本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種對(duì)透水混凝土工作性能進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法。

背景技術(shù)：

一、透水混凝土的優(yōu)點(diǎn)及用途

透水混凝土是指一種允許水流從其中透過(guò)的多孔混凝土。與普通混凝土相比較而言，透水混凝土有著如下的優(yōu)點(diǎn)：

1.補(bǔ)充地下水資源。透水混凝土及其配套的結(jié)構(gòu)使得地表的雨水可以滲透到土壤中，土壤中的雨水可以起到補(bǔ)充地下水資源的作用。而地下水在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，土壤沙漠化治理，土壤鹽漬化改善等方面有著重要的作用。

2.緩解城市內(nèi)澇。城市降雨量較大時(shí)，透水混凝土能夠有效的降低地表徑流的峰值，改善地表徑流。雨水能夠通過(guò)透水混凝土滲入土壤中，在一定程度上能夠緩解城市內(nèi)澇，同時(shí)對(duì)土壤及其中的生物進(jìn)行水分補(bǔ)充；而天氣較為干燥時(shí)，土壤中較多的水分會(huì)通過(guò)透水混凝土蒸發(fā)到地表，降低地表溫度，緩解城市熱島效應(yīng)。

3.減少城市的噪聲污染。透水混凝土由于其多孔的結(jié)構(gòu)具有吸聲的特性。當(dāng)聲波傳播到透水混凝土的表面的時(shí)候，會(huì)引起表面孔隙之中的空氣振動(dòng)，而由于摩擦和空氣的粘滯阻力作用，一部分聲能將轉(zhuǎn)化為熱能，使得聲波衰減，起到了吸收聲能的作用。而另一方面，汽車輪胎行駛在透水混凝土的路面上時(shí)，輪胎紋理壓縮空氣爆破形成的噪聲強(qiáng)度降低。隨著城市的發(fā)展，高空建筑，飛機(jī)以及汽車所帶來(lái)的噪聲越來(lái)越多，透水混凝土在實(shí)現(xiàn)透水的同時(shí)也具有吸聲降噪的功能。

4.水體凈化和保護(hù)生物多樣性。透水混凝土能夠?qū)ν高^(guò)其中的水體起到初步的凈化效果，相比較于普通的混凝土而言，透水混凝土能夠保護(hù)其下土壤中的動(dòng)植物及微生物的生存環(huán)境，保證了生態(tài)的多樣性，體現(xiàn)了自然生物環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展的要求。

對(duì)透水混凝土的研究，歐美及日本等發(fā)達(dá)國(guó)家研究開展的較早，技術(shù)相對(duì)成熟。日本于上世紀(jì)70年代后期為解決“因抽取地下水而引起地基下沉”等問(wèn)題，提出了“雨水的地下還原政策”，著手開發(fā)透水性混凝土鋪裝，并研究了透水性混凝土鋪裝材料的透水系數(shù)與孔隙率和強(qiáng)度的關(guān)系。透水性混凝土主要應(yīng)用在停車場(chǎng)、公園、人行道、住宅小區(qū)、高速公路的中央分隔帶及路肩等處。美國(guó)一般將透水性混凝土稱為無(wú)細(xì)集料混凝土。美國(guó)的佛羅里達(dá)，新墨西哥和猶它州已將無(wú)細(xì)集料混凝土作路面面層材料用于停車區(qū)路段，大多數(shù)工程建在佛羅里達(dá)州。目前我國(guó)城市化水平發(fā)展較快，而在城市化的發(fā)展過(guò)程中，非透水性的水泥混凝土路面逐漸取代了原有的綠色植被，改變了自然土壤植被及下墊層的天然可滲透屬性。這種改變帶來(lái)了一系列的生態(tài)問(wèn)題，在暴雨天氣中，由于非透水性的水泥混凝土的存在，雨水會(huì)在地表聚集形成地表徑流，而地表徑流的水一般通過(guò)城市的排水系統(tǒng)進(jìn)入到江河湖海中，并不能對(duì)地下水進(jìn)行補(bǔ)充。自“海綿城市”的政策提出來(lái)以后，有關(guān)透水混凝土的研究得到了足夠的重視，在我國(guó)，透水混凝土也主要是應(yīng)用于人行道，公園，風(fēng)景區(qū)，停車場(chǎng)等地方。

二、透水混凝土工作性能的重要性

透水水泥混凝土是一種由單級(jí)配粗骨料和膠凝材料加水混合之后配制而成的存在連續(xù)孔隙的混凝土。目前對(duì)于透水混凝土的研究主要集中在透水混凝土的強(qiáng)度、孔隙率和耐久性方面，而對(duì)于透水混凝土的工作性能的研究較少。而在實(shí)際的試驗(yàn)和研究中發(fā)現(xiàn)，透水混凝土的強(qiáng)度，透水性和耐久性都直接與透水混凝土的工作性能有關(guān)。

新拌透水混凝土的工作性能對(duì)硬化以后透水混凝土的強(qiáng)度，孔隙率和透水性有著直接的影響。實(shí)際試驗(yàn)及相關(guān)的文獻(xiàn)均表明：當(dāng)新拌透水混凝土的漿體流動(dòng)性較大且水泥漿體用量較多時(shí)，在試驗(yàn)室模具中成型的透水混凝土?xí)霈F(xiàn)底部封堵的情形，而在實(shí)際施工中較多的漿體會(huì)流入下層結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)致透水混凝土的漿體的量減少，影響透水混凝土的強(qiáng)度和透水性。而當(dāng)新拌透水混凝土的漿體流動(dòng)度太小時(shí)，由于漿體粘度過(guò)大，振動(dòng)過(guò)程中不能使?jié){體均勻包裹骨料表面，且不能夠使得透水混凝土骨料堆積的足夠密實(shí)，導(dǎo)致透水混凝土強(qiáng)度的下降。目前透水混凝土實(shí)際施工時(shí)，通常采用簡(jiǎn)單拍實(shí)的方法進(jìn)行，如振動(dòng)則漿體會(huì)流到下部，堵塞孔隙。因此新拌透水混凝土的工作性能對(duì)硬化以后透水混凝土的強(qiáng)度，孔隙率和耐久性有著重要的影響。尋求一種對(duì)新拌透水混凝土工作性能的表征方法，從而確定合適的漿體流動(dòng)度和合適的漿體用量，對(duì)透水混凝土的工程應(yīng)用有著重要的指導(dǎo)意義。

三、評(píng)價(jià)透水混凝土工作性能的傳統(tǒng)方法及局限性

目前關(guān)于新拌透水混凝土工作性能的研究較少，不少研究者均認(rèn)為傳統(tǒng)的普通混凝土測(cè)試坍落度來(lái)評(píng)價(jià)混凝土工作性能的方法并不能適用于透水混凝土。因此研究者將透水混凝土分為粗骨料和水泥漿體兩部分，通過(guò)水泥漿體的跳桌試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)漿體的流動(dòng)性，從而確定透水混凝土的工作性能?；蛘咴谕杆炷恋陌韬线^(guò)程觀察單顆粒的透水混凝土的表面是否具有金屬光澤來(lái)判斷透水混凝土的工作性能。這種方法在很大程度上依賴于人員的經(jīng)驗(yàn)，并不能定量的對(duì)透水混凝土的工作性能進(jìn)行表征。

傳統(tǒng)的判斷透水混凝土工作性能的方法有著很大的局限性。在粗骨料粒徑保持一定的條件下，透水混凝土的工作性能不僅僅與水泥漿體的粘度有關(guān)，而且與水泥漿體的用量有關(guān)。而跳桌法測(cè)試水泥漿體的流動(dòng)度，只能夠評(píng)價(jià)水泥漿體的粘度而并沒有考慮水泥漿體的用量，因此其對(duì)于透水混凝土工作性的評(píng)價(jià)是局限的，不全面的。僅僅考慮水泥漿體的粘度對(duì)于實(shí)際施工意義不大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種評(píng)價(jià)新拌透水混凝土工作性能的裝置及方法。利用該試驗(yàn)方法能夠定量的評(píng)價(jià)透水混凝土的工作性能，從而確保所制備的透水混凝土在施工時(shí)不會(huì)出現(xiàn)底部封堵的現(xiàn)象并且具有良好的工作性能。

技術(shù)方案：本發(fā)明的一種評(píng)價(jià)新拌透水混凝土工作性能的裝置由上下兩部分組成，該裝置的上部是漏底圓柱筒，該圓柱筒的底部帶有網(wǎng)格，在底部四周外側(cè)設(shè)有四個(gè)對(duì)稱的螺絲孔；該裝置下部是平底圓柱筒，其內(nèi)徑和外經(jīng)分別與該裝置上部的漏底圓柱筒相同，高度為該裝置的上部漏底圓柱筒高度的一半，且底端封口，在與上部漏底圓柱筒連接的一端外側(cè)，對(duì)應(yīng)設(shè)置四個(gè)螺絲孔，螺栓穿過(guò)該裝置上部的漏底圓柱筒和下部的平底圓柱筒，將上下兩部分固定成一體。

其中：

所述漏底圓柱筒底部帶有的網(wǎng)格，間距由所配制透水混凝土所用粗骨料的最小粒徑?jīng)Q定，即粗骨料的最小粒徑為3mm時(shí)，選用2.36mm的網(wǎng)格線間距；粗骨料的最小粒徑為5mm時(shí)，選用4.75mm的網(wǎng)格線間距；粗骨料的最小粒徑為10mm時(shí)，選用9.5mm的網(wǎng)格線間距。

所述裝置的漏底圓柱筒和平底圓柱筒筒壁由3mm厚的鋼材制成，確保在裝入透水混凝土以后，振動(dòng)試驗(yàn)裝置時(shí)不發(fā)生變形。

本發(fā)明所述裝置的評(píng)價(jià)新拌透水混凝土工作性能的方法為：將新拌透水混凝土分兩層裝入所述裝置的上半部分即漏底圓柱筒，每一層在裝入的過(guò)程中由外向內(nèi)插搗多次，使透水混凝土密實(shí)，裝滿透水混凝土后將透水混凝土的表面抹平；將所述裝置的上下兩部分通過(guò)螺絲固定住，開啟振動(dòng)臺(tái)，稱量透過(guò)網(wǎng)格的漿體質(zhì)量，依據(jù)透過(guò)的漿體質(zhì)量與裝入試驗(yàn)裝置中漿體總質(zhì)量的百分比來(lái)評(píng)價(jià)透水混凝土的工作性能。

其中:

所述依據(jù)透過(guò)的漿體質(zhì)量與裝入試驗(yàn)裝置中漿體總質(zhì)量的百分比來(lái)評(píng)價(jià)透水混凝土的工作性能，具體為：稱量裝入試驗(yàn)裝置中的新拌透水混凝土的總質(zhì)量記為W₁，利用所設(shè)計(jì)的透水混凝土的配比中骨料與漿體的質(zhì)量比值m來(lái)計(jì)算總漿體的W_總，具體計(jì)算公式如下：W_總＝1/(1+m)*W₁，其中m＝配比中骨料的質(zhì)量/(膠凝材料的質(zhì)量+水的質(zhì)量)。

所述稱量透過(guò)網(wǎng)格的漿體質(zhì)量，具體為：先稱量該裝置平底圓柱筒的質(zhì)量W2，再稱量振動(dòng)以后平底圓柱筒和透過(guò)的漿體的總質(zhì)量W3，計(jì)算透過(guò)網(wǎng)格的漿體質(zhì)量W_漿＝W3-W2。

所述依據(jù)透過(guò)網(wǎng)格的漿體質(zhì)量W_漿與裝入該裝置中透水混凝土所含的漿體的總質(zhì)量W_總的比值η來(lái)評(píng)價(jià)透水混凝土的工作性能，具體為：η＝W_漿/W_總；若0<η<4％時(shí)，透水混凝土的水泥漿體過(guò)干，流動(dòng)性太差，不利于施工以及后期強(qiáng)度的增長(zhǎng)，需要適當(dāng)增加用水量來(lái)改善漿體流動(dòng)度；當(dāng)4％<η<10％時(shí)，透水混凝土的工作性能很好，對(duì)施工有利；而當(dāng)η>10％時(shí)，透水混凝土的水泥漿體流動(dòng)度過(guò)大，會(huì)造成水泥漿體流入到透水混凝土下層結(jié)構(gòu)中，需要對(duì)透水混凝土的配合比進(jìn)行修改。

有益效果：本評(píng)價(jià)方法可以定量的評(píng)價(jià)新拌透水混凝土的工作性能，并對(duì)新拌透水混凝土施工和配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行有效的指導(dǎo)。利用該試驗(yàn)方法能夠定量的評(píng)價(jià)透水混凝土的工作性能，從而確保所制備的透水混凝土在施工時(shí)不會(huì)出現(xiàn)底部封堵的現(xiàn)象并且具有良好的工作性能。

附圖說(shuō)明

圖1是透水混凝土工作性能評(píng)價(jià)的基本流程，

圖2是整個(gè)試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，

圖3是圖2的剖視圖。

圖4是圖2的俯視圖。

圖中有：漏底圓柱筒1，網(wǎng)格2，螺栓3，平底圓柱筒4，筒壁5。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所設(shè)計(jì)的新拌透水混凝土工作性能的評(píng)價(jià)方法是基于一種自主設(shè)計(jì)的試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置具體描述如下：

試驗(yàn)裝置為圓筒狀的鋼制品，分為上下兩部分。上部是內(nèi)徑為100mm，高度為100mm，壁厚為3mm的圓柱筒，圓柱筒的底部帶有按規(guī)定排列的網(wǎng)格線。試驗(yàn)裝置的下部是內(nèi)徑為100mm，高度為50mm一端封口的圓柱形筒。試驗(yàn)裝置的上下兩部分通過(guò)螺絲固定在一起。試驗(yàn)裝置上半底部的網(wǎng)格線用強(qiáng)度較高的鋼絲布成。網(wǎng)格線的間距依據(jù)配制透水混凝土所用粗骨料的最小粒徑來(lái)決定。例如：粗骨料最小粒徑為5mm，可由骨料透過(guò)邊長(zhǎng)為4.75mm的方孔篩獲得，因此將網(wǎng)格線間距設(shè)置為4.75mm左右。粗骨料最小粒徑為3mm網(wǎng)格線的間距設(shè)置為2.36mm，最小粒徑為10mm的骨料網(wǎng)格線設(shè)置為9.5mm。

所設(shè)計(jì)試驗(yàn)裝置如圖2所示。

新拌透水混凝土的工作性能的評(píng)價(jià)方法(試驗(yàn)流程如圖1所示)，具體如下：

1.配制相應(yīng)的透水混凝土5L左右。

2.將配制好的透水混凝土分兩層裝入試驗(yàn)裝置，每層由外向內(nèi)插搗10次，使透水混凝土密實(shí)，裝滿透水混凝土后將透水混凝土的表面抹平。稱量所裝入試驗(yàn)裝置中的總新拌透水混凝土的質(zhì)量，記為W₁。利用所設(shè)計(jì)的透水混凝土的配比中骨料與漿體的質(zhì)量比值m來(lái)計(jì)算總漿體的W_總。具體計(jì)算公式如下：W_總＝1/(1+m)*W₁。m＝配比中骨料的質(zhì)量/(膠凝材料的質(zhì)量+水的質(zhì)量)。

4.先稱量試驗(yàn)裝置底盤的質(zhì)量W2。組裝好試驗(yàn)裝置，將試驗(yàn)裝置放到混凝土振動(dòng)臺(tái)上，開動(dòng)振動(dòng)臺(tái)2-3min，待振動(dòng)臺(tái)停止后，取下試驗(yàn)裝置，稱量振動(dòng)以后試驗(yàn)裝置底盤和透過(guò)漿體的質(zhì)量W3，計(jì)算透過(guò)的水泥漿體的質(zhì)量W_漿＝W3-W2，W_漿即為透過(guò)網(wǎng)格的漿體質(zhì)量。

5.通過(guò)透過(guò)網(wǎng)格的漿體質(zhì)量(W_漿)與裝入試驗(yàn)裝置中透水混凝土所含的漿體的總質(zhì)量(W_總)的比值來(lái)評(píng)價(jià)透水混凝土的工作性能，將該比值記為η，即η＝W_漿/W_總。若0<η<4％時(shí)，透水混凝土的水泥漿體過(guò)干，流動(dòng)性太差，不利于施工以及后期強(qiáng)度的增長(zhǎng)，需要適當(dāng)增加用水量來(lái)改善漿體流動(dòng)度；當(dāng)4％<η<10％時(shí)，透水混凝土的工作性能很好，對(duì)施工有利；而當(dāng)η>10％時(shí)，透水混凝土的水泥漿體流動(dòng)度過(guò)大，會(huì)造成水泥漿體流入到透水混凝土下層結(jié)構(gòu)中，需要對(duì)透水混凝土的配合比進(jìn)行修改。

實(shí)施例：

一、試驗(yàn)所用配合比及試驗(yàn)結(jié)果

1.試驗(yàn)所用配合比：

試驗(yàn)所用原材料如表下所述，所用配合比如表1所示

表1試驗(yàn)所用配合比

在該5組的配合比中為了降低其他因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響僅使用水泥，水和外加劑，所使用的骨料為石灰?guī)r，粒徑為5-10mm，水泥是P·I52.5型水泥，水為普通自來(lái)水，外加劑是上海固佳化工科技有限公司生產(chǎn)的GT-YS型木鈣類減水劑，其固含量為12.7％，外加劑摻量為水泥質(zhì)量的2.5％。試驗(yàn)中固定骨料和水泥用量之間的比值為4，即固定水泥用量不變，通過(guò)改變水灰比來(lái)改變透水混凝土的工作性能，并對(duì)其工作性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.試驗(yàn)步驟及結(jié)果：

試驗(yàn)步驟：

1)按照所列配合比先成型足夠量的透水混凝土。

2)稱量裝入上部試驗(yàn)裝置中的總的新拌透水混凝土的質(zhì)量，記為W₁。利用所設(shè)計(jì)的透水混凝土的配比中骨料與漿體的質(zhì)量比值m來(lái)計(jì)算總漿體的質(zhì)量W_總。具體計(jì)算公式如下：W_總＝1/(1+m)*W₁。m＝配比中骨料的質(zhì)量/(膠凝材料的質(zhì)量+水的質(zhì)量)。

3)先稱量試驗(yàn)裝置底盤的質(zhì)量W2，將配制好的透水混凝土分兩層裝入，每裝入一層之后用刮刀或者短棒將混凝土搗實(shí)，每層由外層向中心插搗10下。待試驗(yàn)裝置的圓筒狀的內(nèi)部完全填充了透水混凝土之后，將表面的透水混凝土顆粒刮去，并抹平表面，組裝好試驗(yàn)裝置，以上試驗(yàn)要在混凝土配制完以后15min以內(nèi)完成。將試驗(yàn)裝置放到混凝土振動(dòng)臺(tái)上，開動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)135s。關(guān)閉振動(dòng)臺(tái)，擰下螺絲將試驗(yàn)裝置的上半部分移開，稱量振動(dòng)以后試驗(yàn)裝置底盤的和透過(guò)的漿體的總質(zhì)量W3，計(jì)算W_漿＝W3-W2。W_漿即為透過(guò)網(wǎng)格的漿體質(zhì)量。

4)依據(jù)公式η＝W_漿/W_總，計(jì)算η。在依據(jù)下表對(duì)透水混凝土的工作性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表2利用η判別透水混凝土工作性能

試驗(yàn)結(jié)果：試驗(yàn)所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示

表3實(shí)際試驗(yàn)中的η與底部封堵之間的關(guān)系

由試驗(yàn)結(jié)果可以看出：組別G4W1中η為1.3％，低于4％。在拌合的過(guò)程中水泥漿體的狀態(tài)過(guò)于干燥，在水泥漿體的表面并沒有多少水漬，透水混凝土的工作性能較差，不能夠流動(dòng)，需要依靠振動(dòng)才能夠使得漿體液化，使得透水混凝土的顆粒能夠膠結(jié)起來(lái)。由上表中的底部封堵圖片可以看出該組底部不會(huì)封堵。組別G4W2和G4W3中η分別為4.4％和8.4％，介于4％和10％之間。在拌合的過(guò)程中透水混凝土具有一定的流動(dòng)度，透水混凝土的顆粒表面有較為明顯的金屬光澤，透水混凝土的施工性能較好，具有一定的流動(dòng)度，在振動(dòng)的過(guò)程中底部也不會(huì)出現(xiàn)底部封堵。組別G4W4和G4W5中η分別為12.8％和18.2％，大于10％。此時(shí)透水混凝土的漿體過(guò)濕，漿體的流動(dòng)度過(guò)大，混凝土顆粒的表面光澤很明顯。但由于漿體的流動(dòng)度較大，在振動(dòng)條件下，較多的漿體會(huì)流入到透水混凝土下層結(jié)構(gòu)中，如上表中組別G4W4和G4W5所對(duì)應(yīng)的底部封堵的照片所示，該兩組的試塊在底部會(huì)聚集較多的水泥漿體，造成底部封堵的現(xiàn)象，會(huì)嚴(yán)重影響透水性，使得透水混凝土散失了其透水的功能性。而在實(shí)際工程中，較多的水泥漿體會(huì)流入到下層結(jié)構(gòu)中，造成材料的浪費(fèi)和性能的降低。