CN113929364A - 一种高性能透水性混凝土制备方法及其应用 - Google Patents
一种高性能透水性混凝土制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113929364A CN113929364A CN202111180591.1A CN202111180591A CN113929364A CN 113929364 A CN113929364 A CN 113929364A CN 202111180591 A CN202111180591 A CN 202111180591A CN 113929364 A CN113929364 A CN 113929364A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- slurry
- water
- concrete
- permeable concrete
- pervious concrete
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 101
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 91
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 84
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 52
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract description 33
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 14
- GMOGICAFJFPMNS-UHFFFAOYSA-N 4-(1,4,8,11-tetrazacyclotetradec-1-ylmethyl)benzoic acid Chemical compound C1=CC(C(=O)O)=CC=C1CN1CCNCCCNCCNCCC1 GMOGICAFJFPMNS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000011380 pervious concrete Substances 0.000 claims description 86
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 43
- 229920003086 cellulose ether Polymers 0.000 claims description 22
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 19
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 18
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 14
- 229920003088 hydroxypropyl methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 9
- 235000010979 hydroxypropyl methyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 6
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 5
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 5
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- -1 carboxymethyl propyl Chemical group 0.000 claims description 3
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 3
- 239000002932 luster Substances 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 3
- 230000007480 spreading Effects 0.000 claims description 3
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims description 3
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 claims 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 45
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 8
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000007581 slurry coating method Methods 0.000 description 2
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000009189 diving Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16C—COMPUTATIONAL CHEMISTRY; CHEMOINFORMATICS; COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE
- G16C60/00—Computational materials science, i.e. ICT specially adapted for investigating the physical or chemical properties of materials or phenomena associated with their design, synthesis, processing, characterisation or utilisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00241—Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00284—Materials permeable to liquids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00241—Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00362—Friction materials, e.g. used as brake linings, anti-skid materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/0075—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for road construction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/52—Sound-insulating materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高性能透水性混凝土制备方法及其应用,其中,该制备方法的具体步骤如下:(1)确定透水性混凝土力学;(2)依据透水性混凝土的抗压强度FC,选定基体强度fC与接触区浆体总面积CTPA;(3)依据透水性混凝土的透水系数K15计算接触点数目N,进而确定骨料平均粒径;(4)根据接触区浆体总面积CTPA与接触点数目N,计算接触区浆体平均面积WT;(5)根据骨料间浆体厚度T确定目标浆体包裹层厚度TPT,进而计算浆体/骨料的比例:VP/VA;(6)基于基体强度fc,选择水泥浆体的水胶比。本发明具有提升路面的使用寿命,降低路面维护成本,丰富了基层施工效果。
Description
技术领域
本发明属于路面施工材料制备技术领域,特别涉及一种高性能透水性混凝土制备方法及其在地下水丰富路段基层的应用。
背景技术
随着我国高等级公路建设的迅猛发展,山区修建公路已经越来越普遍,结构设计力求创新,地质及水文条件也越来越复杂,例如,特长隧道或挖方路基富水段落地下水连通性较好,地下水位高,整平层、仰拱或路槽表面长期处于潮湿状态,甚至是明水流淌状态,已建成的路面大多出现了不同程度的水损坏严重病害和耐久性问题。岩石或土层的孔隙、裂隙中的水,包括上层滞水、潜水、层间水,其危害程度使路面结构层降低强度、耐久性变差,甚至影响到路面抗滑耐磨性能。
目前,路面基层如隧道仍多采用混凝土基层和设置隧底盲沟的方式,因普通混凝土是一种不透水结构,混凝土基层浇筑后,地下水容易通过施工缝冒出,影响混凝土面板施工,在地下水位较高的情况下,地下水将渗入沥青面层,造成沥青面层的水损害和耐久性降低。然而,采用传统的透水性混凝土透水性能和强度不能兼顾,一般力学性能较低,不能满足基层所要求的强度。因此,现有的透水性混凝土存在基层地下水上渗水影响路面结构层施工问题、混凝土加铺设盲沟方式,铺设面积大、铺设厚度太厚、费时费力、影响混凝土面板整体性,且盲沟在施工过程中容易堵塞和被破坏,造成排水性能下降,地下水往上渗,不适用于涌水量大、交通载荷大的高速公路路面工程,普通透水性混凝土不能满足路面基层对强度的要求等问题。
发明内容
鉴于上述问题,本发明的目的在于提供一种应用于路面基层结构的兼顾力学与透水性能的混凝土,实现其28d抗压强度达到20MPa以上,且有效孔隙率达到20±3%的高性能透水性混凝土的制备方法和应用,具有提升路面的使用寿命,降低路面维护成本,丰富了基层施工效果。
为实现上述目的,本发明提供的一种高性能透水性混凝土制备方法,其中,具体步骤如下:
(1)确定透水性混凝土力学的抗压强度FC和透水系数K15;
(2)依据透水性混凝土的抗压强度FC,选定基体强度fC与接触区浆体总面积CTPA;
(3)依据透水性混凝土的透水系数K15计算接触点数目N,进而确定骨料平均粒径;
(4)根据接触区浆体总面积CTPA与接触点数目N,计算接触区浆体平均面积WT;基于T与目标浆体包裹层厚度TPT、W与TPT、骨料平均粒径的关系,确定骨料间浆体厚度T;上述的W为骨料接触区宽度,T为骨料间浆体厚度;
(5)根据骨料间浆体厚度T确定目标浆体包裹层厚度TPT,进而计算浆体/骨料的比例:VP/VA;
(6)基于基体强度fc,选择水泥浆体的水胶比;根据浆体包裹层厚度 TPT确定外加剂掺量,确保最大包裹层厚度MPCT>TPT,最终确定透水性混凝土浆体组成。
在一些实施方式中,步骤(2)和(3)确定了透水性混凝土骨架结构与力学性能关系;步骤(4)确定了透水性混凝土骨架结构参数间的关系;步骤(6)确定了水泥浆体流变性能与MPCT的关系。
在一些实施方式中,骨架结构与透水混凝土抗压强度FC的关系:
Fc=(φ′dfc-ψ′d)ln(CTPA-0.0573)
上述式中φ′d、ψ′d为常数,与该龄期基体强度有关;
同理,骨架结构参数与透水系数K15的关系可描述为:
上述式中P0主要取决于骨料堆积孔隙率,α与CTPA与平面浆体总面积的比例有关。
在一些实施方式中,为保证所述的高性能透水性混凝土配合比设计方法的准确性和可重复性,必须根据骨料粒形对骨架结构参数设计方法进行修正。由此,考虑到工程所用实际骨料的偏差,骨架结构发生变化,影响了透水系数和抗压强度等指标,降低了设计方法的适用性与可靠性,从而提出对骨料的球形度进行修正。
在一些实施方式中,针对所述的骨料,在确定透水性混凝土力学性能和透水性能后,依据透水性混凝土骨架结构参数的配合比设计方法得到基体强度fc、接触区浆体总面积CTPA及接触点数目N,继而确定骨料间浆体厚度T与接触区宽度W;之后,依据骨料粒形度修正上述骨架结构参数,得到修正后的接触点数目N*、接触区宽度W*和骨料间浆体厚度T*,进而通过T*确定目标包裹层厚度TPT,计算浆体与骨料的比例VP/VA。在确保浆体最大包裹层厚度MPCT>TPT的前提下确定透水性混凝土的配合比。
在一些实施方式中,通过添加纤维素醚到所述的透水性混凝土浆体内改善了透水性混凝土浆体稳定性,延缓了水泥浆体凝结时间,延长了透水性混凝土铺装时间。由此,透水混凝土在实际工程应用中需考虑其工作性能,提升包裹于骨料的水泥浆体随时间变化的稳定性,从而确保透水混凝土在实际应用过程中的力学性能和透水性能,通过添加两组不同掺量的纤维素醚对透水混凝土流变性能调控,增大浆体稠度,获取更大的目标浆体包裹层(TPT)。纤维素醚改善透水混凝土淌浆堵孔,保证透水性能。通过透水混凝土添加纤维素醚拌和后观察,静置80min后透水混凝土的状态,与没有添加纤维素醚相比,当掺量为1.2‰,混凝土强度提高了约20%。通过添加纤维素醚对透水混凝土工作性能进行调控,改善透水混凝土浆体流淌堵孔情况和提高静止80min和120min后混凝土的强度,有利于现场长距离、大规模施工
另一目的是提供一种高性能透水性混凝土,其中,该混凝土包括10-20 mm的骨料粒径、1650kg·m-3的骨料、0-2‰的HPMC掺量、388.9kg·m-3的水泥、72.5kg·m-3的水、7.154kg·m-3的减水剂,及0-0.778kg·m-3的HPMC。由此,透水性混凝土以其一定的孔隙率取得工程结构具有排水、渗水、吸音、抗滑、降噪等效果。透水混凝土的7d抗压强度随浆体包裹层厚度(TPT)的增大而有所提升,而透水系数和有效孔隙率均随(TPT)的增大而减小。透水混凝土取消原材料用砂,有利于资源节约和环境保护。透水性混凝土路面基层,具有良好的透水性、承载能力、抗冻融能力。
在一些实施方式中,HPMC掺量为0‰或者1.2‰或者2‰;所述的HPMC 为0或者0.467kg·m-3或者0.778kg·m-3。
另一目的是提供一种高性能透水性混凝土的工艺流程,其中,具体步骤如下:
(1)原材料的选定及准备,水泥选用普通425水泥;骨料采用粒径范围10-20mm,外加剂宜选用高性能减水剂,减水剂的减水率宜大于30%;采用纤维素醚作为缓凝剂和增稠剂,粘度为400mPa·s的羟甲基丙基纤维素醚;
(2)测试骨料球形度,对配合比骨架结构参数进行修正;考虑到工程所用实际骨料的偏差,骨架结构发生变化,影响了透水系数和抗压强度等指标,降低了设计方法的适用性与可靠性,从而提出对骨料的球形度进行修正
(3)添加纤维素醚;
(4)测试浆体的屈服应力与表观粘度,对浆体扩展度、流变性能进行测定;
(5)进行透水混凝土试件的制备:原材料的拌和试件成型,及试件养护。由此,在底部富水段落上通过对透水混凝土进行摊铺、碾压、养护等施工工艺,充分发挥透水混凝土多孔隙的特点,将底部冒水排出至两侧侧式暗沟,保持基层表面干燥,保证上部路面施工质量,同时可减少底层盲沟施工工序,加快施工进度
另一目的是提供一种高性能透水性混凝土的应用,其中,具体步骤如下:
(1)控制基层标高及宽度,在整平层上拉钢丝线,保证透水混凝土的松铺系数控制在1.1-1.15之间;用16#槽钢作为定型边模板,模板顶面为该处基层标高,严格控制其摊铺标高;模板需安装牢固,接头紧密平顺,不得有离缝、前后错茬、高低错台等现象;路基表面较为干燥,透水混凝土为干硬性混凝土,应将地面洒水保湿;
(2)选择符合要求的原材料并严格把控质量,施工前尽可能降低骨料含水率,这样可以良好的控制混凝土的水胶比,同时严格按照施工配合比准确上料计量;
(3)拌和站采用施工分步投料法,透水混凝土拌合制备过程用时相对于普通混凝土较长;新拌透水混凝土的状态,碎石表面包裹着具有金属光泽的水泥浆体,可拉丝、具有较强的粘性,碎石表面的浆体不至于流淌下来,恰好包裹于碎石表面;
(4)为保证和实际铺装过程中的压力接近,透水混凝土试件的制备分两层成型尺寸为100mm×100mm×100mm和150mm×150mm×150mm透水混凝土试件,抹平透水混凝土表面并填补空隙,施加0.5MPa成型压力稳压50s;脱模后置于20±1℃、相对湿度大于90%的环境中养护24h,拆模后置于饱和石灰水中养护;
(5)从现场出料到铺装现场,根据运输车装料量,控制其等待时长为 15-40min,装完料后需用卡车上自带篷布遮盖,避免透水混凝土水分散失;施工运输过程中,应尽可能控制在15min内达到铺装现场,并在隧道洞内等待,避免太阳直射,保证透水混凝土工作性能和施工连续性;
(6)透水混凝土的摊铺过程中应该考虑到施工的天气情况,避免高温环境造成混凝土的硬化;透水混凝土经运输车到达施工现场后,由运输车卸料倒入摊铺机进料口,透水混凝土原料被摊铺机的刮料板传送至螺旋布料器,螺旋布料器将混合料沿全宽方向摊开,摊铺机夯实锤采用中等功率;摊铺机前进速度为1m/min;为保证铺装的连续,摊铺机速度可根据透水混凝土的状态进行调整;
(7)摊铺路面经夯实锤振实后用线压力为15kg/cm左右的压路机进行碾压1-2次;
(8)透水混凝土摊铺后,立即养生覆膜,并用沙包压住膜边缘,防止表面水分蒸发过快;洒水养护28天后开放。
本发明的有益效果是,提供一种28d抗压强度达到20MPa以上的高性能透水混凝土,且有效孔隙率达到20±3%的透水混凝土,兼顾高强、高透水性能,可将其作为基层(如隧道排水层)既可以发挥基层承载的能力,又能起到排水的作用。从一定程度上讲,简化了路基排水层的施工,而且提升路面的使用寿命,降低路面维护成本。从目前发展的趋势,透水混凝土在工程应用比例已越来越大。随着透水混凝土质量和性能的不断改进,透水混凝土的应用领域必将进一步拓展,这对于未来社会节能减排发展具有重大意义。具有兼顾力学与透水性能,简化了路基排水层的施工,而且提升路面的使用寿命,降低路面维护成本,丰富了基层施工技术,还有广泛的推广价值。
附图说明
图1为本发明中透水混凝土的骨架结构示意图;
图2为本发明高性能透水混凝土配合比设计的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对发明作进一步详细的说明。
一种高性能透水性混凝土制备方法,具体步骤如下:(1)确定透水性混凝土力学的抗压强度FC和透水系数K15;(2)依据透水性混凝土的抗压强度FC,选定基体强度fC与接触区浆体总面积CTPA;(3)依据透水性混凝土的透水系数K15计算接触点数目N,进而确定骨料平均粒径;(4)根据接触区浆体总面积CTPA与接触点数目N,计算接触区浆体平均面积WT;基于T与目标浆体包裹层厚度TPT、W与TPT、骨料平均粒径的关系,确定骨料间浆体厚度T;上述的W为骨料接触区宽度,T为骨料间浆体厚度;(5)根据骨料间浆体厚度T确定目标浆体包裹层厚度TPT,进而计算浆体/骨料的比例:VP/VA;(6)基于基体强度fc,选择水泥浆体的水胶比;根据浆体包裹层厚度TPT确定外加剂掺量,确保最大包裹层厚度MPCT>TPT,最终确定透水性混凝土浆体组成。在一些实施方式中,步骤(2)和(3)确定了透水性混凝土骨架结构与力学性能关系;步骤(4)确定了透水性混凝土骨架结构参数间的关系;步骤(6)确定了水泥浆体流变性能与MPCT的关系。骨架结构与透水混凝土抗压强度FC的关系:
Fc=(φ′dfc-ψ′d)ln(CTPA-0.0573)
上述式中φ′d、ψ′d为常数,与该龄期基体强度有关;
同理,骨架结构参数与透水系数K15的关系可描述为:
上述式中P0主要取决于骨料堆积孔隙率,α与CTPA与平面浆体总面积的比例有关。
为保证所述的高性能透水性混凝土配合比设计方法的准确性和可重复性,必须根据骨料粒形对骨架结构参数设计方法进行修正。由此,考虑到工程所用实际骨料的偏差,骨架结构发生变化,影响了透水系数和抗压强度等指标,降低了设计方法的适用性与可靠性,从而提出对骨料的球形度进行修正。针对所述的骨料,在确定透水性混凝土力学性能和透水性能后,依据透水性混凝土骨架结构参数的配合比设计方法得到基体强度fc、接触区浆体总面积CTPA及接触点数目N,继而确定骨料间浆体厚度T与接触区宽度W;之后,依据骨料粒形度修正上述骨架结构参数,得到修正后的接触点数目N*、接触区宽度W*和骨料间浆体厚度T*,进而通过T*确定目标包裹层厚度TPT,计算浆体与骨料的比例VP/VA。在确保浆体最大包裹层厚度MPCT>TPT的前提下确定透水性混凝土的配合比。通过添加纤维素醚到所述的透水性混凝土浆体内改善了透水性混凝土浆体稳定性,延缓了水泥浆体凝结时间,延长了透水性混凝土铺装时间。由此,透水混凝土在实际工程应用中需考虑其工作性能,提升包裹于骨料的水泥浆体随时间变化的稳定性,从而确保透水混凝土在实际应用过程中的力学性能和透水性能,通过添加两组不同掺量的纤维素醚对透水混凝土流变性能调控,增大浆体稠度,获取更大的目标浆体包裹层(TPT)。纤维素醚改善透水混凝土淌浆堵孔,保证透水性能。通过透水混凝土添加纤维素醚拌和后观察,静置80min后透水混凝土的状态,与没有添加纤维素醚相比,当掺量为1.2 ‰,混凝土强度提高了约20%。通过添加纤维素醚对透水混凝土工作性能进行调控,改善透水混凝土浆体流淌堵孔情况和提高静止80min和120min 后混凝土的强度,有利于现场长距离、大规模施工。
如图1所示,一种高性能透水性混凝土,该混凝土包括10-20mm的骨料粒径、1650kg·m-3的骨料、0-2‰的HPMC掺量、388.9kg·m-3的水泥、72.5kg·m-3的水、7.154kg·m-3的减水剂,及0-0.778kg·m-3的HPMC。由此,透水性混凝土以其一定的孔隙率取得工程结构具有排水、渗水、吸音、抗滑、降噪等效果。透水混凝土的7d抗压强度随浆体包裹层厚度(TPT) 的增大而有所提升,而透水系数和有效孔隙率均随(TPT)的增大而减小。透水混凝土取消原材料用砂,有利于资源节约和环境保护。透水性混凝土路面基层,具有良好的透水性、承载能力、抗冻融能力。HPMC掺量为0‰或者1.2‰或者2‰;所述的HPMC为0或者0.467kg·m-3或者0.778 kg·m-3。
如图2所示,一种高性能透水性混凝土的工艺流程,具体步骤如下:
(1)原材料的选定及准备,水泥选用普通425水泥;骨料采用粒径范围10-20mm,外加剂宜选用高性能减水剂,减水剂的减水率宜大于30%;采用纤维素醚作为缓凝剂和增稠剂,粘度为400mPa·s的羟甲基丙基纤维素醚;(2)测试骨料球形度,对配合比骨架结构参数进行修正;考虑到工程所用实际骨料的偏差,骨架结构发生变化,影响了透水系数和抗压强度等指标,降低了设计方法的适用性与可靠性,从而提出对骨料的球形度进行修正。
(3)添加纤维素醚;(4)测试浆体的屈服应力与表观粘度,对浆体扩展度、流变性能进行测定;(5)进行透水混凝土试件的制备:原材料的拌和试件成型,及试件养护。由此,在底部富水段落上通过对透水混凝土进行摊铺、碾压、养护等施工工艺,充分发挥透水混凝土多孔隙的特点,将底部冒水排出至两侧侧式暗沟,保持基层表面干燥,保证上部路面施工质量,同时可减少底层盲沟施工工序,加快施工进度。
一种高性能透水性混凝土的应用,其中,具体步骤如下:(1)控制基层标高及宽度,在整平层上拉钢丝线,保证透水混凝土的松铺系数控制在1.1-1.15之间;用16#槽钢作为定型边模板,模板顶面为该处基层标高,严格控制其摊铺标高;模板需安装牢固,接头紧密平顺,不得有离缝、前后错茬、高低错台等现象;路基表面较为干燥,透水混凝土为干硬性混凝土,应将地面洒水保湿;(2)选择符合要求的原材料并严格把控质量,施工前尽可能降低骨料含水率,这样可以良好的控制混凝土的水胶比,同时严格按照施工配合比准确上料计量;(3)拌和站采用施工分步投料法,透水混凝土拌合制备过程用时相对于普通混凝土较长;新拌透水混凝土的状态,碎石表面包裹着具有金属光泽的水泥浆体,可拉丝、具有较强的粘性,碎石表面的浆体不至于流淌下来,恰好包裹于碎石表面;(4)为保证和实际铺装过程中的压力接近,透水混凝土试件的制备分两层成型尺寸为 100mm×100mm×100mm和150mm×150mm×150mm透水混凝土试件,抹平透水混凝土表面并填补空隙,施加0.5MPa成型压力稳压50s;脱模后置于 20±1℃、相对湿度大于90%的环境中养护24h,拆模后置于饱和石灰水中养护;(5)从现场出料到铺装现场,根据运输车装料量,控制其等待时长为15-40min,装完料后需用卡车上自带篷布遮盖,避免透水混凝土水分散失;施工运输过程中,应尽可能控制在15min内达到铺装现场,并在隧道洞内等待,避免太阳直射,保证透水混凝土工作性能和施工连续性;(6) 透水混凝土的摊铺过程中应该考虑到施工的天气情况,避免高温环境造成混凝土的硬化;透水混凝土经运输车到达施工现场后,由运输车卸料倒入摊铺机进料口,透水混凝土原料被摊铺机的刮料板传送至螺旋布料器,螺旋布料器将混合料沿全宽方向摊开,摊铺机夯实锤采用中等功率;摊铺机前进速度为1m/min;为保证铺装的连续,摊铺机速度可根据透水混凝土的状态进行调整;(7)摊铺路面经夯实锤振实后用线压力为15kg/cm左右的压路机进行碾压1-2次;(8)透水混凝土摊铺后,立即养生覆膜,并用沙包压住膜边缘,防止表面水分蒸发过快;洒水养护28天后开放。
一种28d抗压强度达到20MPa以上的高性能透水混凝土,且有效孔隙率达到20±3%的透水混凝土,兼顾高强、高透水性能,可将其作为基层(如隧道排水层)既可以发挥基层承载的能力,又能起到排水的作用。从一定程度上讲,简化了路基排水层的施工,而且提升路面的使用寿命,降低路面维护成本。从目前发展的趋势,透水混凝土在工程应用比例已越来越大。随着透水混凝土质量和性能的不断改进,透水混凝土的应用领域必将进一步拓展,这对于未来社会节能减排发展具有重大意义。具有兼顾力学与透水性能,简化了路基排水层的施工,而且提升路面的使用寿命,降低路面维护成本,丰富了基层施工技术,还有广泛的推广价值。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高性能透水性混凝土制备方法,其中,具体步骤如下:
(1)确定透水性混凝土力学的抗压强度FC和透水系数K15;
(2)依据透水性混凝土的抗压强度FC,选定基体强度fC与接触区浆体总面积CTPA;
(3)依据透水性混凝土的透水系数K15计算接触点数目N,进而确定骨料平均粒径;
(4)根据接触区浆体总面积CTPA与接触点数目N,计算接触区浆体平均面积WT;基于T与目标浆体包裹层厚度TPT、W与TPT、骨料平均粒径的关系,确定骨料间浆体厚度T;上述的W为骨料接触区宽度,T为骨料间浆体厚度;
(5)根据骨料间浆体厚度T确定目标浆体包裹层厚度TPT,进而计算浆体/骨料的比例:VP/VA;
(6)基于基体强度fc,选择水泥浆体的水胶比;根据浆体包裹层厚度TPT确定外加剂掺量,确保最大包裹层厚度MPCT>TPT,最终确定透水性混凝土浆体组成。
2.根据权利要求1所述的一种高性能透水性混凝土制备方法,其特征在于,
步骤(2)和(3)确定了透水性混凝土骨架结构与力学性能关系;
步骤(4)确定了透水性混凝土骨架结构参数间的关系;
步骤(6)确定了水泥浆体流变性能与MPCT的关系。
4.根据权利要求1所述的一种高性能透水性混凝土制备方法,其特征在于,为保证所述的高性能透水性混凝土配合比设计方法的准确性和可重复性,必须根据骨料粒形对骨架结构参数设计方法进行修正。
5.根据权利要求2所述的一种高性能透水性混凝土制备方法,其特征在于,针对所述的骨料,在确定透水性混凝土力学性能和透水性能后,依据透水性混凝土骨架结构参数的配合比设计方法得到基体强度fc、接触区浆体总面积CTPA及接触点数目N,继而确定骨料间浆体厚度T与接触区宽度W;
之后,依据骨料粒形度修正上述骨架结构参数,得到修正后的接触点数目N*、接触区宽度W*和骨料间浆体厚度T*,进而通过T*确定目标包裹层厚度TPT,计算浆体与骨料的比例(VP/VA);在确保浆体最大包裹层厚度MPCT>TPT的前提下确定透水性混凝土的配合比。
6.根据权利要求1所述的一种高性能透水性混凝土制备方法,其特征在于,通过添加纤维素醚到所述的透水性混凝土浆体内改善了透水性混凝土浆体稳定性,延缓了水泥浆体凝结时间,延长了透水性混凝土铺装时间。
7.一种高性能透水性混凝土,其中,该混凝土包括10-20mm的骨料粒径、1650kg·m-3的骨料、0-2‰的HPMC掺量、388.9kg·m-3的水泥、72.5kg·m-3的水、7.154kg·m-3的减水剂,及0-0.778kg·m-3的HPMC。
8.根据权利要求7所述的一种高性能透水性混凝土,其特征在于,所述的HPMC掺量为0‰或者1.2‰或者2‰;所述的HPMC为0或者0.467kg·m-3或者0.778kg·m-3。
9.一种高性能透水性混凝土的工艺流程,其中,具体步骤如下:
(1)原材料的选定及准备,水泥选用普通425水泥;骨料采用粒径范围10-20mm,外加剂宜选用高性能减水剂,减水剂的减水率宜大于30%;采用纤维素醚作为缓凝剂和增稠剂,粘度为400mPa·s的羟甲基丙基纤维素醚;
(2)测试骨料球形度,对配合比骨架结构参数进行修正;
(3)添加纤维素醚;
(4)测试浆体的屈服应力与表观粘度,对浆体扩展度、流变性能进行测定;
(5)进行透水混凝土试件的制备:原材料的拌和试件成型,及试件养护。
10.一种高性能透水性混凝土的应用,其中,具体步骤如下:
(1)控制基层标高及宽度,在整平层上拉钢丝线,保证透水混凝土的松铺系数控制在1.1-1.15之间;用16#槽钢作为定型边模板,模板顶面为该处基层标高,严格控制其摊铺标高;模板需安装牢固,接头紧密平顺,不得有离缝、前后错茬、高低错台等现象;路基表面较为干燥,透水混凝土为干硬性混凝土,应将地面洒水保湿;
(2)选择符合要求的原材料并严格把控质量,施工前尽可能降低骨料含水率,这样可以良好的控制混凝土的水胶比,同时严格按照施工配合比准确上料计量;
(3)拌和站采用施工分步投料法,透水混凝土拌合制备过程用时相对于普通混凝土较长;新拌透水混凝土的状态,碎石表面包裹着具有金属光泽的水泥浆体,可拉丝、具有较强的粘性,碎石表面的浆体不至于流淌下来,恰好包裹于碎石表面;
(4)为保证和实际铺装过程中的压力接近,透水混凝土试件的制备分两层成型尺寸为100mm×100mm×100mm和150mm×150mm×150mm透水混凝土试件,抹平透水混凝土表面并填补空隙,施加0.5MPa成型压力稳压50s;脱模后置于20±1℃、相对湿度大于90%的环境中养护24h,拆模后置于饱和石灰水中养护;
(5)从现场出料到铺装现场,根据运输车装料量,控制其等待时长为15-40min,装完料后需用卡车上自带篷布遮盖,避免透水混凝土水分散失;施工运输过程中,应尽可能控制在15min内达到铺装现场,并在隧道洞内等待,避免太阳直射,保证透水混凝土工作性能和施工连续性;
(6)透水混凝土的摊铺过程中应该考虑到施工的天气情况,避免高温环境造成混凝土的硬化;透水混凝土经运输车到达施工现场后,由运输车卸料倒入摊铺机进料口,透水混凝土原料被摊铺机的刮料板传送至螺旋布料器,螺旋布料器将混合料沿全宽方向摊开,摊铺机夯实锤采用中等功率;摊铺机前进速度为1m/min;为保证铺装的连续,摊铺机速度可根据透水混凝土的状态进行调整;
(7)摊铺路面经夯实锤振实后用线压力为15kg/cm左右的压路机进行碾压1-2次;
(8)透水混凝土摊铺后,立即养生覆膜,并用沙包压住膜边缘,防止表面水分蒸发过快;洒水养护28天后开放。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111180591.1A CN113929364A (zh) | 2021-10-11 | 2021-10-11 | 一种高性能透水性混凝土制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111180591.1A CN113929364A (zh) | 2021-10-11 | 2021-10-11 | 一种高性能透水性混凝土制备方法及其应用 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113929364A true CN113929364A (zh) | 2022-01-14 |
Family
ID=79278142
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111180591.1A Pending CN113929364A (zh) | 2021-10-11 | 2021-10-11 | 一种高性能透水性混凝土制备方法及其应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113929364A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115536335A (zh) * | 2022-09-27 | 2022-12-30 | 保利长大工程有限公司 | 一种用于路肩滑模施工的多孔混凝土及其配合比设计方法 |
CN115928525A (zh) * | 2022-09-21 | 2023-04-07 | 保利长大工程有限公司 | 隧道多孔混凝土透水基层修筑方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108169463A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-06-15 | 华南理工大学 | 一种基于浆体流变的透水混凝土工作性能的检测方法 |
CN109305781A (zh) * | 2018-09-13 | 2019-02-05 | 华南理工大学 | 一种基于骨架结构的高强、高透水混凝土配合比设计方法 |
CN112501976A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-03-16 | 中交三公局第三工程有限公司 | 高强度非机动车道透水混凝土施工方法 |
-
2021
- 2021-10-11 CN CN202111180591.1A patent/CN113929364A/zh active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108169463A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-06-15 | 华南理工大学 | 一种基于浆体流变的透水混凝土工作性能的检测方法 |
CN109305781A (zh) * | 2018-09-13 | 2019-02-05 | 华南理工大学 | 一种基于骨架结构的高强、高透水混凝土配合比设计方法 |
CN112501976A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-03-16 | 中交三公局第三工程有限公司 | 高强度非机动车道透水混凝土施工方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
杨东来等: "高速公路隧道排水层专用透水混凝土的制备及其铺装工艺研究", 《广东建材》 * |
高梦秋等: "黏度对HPMC透水混凝土性能及施工温度的影响", 《混凝土与水泥制品》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115928525A (zh) * | 2022-09-21 | 2023-04-07 | 保利长大工程有限公司 | 隧道多孔混凝土透水基层修筑方法 |
CN115536335A (zh) * | 2022-09-27 | 2022-12-30 | 保利长大工程有限公司 | 一种用于路肩滑模施工的多孔混凝土及其配合比设计方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104402339B (zh) | 透水混凝土的施工方法 | |
CN101293763B (zh) | 透水性混凝土及路面施工方法 | |
CN113929364A (zh) | 一种高性能透水性混凝土制备方法及其应用 | |
CN106759126B (zh) | 一种边坡支护排水渠的施工方法 | |
CN204875416U (zh) | 一种透水路面结构 | |
CN110184872A (zh) | 一种季节性冻土区路基结构及其施工方法 | |
CN111549608A (zh) | 基层、面层可连续摊铺的抗车辙路面铺装方法 | |
CN107827409A (zh) | 一种透水道路及其施工方法 | |
CN108059476A (zh) | 一种透水性混凝土及其制备方法 | |
CN106278005B (zh) | 无机系透水混凝土及其施工工艺和应用 | |
CN111118999A (zh) | 城市交叉路口、公交站及公交专用道的道路结构 | |
CN110128070A (zh) | 级配碎石灌入式半柔性复合路面混合料及路面施工方法 | |
CN207537972U (zh) | 胶凝砂砾石坝防渗排水*** | |
CN111304994B (zh) | 应用于沥青路面维修的半柔性功能组合结构恢复层 | |
CN112501976A (zh) | 高强度非机动车道透水混凝土施工方法 | |
CN112049445A (zh) | 一种混凝土季节性施工养护工艺 | |
CN111549603A (zh) | 一种考虑水荷载耦合的人行道路面及其施工方法 | |
CN105421189A (zh) | 具有透水挡墙的道路结构 | |
CN213115347U (zh) | 一种防潮地面 | |
KR910006894B1 (ko) | 고투수성을 지닌 시멘트 콘크리이트 구축물의 제조법 | |
CN113718584A (zh) | 一种透水道路施工方法 | |
CN111535323B (zh) | 一种全断面准三级配长龄期碾压混凝土施工方法 | |
CN115893936B (zh) | 灌注式大厚度水稳碎石基层及其铺装方法 | |
CN108677643B (zh) | 一种不产生裂纹、不需设置胀缩缝的碾压混凝土复合路面及其制备方法 | |
CN108570899A (zh) | 一种道路路面基层结构 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20220728 Address after: 528400 room 409-01, 4th floor, building C, innovation center plant, Xiangshan Avenue, Cuiheng New District, Zhongshan City, Guangdong Province (residence declaration) Applicant after: Changda Municipal Engineering (Guangdong) Co.,Ltd. Address before: 510000 No. 942 Guangzhou Avenue Center, Tianhe District, Guangzhou City, Guangdong Province Applicant before: Poly Changda Engineering Co., Ltd. |
|
TA01 | Transfer of patent application right | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220114 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |