建科透水砖的研制与工程应用研究

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1、第三部分废弃物综合利用·167·“建科”透水砖的研制与工程应用研究高庆强福建省建筑科学研究院【摘要】本文基于正交法设计高强高性能透水性路面砖，以抗压强度及透水系数为主要性能指标，分析水灰比、骨灰比及砂率等因素对透水砖性能的影响，并研究通过使用化学添加剂及改进成型工艺等方法提高其使用性能。研究结果表明，使用正交法设计配合比并辅以化学添加剂及改进的成型工艺可获得高强高性能的透水砖。同时，在实际工程应用中，研究“建科”透水砖对环境的改善作用及其相应设计、施工方法。【关键词】透水砖，高强高性能，正交法，化学添加剂，成型工艺，工程应用，环境改善随着经济的发

2、展和城市化建设的进程，现代城市的地表逐步被钢筋混凝土的房屋建筑和不透水的路面所覆盖。但这些不透水的道路给城市的生态环境带来了许多负面的影响。与自然的土壤相比，混凝土路面缺乏呼吸性、吸收热量和渗透雨水的能力。随之产生一系列环境问题：能够渗入地表的雨水明显减少，城市的地下水位急剧下降；不透水的路面很难与空气进行热量与湿度的交换，产生“热岛现象”；短时间的集中降雨，大量雨水不能及时渗入地表，容易造成道路被淹没、交通瘫痪等社会问题。新一代绿色环保路面材料——透水砖的出现能在一定程度上减轻上述现象。但此类产品在实际应用中普遍存在抗压强度低、透水性能不佳、耐

3、久性差等问题。“建科”透水砖改变了以往透水砖性能不佳的面貌，在产品性能上实现了突破，并逐渐应用于福建省内各市政道路、园林景观及小区等工程建设中。l研制试验1．1原材料的优选1．1．1胶凝材料(1)水泥采用福建某大型水泥厂生产的强度等级较高的42．5级的普通硅酸盐水泥，其相关物理性能检验结果见表l。·168·建筑材料新进展及工程应用表l水泥物理性能检验结果抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)比表面积标准稠度用水量安定性初凝时间终凝时间(m2／kg)(mL)3d28d3d28d37513l合格2h30min4l旬5min22．647．84．26．6(

4、2)磨细矿粉采用福建某大型炼钢厂生产的活性较高的S95级矿渣粉；粉煤灰采用福建某电厂生产的优质二级粉煤灰。其相关性能检验见表2与表3。表2磨细矿粉性能检验结果比表面积(m2／kg)烧失量(％)需水量比(％)含水量(％)28d活性指数(％)432O．8990．O102表3粉煤灰性能检验结果比表面积(m2／kg)烧失量(％)需水量比(％)含水量(％)28d活性指数(％)392O．910lO．1761．1．2集料从产品成本经济性及成品外观等因素综合考虑，采用面层一底层双层成型工艺。(1)面层用砂设计面层要求为透水能力强、粘结力好，这就要求面层不仅空隙率

5、大、颗粒大小适中，而且含泥量与泥块含量均较小。试验中我们采用经筛分、清洗、晾干等多个工序自制的砂料，经检验其具有较好的级配及性能，其相关性能与普通河砂、山砂对比检验结果见表4。表4自制面层用砂与普通河砂、山砂检验结果对比堆积密度表观密度含泥量泥块含量空隙率种类细度模数(kg／m3)(％)自制面砂2．5126026300．10．O52普通河砂2．314502630O．5O．845普通I

6、I砂2．614202660O．91．O47试验结果表明，采用自制砂料作为面层集料是最为合适的。(2)底层用砂采用闽江出产的河砂，具有清洁、级配优良的特点，属Ⅱ区中砂

7、。其相关性能检验结果见表5。筛分曲线如图l所示。表5底层用砂检验结果细度模数堆积密度(kg／m3)表观密度(k∥m3)含泥量(％)泥块含量(％)2．314502650O．3O．1第三部分废弃物综合利用-169·^零V谣缘士噱—，一一—，，—一／，，／，／O．160O-315O．6301．25筛孔尺寸(mm)图l筛分曲线图(3)石子经初步试验后考虑采用1．25—2．5嘞、2．5—5．0Inm、5．O—10．0mm三种级配的碎石。因为通过试验我们发现粒级太小的碎石与水泥砂浆拌合后极易形成封闭孑L隙，在很大程度上减少了成品连通孔隙率；而粒级过大的碎石则

8、容易由于裹浆量少且薄而导致强度无法达到理想要求。石子空隙率对拌合物硬化后的透水能力起着决定性的作用，其堆积密度的大小也对成品强度有着一定的影响。三种级配碎石经空隙率与堆积密度检验后，得到如下试验结果(表6)。表6三种级配碎石空隙率与堆积密度检验结果碎石粒级(mm)空隙率(％)堆积密度(kg／m3)1．25—2．54613802．5—5．05213605．O～10．0501300故综合考虑后，以空隙率及堆积密度均较为理想的2．5～5．omm粒级为试验对象。以下是其相关性能检验结果(表7)。表72．5一S姗粒级石子检验结果针片状含量堆积密度表观密度含

9、泥量泥块含量压碎指标值空隙率(％)(kg／m3)(％)9．613602680O．50．15．6491．1．3化学添加荆采用较好的表面活性