透水性水泥混凝土的制备与应用展望

科技情报开发与经济　文章编号：１００５—６０３３（２００７）０８—０１２７—０３　ＳＣＩ－ＴＥＣＨ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ　２００７年第１７卷第８期　收稿日期：２００６—１１－３０　透水性水泥混凝士的制备与应用展望　马瑞强　，李　强２刘　兰・　（１．常州建设高等职业技术学校，江苏常州，２１３０１６；２．山西省交通工程监理公司，山西太原，０３００１２）　摘要：介绍了透水性水泥混凝土的定义，从原材料选定、配合比设计、基本性能测定　等方面阐述了制备过程，对其应用提出了展望。　关键词：透水性水泥混凝土；材料制备；性能测定　中图分类号：ＴＵ５２８．１　文献标识码：Ａ　的毛细现象不明显、较干硬、一般成型时需一定的成型压力等特点。　随着我国经济的快速发展、交通基础建设步伐加快、平整铺设的各　种道路在给人们的出行带来了极大方便的同时，具有不透水路面的道路　也给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　２透水性水泥混凝土的制备　２．１原材料的选定　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；具有不透气路面的道路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　（１）水泥。水泥的活性、品种、数量是决定混凝土强度的关键因素。所　以透水性混凝土要采用强度较高、混合材料掺量较少的硅酸盐水泥或普　通硅酸盐水泥。本实验采用江苏省常州市溧阳水泥厂生产的３２．５级普通　硅酸盐水泥，采用《公路工程水泥混凝土试验规程）（ＪＴＪ　０５３－９４）规定方　法进行水泥物理和力学性质的检测。　道路表面容易积水，降低道路的舒适性和安全性。研究透水性混凝土的制　备技术和相关性能的社会效益及意义显著，并有着广阔的应用前景。　１透水性水泥混凝土的定义　透水性混凝土一般定义为一种含有单级配的粗骨料、微量或无细骨　料．少量水泥浆的混凝土材料，通过配合设计与优化原材料性能来达到　较高强度、高透水性、无离析等工程要求。　透水性水泥混凝土是一种新型的路面结构，具有雨天路面无滞水、　无水膜，以及吸音降噪等诸多优良特性。该类型水泥混凝土的配合比采　用间断级配骨料，形成粗骨料颗粒含量多、细骨料含量适当减少、孔隙率　大的构造特点。与一般混凝土相比，它具有导热系数小、水泥用量少、水　效益评价指标体系作为投资项目效益评价的根本依据，在对项目投　（２）骨料。有资料表明，骨料粒径愈小，骨料堆积的孔隙率愈大，且颗　粒间的接触点愈多，强度偏高。为了使混凝土结构达到大孔隙率的状态，　以满足高透水性的要求．并达到一定的强度，本实验中采用粒级为２．３６　ｍｍ￣９．５　ｎｎ单一粒级的石子。采用《公路工程集料试验规程）（ＪＴＪ　０５８—　２０００）规定方法进行集料性质的检测。本实验采取不掺加细骨料的方法。　（３）水为自来水。　２．２配合比设计　２．２．１配合比设计要求　环节资金使用超过了预算的安排，审¨‘人员查出的原因是工程的流程存　在不合理，至于如何去改善工程项目的流程，相信那些基层工作者的建　议要比审计人员自己单独提出的建议要更加合理，更加充分。因此，审计　资效益的评价与审计中起着至关重要的作用，但由于目前我国行业性投　资评价指标体系大都尚未建立，有关效益审计理论还不够完善，现有的　效益审计理论又大多照搬国外的东西，真正反映我国实际、较为系统的　理论是少之又少。实践出真知，投资效益评价理论只有从实施投资效益　审计的实践中产生，才能够更好地指导将来的投资效益审计。因此，必须　重视在审计过程中的经验积累，并从经验中研究理论，逐步建立出一套　完整的，高水平的投资项目效益评价指标体系，以便于更好地指导将来　的投资效益审计，同时也是对我国经济效益审计理论方面的重要贡献。　３－３重视来自基层的建议　经济效益审计的一个必要环节就是在查出问题的同时提出相应合　理的建议。审计人员在提出审计建议时。要充分考虑来自基层的建议，因　为审计人员大都对投资项目工程的具体实施不是很熟悉，提出的审计建　议大都仅靠自己的理论知识，缺乏相应的实际经验，而那些在基层的工　人员在出具审计建议时，必须广泛地询问基层工作者的意见，然后综合　他们的建议，提出更合理、更有价值的审计建议。　３．４学习和借鉴国外先进经验　经济效益审计在中国开展还不是很久，很多理论体系尚未建立，实　务操作指南更是风毛麟角，而西方一些国家经济效益审计已经发展了大　半个世纪，各种理论体系也比较完善。因此，借鉴他们的经验，结合我国　的基本国情，探索出一条适用于我国投资效益审计的路子，对我国投资　效益审计的发展是一个很大的助推器。因而，审计部门要经常开展高层　审计论坛，邀请国外的专家教授来传授他们的经验。　（责任编辑：张红）　作者则不然，尽管他们的理论知识水平比较低，但由于他们一直工作在　基层，对工程项目比较熟悉，提出的建议也是凭自己的实践经验所得的。　第一作者简介：张小霞，女，１９７３年生，１９９６年毕业于西北农林科技　大学，会计师，中农威特生物科技股份有限公司，甘肃省兰州市城关区岩　场堡徐家坪１号周继章转，７３００４６．　比如说，政府投资一项建筑工程，审计人员在审计时发现在项目的某个　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃ　Ｂｅｎｅｆｉｔ　Ａｕｄｉｔ　ｏｎ　Ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ’Ｓ　Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　ＺＨＡＮＧ　Ｘｉａｏ－ｘｉａ，ＸＩＥ　Ｘｉａｏ－ｈｏｎｇ，ＷＵ　Ｍｅｎｇ－ｚｈｕ　ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｅｘｐｏｕｎｄｓ　ｔｈｅ　ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ　ｏｆ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｂｅｎｅｆｉｔ　ａｕｄｉｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ’Ｓ　ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ　ｉｆｅｌｄ，ａｎａｌｙｚｅｓ　ｏｎ　ｓｏｍｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｎｅｅｄｉｎｇ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｂｅｎｅｆｉｔ　ａｕｄｉｔ，ａｎｄ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄｓ　ｓｏｍｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ’Ｓ　ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ；ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｂｅｎｅｆｉｔ；ａｕｄｉｔ　１２７　维普资讯 http://www.cqvip.com

马瑞强，李　强，刘　兰透水性水泥混凝土的制备与应用展望　本刊Ｅ－ｍａｉｌ：ｂｊｂ＠ｍａｉｌ．ｓｘｉｎｆｏ．ｎｅｔ　综述　（１）满足一定的透水性要求；　（２）达到一定的空隙率；　（３）达到一定的强度要求。　２．２．２各项技术参数的确定　（１）空隙率的确定。据国内有关资料表明，路面材料的空隙率小于　４％时，基本上是不透水的；当空隙率大于１５％时，其渗水性非常好，且对　路面不会造成太大的危害。经验证明，透水性混凝土空隙率低于１５％起　不到排水作用，高于２５％易引起材料的松散，发生早期破坏。本试验确定　目标孔隙率为２０％。　（２）渗透系数的确定。渗水性混凝土路面雨天排水是横向排水，有资　２．３．２成型　图１　制备的透水性水泥混凝土试块的照片　（自左至右样号为Ｃ一１，Ｃ一２，Ｃ一３）　料表明，１３本对不同渗水方向渗透系数的比较结果认为：水平方向的渗　透系数比垂直方向约大２～３倍，这说明垂直方向渗下来的水在水平方向　是能很快排走的，关键在于垂直方向的渗透能力。本试验将透水混凝土　垂直方向的透水系数定为＞２／ｌｌｎ１］￥。　（３）强度的确定。抗压强度定为１５　ＭＰａ左右，抗折强度定为２　ＭＰａ　左右。　２．２．３配合比设计　（１）水灰比的选择。水灰比既影响透水性混凝土的强度，又影响其透　水性。如果选定的水灰比过小，水泥浆体过于干稠则不能充分包裹集料　表面，不利于透水性混凝土强度的提高；反之，水灰比过大，水泥浆可能　把透水孔隙部分或全部堵死，既不利于透水，也不利于强度的提高。本试　验拟定水灰比为０．３。　（２）集灰比的选择。根据本试验所选定的集料的粒级（２．３６　ｍｍ～９．５　ａｍ），拟定３种集灰比，分别为５：１，６：１及７：１（若集灰比过小，水泥浆量　有可能堵塞集料间的空隙，而达不到所设定的孔隙率）。通过试验结果分　析得出合理的集灰比。　（３）各材料用量的确定。透水性混凝土的配合比设计到目前为止还　没有成熟的计算方法，根据透水性混凝土所要求的孔隙率和结构特征，　可以认为１　ｍ３混凝土的外观体积由骨料堆积而成。本试验假定透水性混　凝土的密度为１　９００　ｋｇ　。　２．３试件的制备及养护　２．３．１搅拌　混凝土施工工艺是保证其质量的关键，在施工工艺中主要影响因素　是透水性混凝土的搅拌。透水性水泥混凝土配制中水泥的用量相对普通　混凝土低得多，即粗骨料表面仅由一层很薄的水泥浆层包裹。这也就削　减了水泥浆与骨料间的界面强度，而混凝土的破坏主要发生在水泥浆与　骨料间的界面处，所以如何提高水泥浆与骨料的界面黏结强度是制备透　水性混凝土的关键所在。　（１）水泥裹石法。水泥裹石法是采取先用一部分拌和水将粗骨料刷　洗干净并充分湿润，使粗骨料表面产生全方位的范德华力，再用这种集　料去撞击水泥，使充分分散的水泥颗粒均匀地吸附在其表面，这就使界　面有足够的内聚力的水泥浆与集料产生强而均匀的黏附力，从而使组成　拌和物的各粒子间的作用力充分发挥出来。　（２）透水性混凝土的搅拌。搅拌机采用５０Ｌ型强制式搅拌机。投料与　搅拌：先用水将搅拌机润湿后加入石子，再加入１０％ｆ１９水量至搅拌机中　后开动机器搅拌２Ｏ　ｓ，使石子表面均处于湿润状态。接着将所需水泥称　好后加入到搅拌机中搅拌约９０　ｓ，在搅拌机叶片的带动下，水泥均匀地　附着在石子表面。最后将剩余的拌和水一次加入到搅拌机中搅拌９０　ｓ后　出料。　（３）不同集灰比形成拌和料的外观状态分析（见图１　ｏ　Ｃ一１拌和料：　目测所有集料颗粒表面均形成水泥浆包裹层，水泥浆在集料表面形成的　包裹层较厚实。ｃ一２拌和料：目测所有集料颗粒表面均形成平滑的水泥　浆包裹层，而且包裹层有光泽、不流淌。ｃ一３拌和料：目测集料绝大多数　颗粒表面亦形成均匀的水泥浆包裹层，但水泥浆层相对前两种配比形成　的浆层较薄，有少部分不规则集料表面没有被水泥浆充分包裹住，颗粒　有部分外露。　通过对拌和料外观形态的对比分析得出：ｃ－２拌和料的性能较好，　有利于透水性混凝土的形成。　‘　１２８　因透水性混凝土拌和料为干硬性，故成型时需采用一定的成型压　力。而成型压力大小的确定要综合考虑以下方面的因素：石子的强度、透　水混凝土的空隙率。　（１）成型压力的确定。根据不同压力作用下石子的破坏情况及筛分　后的结果分析，成型压力确定为２　ＭＰａ。　（２）透水性混凝土的成型。将３种配比的透水性混凝土拌和料分别　装入边长为１５０　ｍｍ的立方体试模内（用于抗压试验）和１５０　ｍｍｘｌ５０　ｍｍｘ５５０　ｍｍ的试模中（用于抗折强度试验）。然后将试模放置于混凝土　振动台上连续振动２　ａｒｉｎ。在振动过程中不断往试模中加料，使拌和料高　出试模约５　ｉｆｌｍ。振动完毕，将试模移至混凝土抗压试验机下，准备试压　成型。采用成型压力为２　ｂｌＰａ。　（３）透水性混凝土的湿表观密度的测定。称量试模同拌和物的总质　量（精确至Ｏ．１　ｋｇ）ｍ：，再称出试模的质量ｍ。。用下式计算出透水混凝土　拌和物的表观密度：　ｐ＝（ｍｒｍＩ）／ｖ　（１）　式中，ｐ为透水混凝土拌和物表观密度，ｋｓ／ｍ　；ｍ：为试模和混凝土拌　和物总质量，ｋｇ；ｍ。为试模的质量，ｋｇ；Ｖ为试模的容积，１５０　ｍｍｘｌ５０　ｍｍｘ５５０　ｎｌ［ｎ。　测得结果为：３种配比的透水性混凝土湿表观密度分别为２ＯｌＯｋ￣ｍ　，　２　１００　ｋｇ￣ｍ３　２　２５０ｋｇ／ｍａ。　２－３－３养护　拆模后的试件编好号后，立即放人温度为２０℃±５℃、相对湿度为　９０％以上的标准养护箱中养护。试件应放在养护箱中的架子上，且试件　彼此间隔保持在１０哪一２０　ｎｌ［ｎ。　２．４测定透水性混凝土的基本性能　２．４．１透水混凝土的孔隙率测定　（１）所用仪器：透水混凝土的孔隙率的测定采用自制的一个简易的　玻璃容器，见图２。　（２）测定方法：将养护至２８天的边长为１５０　ｍｍ的立方体试件从养　护箱中取出后用干抹布擦干表面。加１Ｏ　Ｌ的水至玻璃容器内，并在玻璃　容器上做标记记录水位的位置，然后将水倒出。将试件轻轻放人容器内　后，加水至标记处，记录加入的水体积Ｖ。用下列公式计算透水混凝土的　孔隙率：　［１５０￣１５０ｘ１５０－（１０一Ｖ）］／１５０ｘ１５０ｘ１５０　（２）　（３）结果记录并分析，见表１。　表１透水性混凝土的孔隙率（％）　试件　组号　编号　Ｉ　Ⅱ　Ⅲ　平均值　Ｃ一１　１７．４　１７．６　１８．２　１７．７　Ｃ－２　２０．６　２１．Ｏ　２１．５　２１．Ｏ　Ｃ一３　２９．８　２９．３　２９．４　２９．５　从以上结果可得出结论：Ｃ一２透水性混凝土的孔隙率与所设定的目　标孔隙率最接近。　２．４．２透水混凝土的渗透性能测定　（１）实验仪器：自制一玻璃容器。容器由４片尺寸为１５０　ｍｍｘｌ５０　ｍｉｎｘ３Ｏ０　ｎｌ［ｎ玻璃用玻璃胶胶结而成的两端开口的方框，见图３。　（２）实验步骤：将试件四周用蜡封好，然后将透水仪置于试件上方，　透水仪和试件之问用半热的蜡条封好。待蜡条冷却后，向透水仪中加入　超过２０　ｃｍ刻度的水，待水面下降至１６　ｃｍ刻度时开始计时，下降至１４　维普资讯 http://www.cqvip.com

马瑞强。李　强，刘　兰透水性水泥混凝土的制备与应用展望　本刊Ｅ－ｍａｉｌ：ｂｊｂ＠ｍａｉｌ．ｓｘｉｎｆｏ．ｎｅｔ　综述　表３透水性混凝土的性能　试件’　水灰　编号　Ｃ－Ｉ　Ｃ一２　Ｃ－３　集灰　孔隙率　抗折强　抗压强　透水系数　比　５　６　７　比　Ｏ＿３　Ｏ－３　Ｏ－３　，％　１７　２１　２９　霞ｆ　ａ　度／ＭＰａ　／（ｍｍ／ｓ）　２．１５　ｌ＿９５　１．６５　１４．５　１０．６　７．５　５．５２　６．７１　７．３３　性水泥混凝土时，配制所采用的集灰比对透水性混凝土的基本性能起着　非常重要的影响。　（２）当粗骨料粒级为２．３６　ｍｍ－９．５　ｍｍ时，集灰比为６：１的配比配制　而成的透水性混凝土的各项基本性能均符合配制要求。　图２　自制的孔隙率测定仪　图３　自制的简易渗透性测定仪　ｃｎｌ再计时一次。透水系数按下式计算：　ＴＩ＝（１６０—１４０）Ｉｔ。　Ｔ￣＝１６０／ｔ２　．３应用展望　（３）　（４）　透水性水泥混凝土远期展望可以广泛应用于公路、城市道路、机场　式中，ｔ　为当水面通过试件渗漏，下降到１６　ｃｎｌ时开始计时到水面下　道路中，且使用价值较高。近期可以用于停车场、人行道、园林道路及其　他可能的工程结构，因为此类工程结构中，对混凝土的力学性能要求较　低。比如在园林道路中修建透水性水泥混凝土路面，一是可以迅速排除　地表的积水；二是可以使雨水渗入土中，补充地下水位，为园林中的树木　降至１４　ｃｎｌ时的时问；￡：为当水面通过试件渗漏，下降到１６　ｃｎｌ时开始计　时到水全部渗漏完毕时的时间。　（３）结果记录见表２。　表２透水性混凝土的渗透系数试件　组号　（ｍｍ，ｓ）　花草补充水分，减少排人河流的雨水量，降低城市防洪压力，其经济、社　会效益是明显的。　平均值　５．５２　编号　Ｃ一１　Ｉ　５－３　Ⅱ　５．６　Ⅲ　５．７　４结语　透水性水泥混凝土路面与传统的水泥混凝土路面有较大的区别，它　Ｃ－２　Ｃ－３　６．８　７．４　６．５　７．６　５．９　８．Ｏ　６．７１　７－３３　的制备和试验方法也有一些不同之处，尚需对透水性水泥混凝土的耐磨　性、抗冲击性、抗飞散性、抗冻性进行试验研究。同时，我们也可以看到透　水性水泥混凝土对于提高道路自身的吸音降噪、增加抗滑性、减轻城市　通过以上测试结果可以看出：３种不同集灰比配制成的混凝土都具　有较高的渗透系数，都满足配制要求，且随着集灰比的增大，混凝土的渗　透能力也在增大。这是因为当骨料粒径一定、水泥用量一定时，随着集灰　比的增大，集料间的空隙被水泥浆填充程度就越小，所以混凝土的渗透　能力就随着集灰比的增大而增大。　２、４Ｉ３透水混凝土强度的测定　的“热岛现象”有积极作用，具有较为显著的社会效益。当然，笔者对于透　水性水泥混凝土也仅做了一些初步的研究工作，进一步的工作尚在进行　中，可能一些没有料想到的问题或已经料想到但没有认为是主要问题的　问题，可能成为主要矛盾，这将有待于在今后的试验室和现场的试验段　中发现和解决。　参考文献　（１）抗压强度。参照建材行业标准Ｊｃ　４４６＿＿９１测定试件的抗压强度。　采用液压式混凝土压力机加压，受压面积为１５０　ｍｍｘｌ５０　ｍｍ，加荷速度　为０、３　ＭＰｄｓ一０．５　ＭＰｄｓ，抗压强度取３个试件结果的平均值。　（２）抗折强度。参照建材行业标准Ｊｃ　４４６＿＿９１测定试件的抗折强度。　抗折强度取３个试件结果的平均值。　（３）强度测试结果：ｃ一１，ｃ一２，ｃ一３的抗压强度分别为１４．５　ＭＰａ，１０．６　ＭＰａ，７．５　ＭＰａ，抗折强度分别为２、１５　ＭＰａ，１．９５　ＭＰａ，１、６５　ＭＰａ。　从以上测试结果可以得出下面结论：集灰比的增大使透水混凝土的　［１］刘兰，马瑞强、透水性水泥混凝土路面分析［Ｊ］、建筑技术开发，　２０ｏ５。３２（５）：６５－６７、　［２］Ａ・Ｍ・内维尔、混凝土的性能［Ｍ］．李囤泮，泽、北京：中国建筑工业出　版社，１９８３、　（责任编辑：刘翠玲）　第一作者简介：马瑞强，男，１９７８年９月生，１９９９年毕业于中国矿业　抗折及抗压能力都有下降的趋势。这是因为在水泥用量不变的情况下，　增大集灰比即增加了集料的用量，则包裹集料的水泥浆体就变薄，集料　与水泥石之间的黏结强度就随之降低。而透水混凝土破坏特征是集料颗　粒之间的连接点处破坏，所以随着混凝土中集灰比的增大，透水混凝土　的强度会随之下降。　２．５采用３种不同配比的透水混凝土性能对比分析　大学，工程师，常州建设高等职业技术学校，江苏省常州市，２１３０１６．　从表３中给出的各项数据可得出：　（１）在采用单一粒级的粗骨料、且不掺加细骨料的条件下配制透水　Ｔｈｅ　Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｆｏｒｅｃａｓｔ　ｏｆ　Ｐｏｒｏｕｓ　Ｃｅｍｅｎｔ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ＭＡ　Ｒｕｉ－ｑｉａｎｇ，ＬＩ　Ｑｉａｎｇ，ＬＩＵ　Ｌａｎ　ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｏｒｏｕｓ　ｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｅｘｐｏｕｎｄｓ　ｉｔｓ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｒｏｍ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｃｈｏｏｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ　ｒａｔｉｏ，ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ，ｅｔｃ．，ａｎｄ　ｌｏｏｋｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｏ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ｐｏｒｏｕｓ　ｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｍａｔｅｒｉａｌ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　１２９