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透水混凝土地坪材料具有绿色、环保等特点,可应用于人行道、停车场、透水性路面、土工结构排水系统反滤层等,有很好的发展前景,但因强度低影响了其应用范围。本文对透水性混凝土材料进行了试验研究,讨论了影响透水性混凝土材料强度和渗透性的因素,提出了增强透水性混凝土材料强度的措施。研究认为,水灰比、粗骨料的种类和级配、矿物掺合料以及其它增强材料是影响透水性混凝土材料强度的主要原因,并对这些因素对强度的影响进行了定量分析。试验还对透水性混凝土材料的渗透性进行了测试。根据试验结果推荐的原材料、配比和试验方法,可以得到强度达到30MPa ,渗透性在1mm/ s 以上的透水性混凝土,满足一般工程需要。研究成果已经应用于铁道部某项目并取得成功。
透水性混凝土的结构模型和破坏特征
透水性混凝土是由粗骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔性混凝土材料,有时也掺入少量细骨料。由于透水性混凝土透水,透气和重量轻等特点,在绿色生态混凝土、透水性路面材料,水工建筑和排水系统反滤层等方面有重要用途。随着环境问题日益得到人们重视,透水性混凝土材料的特殊功能越来越引起人们的兴趣,然而采用通常方法制作透水性混凝土,在保证一定透水性情况下其强度通常不超过20MPa,这严重影响了透水性混凝土的应用范围。本文通过试验,研究了水灰比、粗骨料的种类和级配、胶骨比、矿物掺合料以及其它增强材料对透水性混凝土材料强度的影响,试验还测定了透水性混凝土的透水性。
透水性混凝土可以看作由三部分组成,即粗骨料形成的骨架、水泥浆体形成的胶结层及它们之间的孔隙。按照密实程度的不同,透水性混凝土可以用以下五种模型来表示 。如表1 所示,当透水性混凝土处于第二类小孔状态时是比较理想的,此时水泥净浆或加入少量细骨料的砂浆薄层包裹在粗骨料表面,作为骨料之间的胶结层,形成骨架———孔隙结构。作为骨架的粗骨料和作为胶结薄层的水泥浆紧密相连,它们之间的孔隙也是连通的,此时的透水性混凝土具有较好的透水性,也可以得到相对较高的强度。当处于密实或毛细孔状态时,接近于普通混凝土,具有较高强度,但是没有形成可以透水的孔隙:当处于第一类小孔状态时,虽然形成了孔隙,但是由于孔隙不连通,也不能有很好的透水性:而当处于大孔状态时,由于胶结材料太少且不连续而不能有较好的强度。
当透水性混凝土受到力作用时,主要通过粗骨料之间的胶结点传力,由于水泥胶结层很薄,水泥凝胶体和粗骨料界面之间的胶结面积很小,因此破坏时主要是骨料颗粒之间的连接点破坏,从而使混凝土散裂,失去强度。