine/ten/HN06.htm杨静蒋国梁(清华大学土木工程系，北京100084)［摘要］本文阐述了透水性混凝土道路材料开发应用的背景与意义,采用小粒径骨料、矿物细掺料和有机增强剂等方法，提高透水性混凝土道路材料的强度，研制出力学性能符合国家建材行业标准要求、同时具有良好透水性的混凝土道路材料。［关键词］透水性混凝土；矿物细掺料；有机增强剂［中图分类号］TU528-37［文献标识码］A［文章编号］1002-3550(2000)10-0027-041研宂背景与

2、目的随首我国经济的发展和城市建设步伐的加快，现代城市的地表逐步被建筑物和混凝土路面覆盖。便捷的交通设施，平整铺设的道路给人们的出行带来了极大的方便，但这些不透水的路面也给城市的生态环境带来诸多负面的影响。由于混凝土铺筑的路面缺乏透水性和透气性，雨水不能渗入地下，致使地表植物由于严重缺水而难以正常生长；不透气的路面很难与空气进行热量、水分的交换，缺乏对城市地表温度、湿度的调节能力，产生所谓的“热岛现象”。此外，不透水的道路表面容易积水，降低道路的舒适性和安全性。当短时间内集屮降雨时，雨水只能通过下水设施排入河流，大大加重了排水设施的负担。与不透水的路面相比

3、，透水性路面具有诸多生态方面的优点，具体表现在以下几方面。(1)雨水能够迅速地渗入地表，还原成地下水，使地下水资源得到及时补充；(2)提高地表的透气、透水性，保持土壤湿度，改善城市地表生态平衡；⑶吸收车辆行驶时产生的噪声，创造安静舒适的交通环境。雨天能防止路面积水和夜间反光，改善车辆行驶、以及行人行走的舒适性与安全性;⑷透水性路面材料具有较大的孔隙率，能蓄积较多的热量，有利于调节城市地表的温度和湿度，消除热岛现象。由于透水混凝土路血材料具有以上诸多生态方的优良优点，在人类寻求与自然协调、维护生态平衡和可持续发展的思想指导下，欧美、曰本等一些发达国家从80

4、年代开始研究开发透水性路面材料，并将其应用于广场、步行街、道路两侧和中央隔离带、公园内道路以及停车场等，增加城市的透水、透气空间，对调节城市微气候、保持生态平衡起到了良好的效果［1］。90年代以来，国内对透水性混凝土路妞材料开始进行了研宄,但是到目前为止仍没冇达到实际应用的程度。除了人们的认识、地基处理、施工方法等原因之1夕卜，产品本身的性能也没有达到十分完善的程度。与密实的混凝土道路材料相比，透水性混凝土的强度较低，为了使其具有透水性，在混凝土内部必须保持一定的孔隙率，这样就必然降低材料的强度。现有的研究一般采用与普通混凝土相同的原材料，所配制的透水性

5、混凝土其抗压强度一般只能达到20MPa左右［2,3］。而现行的国家标准对人行道路砖的强度要求优等品为30MPa［4］。本研宄采用优化骨料、调整配比、掺入矿物细掺料、有机增强剂等方法，使透水性混凝土的强度得到了提高，为该类生态型道路材料走向实用化奠定基础。2透水性混凝土的结构模型与破坏特征透水混凝土的配比特点是采用单粒级粗骨料作为骨架，水泥净浆或加入少量细骨料的砂浆薄层包裹在粗骨料颗粒的表面，作为骨料颗粒之间的胶结层，形成骨架一一空隙结构的多孔混凝土材料，其结构模型如图1所示。由图1可以看出，透水性混凝土是粗骨料颗粒间通过硬化的水泥浆薄层胶结而成的多孔堆聚

6、结构，内部含有较多的孔隙，且多为直径超过1mm的大孔，因此具有良好的透水性，如图2所示，但同时强度比普通混凝土低很多。根据结构模型可知，透水性混凝土受力时通过骨料之间的胶结点传递力的作用，由于骨料本身的强度较高，水泥凝胶层很薄，水泥凝胶体与粗骨料界面之间的胶结面积小，因此其破坏特征是骨料颗粒之间的连接点处破坏。因此在保证一定孔隙率的前提下，增加胶结点的数量和面积，提高胶结层的强度是提高透水性混凝土强度的关键。23提高透水性混凝土强度的试验方案根据上述分析，本研宄拟订从优化原材料、调整配比、摻入矿物细摻料和有机增强等几方面的措施来提高透水性混凝土的强度。3

7、.1减小粗骨料粒径骨料粒径越小，比表面积越大，所形成的结构骨架单位体积内骨料颗粒之间的接触点数量多，胶结面积越大，从而提高透水'混凝土的整体强度。3.2掺入矿物细掺料和高效减水剂由于包裹骨料的水泥浆层较薄，水泥凝胶体与骨料之间的过渡区所占比重较大，而水泥硬化体内部含有较多的毛细孔和微裂缝，因此水泥凝胶体的强度及胶结能力较低。借鉴高性能混凝土屮掺入平均粒径只有0.1〜1.2微米矿物细掺料，提高混凝土密实度、减小过渡区的经验，本研宄在水泥浆中掺入少量的矿物细掺料，同时使用高效减水剂使其分散，填充于水泥凝胶体的毛细孔和微裂缝屮，达到提高胶结强度的冃的。3.3采

8、用有机增强剂改善表层强度作为路面材料，通常要求表层具有良好的耐磨性和平整度。按常