CN108059476A - 一种透水性混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种透水性混凝土及其制备方法，水泥：选用42.5级以上硅酸盐水泥，或矿渣水泥或快硬水泥；为了提高其强度，可掺入少量高活性混合材料，如硅灰等。骨料：骨料的级配是决定其强度和透水性的重要指标,为了保证强度及良好的透水性能，粗骨料需采用粒径较小的单一粒级；如10～20mm。此外，对骨料自身强度、颗粒形状(针、片状含量)及含泥量等也有相应要求。本发明提供的一种透水性混凝土及其制备方法，透水地坪拥有15％‑25％的孔隙，能够使透水速度达到31‑52升/米/小时，远远高于最有效的降雨在最优秀的排水配置下的排出速率。

Description

一种透水性混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种透水性混凝土及其制备方法。
背景技术
透水混凝土又称多孔混凝土，透水地坪，其是由骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，它不含细骨料，由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，故具有透气、透水和重量轻的特点，也可称无砂混凝土。其由欧美、日本等国家针对原城市道路的路面的缺陷，开发使用的一种能让雨水流入地下，有效补充地下水，缓解城市的地下水位急剧下降等等的一些城市环境问题。并能有效的消除地面上的油类化合物等对环境污染的危害；同时，是保护地下水、维护生态平衡、能缓解城市热岛效应的优良的铺装材料；其有利于人类生存环境的良性发展及城市雨水管理与水污染防治等工作上，具有特殊的重要意义。透水混凝土系统拥有系列色彩配方，配合设计的创意，针对不同环境和个性要求的装饰风格进行铺设施工。这是传统铺装和一般透水砖不能实现的特殊铺装材料。透水混凝土在美国从上世纪七、八十年代就开始研究和应用，不少国家都在大量推广，如德国预期要在短期内将90％的道路改造成透水混凝土，改变过去破坏城市生态的地面铺设，使透水混凝土路面取决得广泛的社会效益。
我国对于透水性混凝土的研究起步较晚，目前仍处于研究开发的初始阶段。1995年，中国建筑材料科学研究院率先在国内进行透水性混凝土研制，取得了一定的成果。采用与普通混凝土相同的原材料，成型方法多采用压制成型，所配制的透水性混凝土其抗压强度一般可达到20MPa左右。2000年清华大学土木工程系的杨静和蒋国梁采用掺入硅灰的方法，使透水性混凝土的抗压强度提高到35.5MPa，透水系数为2.9mm/s，取得了突破性进展。但是，总体上讲，我国目前生产透水性混凝土的技术还不太成熟，关于其透水性、植生性的认识尚不一致，也无标准可循，要使该混凝土得到普遍认可和推广应用还需要做大量工作。
针对当前现状，本发明提供了一种透水性混凝土及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种透水性混凝土及其制备方法，具体为：
1)施工前的准备
水泥：选用42.5级以上硅酸盐水泥，或矿渣水泥或快硬水泥；为了提高其强度，可掺入少量高活性混合材料，如硅灰等。
骨料：骨料的级配是决定其强度和透水性的重要指标,为了保证强度及良好的透水性能，粗骨料需采用粒径较小的单一粒级；如10～20mm。此外，对骨料自身强度、颗粒形状(针、片状含量)及含泥量等也有相应要求。
外加剂:包括高效减水剂和增强剂，两者的作用是在保持稠度或干湿度的前提下，提高颗粒间的粘结强度，进而提高透水性混凝土的整体力学性能和耐磨性能；
2)施工
1)立模：氛围分隔立模及区域立模工作，立模中须注意高度、垂直度、泛水坡度的问题。
2)搅拌：根据工程量配置机械搅拌器，机械搅拌器的一定范围内的地面处，应设置防止水和物料散落的接料设备(如方型板式斗类)，保护施工环境的卫生，减少施工后的清理工作。透水混凝土不能采用人工搅拌，采用普通混凝土搅拌机械进行搅拌，搅拌时按物料的规定比例及投料顺序将物料投入搅拌机，先将胶结料和碎石搅拌约30秒后，使其初步混合，再将规定量的水分2-3次加入继续进行搅拌约1.5-2分钟，视搅拌均匀程度，延长机械搅拌的时间，但不宜过长时间的搅拌。拌和水采用洁净的饮用水即可，单方用水量控制在80～120kg/m3；
1)施工现场须专人负责物料的配比。
(2)严格控制水灰比，即控制水的加入量，水在搅拌中分2-3次加入，不允许一次性加入。
(3)为使物料搅拌均匀，适当延长机械搅拌时间，但不宜过长。
3)运输：
透水混凝土属干性混凝土料，其初凝快，一般根据气候条件控制混合物的运输时间，运输控制在10分钟以内，运输过程中不要停留，手推车平稳；
4)摊铺、浇筑成型：
透水混凝土属干性混凝土料，其初凝快，摊铺必须及时。对于人行道面，大面积施工采用分块隔仓方式进行摊铺物料，其松铺系数为1.1，将混合物均匀摊铺在工作面上，用括尺找准平整度和控制一定的泛水度，然后平板振动器或人工捣实，捣实不宜采用高频振动器，最后用抹合拍平，抹合不能有明水；
(1)松铺系数即为物料摊铺高度高于实际高度的比，按透水混凝土的干湿度，一般采用1.1-1.15之间。
(2)平板振动器振动时间不能过长，防止过于密实，可出现离析现象。
(3)摊铺时尽量快和正确。
(4)因透水混凝土其孔隙率大，水份散失快，当天气温高于35℃时，施工时间应宜避开中午，适合在早晚进行施工。
5)养护：
透水混凝土与水泥混凝土属性类似，因此铺摊结束后，经检验标高、平整度均达到要求后，当气温较高时，为减少水分的蒸发，覆盖塑料薄膜，以保持水分，或采用洒水养护，所有养护期不得少于7d；使其在养护期内强度遂渐地提高。
洒水养护，透水混凝土在浇注后1天开始洒水养护，高温时在8小时后开始养护，但淋水时不宜用压力水直接冲淋混凝土表面，应直接从上往下淋水，透水混凝土湿养时间不少于7天；
养护时间应根据施工温度而定，一般养护期为14—21天，高温时不少于14天，低温时不少于21天，5℃以下施工，养护期不少于28天。
6)涂覆透明封闭剂：
待表面混凝土成型干燥后在3天左右，涂刷透明封闭剂，增强耐久性和美观性，防止时间过常使透水混凝土孔隙受污而堵塞孔隙。
水泥与骨料界面的粘结强度是混凝土的最薄弱环节，是决定混凝土强度的关键因素，因此水泥的活性、品种、数量的选择尤为重要。透水混凝土要采用强度较高、混合材料掺量较少的水泥或普通硅酸盐水泥。水泥浆完全包裹骨料的表面，形成一种均匀的水泥浆膜层，并采用最小水泥用量为原则；因过大的水泥用量不仅会造成透水性的减弱、增加成本，还会造成水泥石收缩量增大，形成裂缝，使混凝土的强度反而降低。
水灰比既影响透水混凝土的强度又影响其透水性，水泥浆过于干稠，混凝土拌合物和易性太差，水泥浆不能充分包裹骨料表面，不利于提高混凝土的强度；反之，若水灰比过大，稀水泥浆可能将透水孔隙部分或全部堵死，既不利于透水，又不利于强度的提高，本技术方案水灰可比介于0.25～0.35之间。
骨灰比的大小影响骨料颗粒表面包裹的水泥浆薄厚程度以及孔隙率的多少，也就是影响透水混凝土的强度和透水性，当水泥用量一定时，增大骨灰比，骨料颗粒表面水泥浆厚度减薄，孔隙率增加，透水性提高，但强度却降低了；反之，则透水性降低，强度提高，考虑较小粒径骨料的表面积较大，为保持水泥浆体的合理厚度，小粒径骨料的骨灰比应适当小一些，本技术方案采用的骨灰比可在5.6～7.0。
1立方米混凝土所用骨料总量取骨料的紧堆密度，根据骨料的体积空隙率及胶凝材料在骨料内的填充率为25％～50％，确定水泥用量。
本发明相对于现有技术具有如下有益效果：
1.高透水性
透水地坪拥有15％-25％的孔隙，能够使透水速度达到31-52升/米/小时，远远高于最有效的降雨在最优秀的排水配置下的排出速率。
2.高承载力
经国家检测机关鉴定，透水地坪的承载力完全能够达到C20-C25混凝土的承载标准，高于一般透水砖的承载力。
3.良好的装饰效果
透水地坪拥有色彩优化配比方案，能够配合设计师独特创意，实现不同环境和个性所要求的装饰风格。这是一般透水砖很难实现的。
4.抗冻融性
透水性铺装比一般混凝土路面拥有更强的抗冻融能力，不会受冻融影响面断裂，因为它的结构本身有较大的孔隙。
5.耐用性
透水性地坪的耐用耐磨性能优于沥清，接近于普通的地坪，避免了一般透水砖存在的使用年限短，不经济等缺点。
6.高散热性
材料的密度本身较低(15-25％的空隙)降低了热储存的能力，独特的孔隙结构使得较低的地下温度传入地面从而降低整个铺装地面的温度，这些特点使透水铺装系统在吸热和储热功能方面接近于自然植被所覆的地面。
附图说明
图1是本发明方案的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
本发明的目的在于提供一种透水性混凝土及其制备方法，具体为：
1)施工前的准备
水泥：选用42.5级以上硅酸盐水泥，或矿渣水泥或快硬水泥；为了提高其强度，可掺入少量高活性混合材料，如硅灰等。
骨料：骨料的级配是决定其强度和透水性的重要指标,为了保证强度及良好的透水性能，粗骨料需采用粒径较小的单一粒级；如10～20mm。此外，对骨料自身强度、颗粒形状(针、片状含量)及含泥量等也有相应要求。
外加剂:包括高效减水剂和增强剂，两者的作用是在保持稠度或干湿度的前提下，提高颗粒间的粘结强度，进而提高透水性混凝土的整体力学性能和耐磨性能；
2)施工
1)立模：氛围分隔立模及区域立模工作，立模中须注意高度、垂直度、泛水坡度的问题。
2)搅拌：根据工程量配置机械搅拌器，机械搅拌器的一定范围内的地面处，应设置防止水和物料散落的接料设备(如方型板式斗类)，保护施工环境的卫生，减少施工后的清理工作。透水混凝土不能采用人工搅拌，采用普通混凝土搅拌机械进行搅拌，搅拌时按物料的规定比例及投料顺序将物料投入搅拌机，先将胶结料和碎石搅拌约30秒后，使其初步混合，再将规定量的水分2-3次加入继续进行搅拌约1.5-2分钟，视搅拌均匀程度，延长机械搅拌的时间，但不宜过长时间的搅拌。拌和水采用洁净的饮用水即可，单方用水量控制在80～120kg/m3；
1)施工现场须专人负责物料的配比。
(2)严格控制水灰比，即控制水的加入量，水在搅拌中分2-3次加入，不允许一次性加入。
(3)为使物料搅拌均匀，适当延长机械搅拌时间，但不宜过长。
3)运输：
透水混凝土属干性混凝土料，其初凝快，一般根据气候条件控制混合物的运输时间，运输控制在10分钟以内，运输过程中不要停留，手推车平稳；
4)摊铺、浇筑成型：
透水混凝土属干性混凝土料，其初凝快，摊铺必须及时。对于人行道面，大面积施工采用分块隔仓方式进行摊铺物料，其松铺系数为1.1，将混合物均匀摊铺在工作面上，用括尺找准平整度和控制一定的泛水度，然后平板振动器或人工捣实，捣实不宜采用高频振动器，最后用抹合拍平，抹合不能有明水；
(1)松铺系数即为物料摊铺高度高于实际高度的比，按透水混凝土的干湿度，一般采用1.1-1.15之间。
(2)平板振动器振动时间不能过长，防止过于密实，可出现离析现象。
(3)摊铺时尽量快和正确。
(4)因透水混凝土其孔隙率大，水份散失快，当天气温高于35℃时，施工时间应宜避开中午，适合在早晚进行施工。
5)养护：
透水混凝土与水泥混凝土属性类似，因此铺摊结束后，经检验标高、平整度均达到要求后，当气温较高时，为减少水分的蒸发，覆盖塑料薄膜，以保持水分，或采用洒水养护，所有养护期不得少于7d；使其在养护期内强度遂渐地提高。
洒水养护，透水混凝土在浇注后1天开始洒水养护，高温时在8小时后开始养护，但淋水时不宜用压力水直接冲淋混凝土表面，应直接从上往下淋水，透水混凝土湿养时间不少于7天；
养护时间应根据施工温度而定，一般养护期为14—21天，高温时不少于14天，低温时不少于21天，5℃以下施工，养护期不少于28天。
6)涂覆透明封闭剂：
待表面混凝土成型干燥后在3天左右，涂刷透明封闭剂，增强耐久性和美观性，防止时间过常使透水混凝土孔隙受污而堵塞孔隙。
水泥与骨料界面的粘结强度是混凝土的最薄弱环节，是决定混凝土强度的关键因素，因此水泥的活性、品种、数量的选择尤为重要。透水混凝土要采用强度较高、混合材料掺量较少的水泥或普通硅酸盐水泥。水泥浆完全包裹骨料的表面，形成一种均匀的水泥浆膜层，并采用最小水泥用量为原则；因过大的水泥用量不仅会造成透水性的减弱、增加成本，还会造成水泥石收缩量增大，形成裂缝，使混凝土的强度反而降低。
水灰比既影响透水混凝土的强度又影响其透水性，水泥浆过于干稠，混凝土拌合物和易性太差，水泥浆不能充分包裹骨料表面，不利于提高混凝土的强度；反之，若水灰比过大，稀水泥浆可能将透水孔隙部分或全部堵死，既不利于透水，又不利于强度的提高，本技术方案水灰可比介于0.25～0.35之间。
骨灰比的大小影响骨料颗粒表面包裹的水泥浆薄厚程度以及孔隙率的多少，也就是影响透水混凝土的强度和透水性，当水泥用量一定时，增大骨灰比，骨料颗粒表面水泥浆厚度减薄，孔隙率增加，透水性提高，但强度却降低了；反之，则透水性降低，强度提高，考虑较小粒径骨料的表面积较大，为保持水泥浆体的合理厚度，小粒径骨料的骨灰比应适当小一些，本技术方案采用的骨灰比可在5.6～7.0。
1立方米混凝土所用骨料总量取骨料的紧堆密度，根据骨料的体积空隙率及胶凝材料在骨料内的填充率为25％～50％，确定水泥用量。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (7)

1.一种透水性混凝土及其制备方法，其特征在于：
1)施工前的准备
水泥：选用42.5级以上硅酸盐水泥，或矿渣水泥或快硬水泥；
骨料：骨料的级配是决定其强度和透水性的重要指标,为了保证强度及良好的透水性能，粗骨料需采用粒径10～20mm。
外加剂:包括高效减水剂和增强剂，两者的作用是在保持稠度或干湿度的前提下，提高颗粒间的粘结强度，进而提高透水性混凝土的整体力学性能和耐磨性能；
2)施工
1)立模：氛围分隔立模及区域立模工作；
2)搅拌：根据工程量配置机械搅拌器，搅拌时按物料的规定比例及投料顺序将物料投入搅拌机，先将胶结料和碎石搅拌约30秒后，使其初步混合，再将规定量的水分2-3次加入继续进行搅拌约1.5-2分钟，拌和水采用洁净的饮用水即可，单方用水量控制在80～120kg/m3；
3)运输：
透水混凝土属干性混凝土料，运输控制在10分钟以内，运输过程中不停留，手推车平稳；
4)摊铺、浇筑成型：
松铺系数为1.1，将混合物均匀摊铺在工作面上，用括尺找准平整度和控制一定的泛水度，然后平板振动器或人工捣实，捣实不宜采用高频振动器，最后用抹合拍平，抹合不能有明水；
5)养护：
覆盖塑料薄膜，以保持水分，或采用洒水养护，所有养护期不得少于7d；使其在养护期内强度遂渐地提高；
洒水养护，透水混凝土在浇注后1天开始洒水养护，高温时在8小时后开始养护，透水混凝土湿养时间不少于7天；
养护时间应根据施工温度而定，养护期为14—21天，高温时不少于14天，低温时不少于21天，5℃以下施工，养护期不少于28天；
6)涂覆透明封闭剂：
待表面混凝土成型干燥后在3天，涂刷透明封闭剂，增强耐久性，防止时间过常使透水混凝土孔隙受污而堵塞孔隙。
2.如权利要求1所述的透水性混凝土及其制备方法，其特征在于：水泥浆包裹骨料的表面，形成一种均匀的水泥浆膜层。
3.如权利要求2所述的透水性混凝土及其制备方法，其特征在于：本技术方案水灰比介于0.25～0.35之间。
4.如权利要求3所述的透水性混凝土及其制备方法，其特征在于：为保持水泥浆体的厚度，小粒径骨料的骨灰比在5.6～7.0。
5.如权利要求3所述的透水性混凝土及其制备方法，其特征在于：1立方米混凝土所用骨料总量取骨料的紧堆密度，根据骨料的体积空隙率及胶凝材料在骨料内的填充率为25％～50％，确定水泥用量。
6.如权利要求5所述的透水性混凝土及其制备方法，其特征在于：为了提高其强度，掺入高活性混合材料。
7.如权利要求5所述的透水性混凝土及其制备方法，其特征在于：松铺系数即为物料摊铺高度高于实际高度的比，按透水混凝土的干湿度，采用1.1-1.15之间。
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