本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種對透水混凝土工作性能進行評價的方法。

背景技術(shù)：

一、透水混凝土的優(yōu)點及用途

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

1.補充地下水資源。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，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，同時對土壤及其中的生物進行水分補充；而天氣較為干燥時，土壤中較多的水分會通過透水混凝土蒸發(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。當聲波傳播到透水混凝土的表面的時候，會引起表面孔隙之中的空氣振動，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，輪胎紋理壓縮空氣爆破形成的噪聲強度降低。隨著城市的發(fā)展，高空建筑，飛機以及汽車所帶來的噪聲越來越多，透水混凝土在實現(xiàn)透水的同時也具有吸聲降噪的功能。

4.水體凈化和保護生物多樣性。透水混凝土能夠?qū)ν高^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其下土壤中的動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。

對透水混凝土的研究，歐美及日本等發(fā)達國家研究開展的較早，技術(shù)相對成熟。日本于上世紀70年代后期為解決“因抽取地下水而引起地基下沉”等問題，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)與孔隙率和強度的關(guān)系。透水性混凝土主要應(yīng)用在停車場、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。美國一般將透水性混凝土稱為無細集料混凝土。美國的佛羅里達，新墨西哥和猶它州已將無細集料混凝土作路面面層材料用于停車區(qū)路段，大多數(shù)工程建在佛羅里達州。目前我國城市化水平發(fā)展較快，而在城市化的發(fā)展過程中，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。這種改變帶來了一系列的生態(tài)問題，在暴雨天氣中，由于非透水性的水泥混凝土的存在，雨水會在地表聚集形成地表徑流，而地表徑流的水一般通過城市的排水系統(tǒng)進入到江河湖海中，并不能對地下水進行補充。自“海綿城市”的政策提出來以后，有關(guān)透水混凝土的研究得到了足夠的重視，在我國，透水混凝土也主要是應(yīng)用于人行道，公園，風景區(qū)，停車場等地方。

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。目前對于透水混凝土的研究主要集中在透水混凝土的強度、孔隙率和耐久性方面，而對于透水混凝土的工作性能的研究較少。而在實際的試驗和研究中發(fā)現(xiàn)，透水混凝土的強度，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硬化以后透水混凝土的強度，孔隙率和透水性有著直接的影響。實際試驗及相關(guān)的文獻均表明：當新拌透水混凝土的漿體流動性較大且水泥漿體用量較多時，在試驗室模具中成型的透水混凝土?xí)霈F(xiàn)底部封堵的情形，而在實際施工中較多的漿體會流入下層結(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度和透水性。而當新拌透水混凝土的漿體流動度太小時，由于漿體粘度過大，振動過程中不能使?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，導(dǎo)致透水混凝土強度的下降。目前透水混凝土實際施工時，通常采用簡單拍實的方法進行，如振動則漿體會流到下部，堵塞孔隙。因此新拌透水混凝土的工作性能對硬化以后透水混凝土的強度，孔隙率和耐久性有著重要的影響。尋求一種對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度和合適的漿體用量，對透水混凝土的工程應(yīng)用有著重要的指導(dǎo)意義。

三、評價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，不少研究者均認為傳統(tǒng)的普通混凝土測試坍落度來評價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，通過水泥漿體的跳桌試驗來評價漿體的流動性，從而確定透水混凝土的工作性能?；蛘咴谕杆炷恋陌韬线^程觀察單顆粒的透水混凝土的表面是否具有金屬光澤來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，并不能定量的對透水混凝土的工作性能進行表征。

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)。而跳桌法測試水泥漿體的流動度，只能夠評價水泥漿體的粘度而并沒有考慮水泥漿體的用量，因此其對于透水混凝土工作性的評價是局限的，不全面的。僅僅考慮水泥漿體的粘度對于實際施工意義不大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種評價新拌透水混凝土工作性能的裝置及方法。利用該試驗方法能夠定量的評價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不會出現(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)明的一種評價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)有四個對稱的螺絲孔；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)，對應(yīng)設(shè)置四個螺絲孔，螺栓穿過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，選用2.36mm的網(wǎng)格線間距；粗骨料的最小粒徑為5mm時，選用4.75mm的網(wǎng)格線間距；粗骨料的最小粒徑為10mm時，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，振動試驗裝置時不發(fā)生變形。

本發(fā)明所述裝置的評價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，每一層在裝入的過程中由外向內(nèi)插搗多次，使透水混凝土密實，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螺絲固定住，開啟振動臺，稱量透過網(wǎng)格的漿體質(zhì)量，依據(jù)透過的漿體質(zhì)量與裝入試驗裝置中漿體總質(zhì)量的百分比來評價透水混凝土的工作性能。

其中:

所述依據(jù)透過的漿體質(zhì)量與裝入試驗裝置中漿體總質(zhì)量的百分比來評價透水混凝土的工作性能，具體為：稱量裝入試驗裝置中的新拌透水混凝土的總質(zhì)量記為W₁，利用所設(shè)計的透水混凝土的配比中骨料與漿體的質(zhì)量比值m來計算總漿體的W_總，具體計算公式如下：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，再稱量振動以后平底圓柱筒和透過的漿體的總質(zhì)量W3，計算透過網(wǎng)格的漿體質(zhì)量W_漿＝W3-W2。

所述依據(jù)透過網(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來評價透水混凝土的工作性能，具體為：η＝W_漿/W_總；若0<η<4％時，透水混凝土的水泥漿體過干，流動性太差，不利于施工以及后期強度的增長，需要適當增加用水量來改善漿體流動度；當4％<η<10％時，透水混凝土的工作性能很好，對施工有利；而當η>10％時，透水混凝土的水泥漿體流動度過大，會造成水泥漿體流入到透水混凝土下層結(jié)構(gòu)中，需要對透水混凝土的配合比進行修改。

有益效果：本評價方法可以定量的評價新拌透水混凝土的工作性能，并對新拌透水混凝土施工和配合比設(shè)計進行有效的指導(dǎo)。利用該試驗方法能夠定量的評價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不會出現(xiàn)底部封堵的現(xiàn)象并且具有良好的工作性能。

附圖說明

圖1是透水混凝土工作性能評價的基本流程，

圖2是整個試驗裝置的結(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。

具體實施方式

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

試驗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。試驗裝置的上下兩部分通過螺絲固定在一起。試驗裝置上半底部的網(wǎng)格線用強度較高的鋼絲布成。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決定。例如：粗骨料最小粒徑為5mm，可由骨料透過邊長為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)計試驗裝置如圖2所示。

新拌透水混凝土的工作性能的評價方法(試驗流程如圖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裝置，每層由外向內(nèi)插搗10次，使透水混凝土密實，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)計的透水混凝土的配比中骨料與漿體的質(zhì)量比值m來計算總漿體的W_總。具體計算公式如下：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.先稱量試驗裝置底盤的質(zhì)量W2。組裝好試驗裝置，將試驗裝置放到混凝土振動臺上，開動振動臺2-3min，待振動臺停止后，取下試驗裝置，稱量振動以后試驗裝置底盤和透過漿體的質(zhì)量W3，計算透過的水泥漿體的質(zhì)量W_漿＝W3-W2，W_漿即為透過網(wǎng)格的漿體質(zhì)量。

5.通過透過網(wǎng)格的漿體質(zhì)量(W_漿)與裝入試驗裝置中透水混凝土所含的漿體的總質(zhì)量(W_總)的比值來評價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，透水混凝土的水泥漿體過干，流動性太差，不利于施工以及后期強度的增長，需要適當增加用水量來改善漿體流動度；當4％<η<10％時，透水混凝土的工作性能很好，對施工有利；而當η>10％時，透水混凝土的水泥漿體流動度過大，會造成水泥漿體流入到透水混凝土下層結(jié)構(gòu)中，需要對透水混凝土的配合比進行修改。

實施例：

一、試驗所用配合比及試驗結(jié)果

1.試驗所用配合比：

試驗所用原材料如表下所述，所用配合比如表1所示

表1試驗所用配合比

在該5組的配合比中為了降低其他因素對試驗結(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，通過改變水灰比來改變透水混凝土的工作性能，并對其工作性能進行評價。

2.試驗步驟及結(jié)果：

試驗步驟：

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)計的透水混凝土的配比中骨料與漿體的質(zhì)量比值m來計算總漿體的質(zhì)量W_總。具體計算公式如下：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，每層由外層向中心插搗10下。待試驗裝置的圓筒狀的內(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，組裝好試驗裝置，以上試驗要在混凝土配制完以后15min以內(nèi)完成。將試驗裝置放到混凝土振動臺上，開動振動臺振動135s。關(guān)閉振動臺，擰下螺絲將試驗裝置的上半部分移開，稱量振動以后試驗裝置底盤的和透過的漿體的總質(zhì)量W3，計算W_漿＝W3-W2。W_漿即為透過網(wǎng)格的漿體質(zhì)量。

4)依據(jù)公式η＝W_漿/W_總，計算η。在依據(jù)下表對透水混凝土的工作性能進行評價。

表2利用η判別透水混凝土工作性能

試驗結(jié)果：試驗所得的實驗結(jié)果如下表所示

表3實際試驗中的η與底部封堵之間的關(guān)系

由試驗結(jié)果可以看出：組別G4W1中η為1.3％，低于4％。在拌合的過程中水泥漿體的狀態(tài)過于干燥，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，需要依靠振動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。由上表中的底部封堵圖片可以看出該組底部不會封堵。組別G4W2和G4W3中η分別為4.4％和8.4％，介于4％和10％之間。在拌合的過程中透水混凝土具有一定的流動度，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，具有一定的流動度，在振動的過程中底部也不會出現(xiàn)底部封堵。組別G4W4和G4W5中η分別為12.8％和18.2％，大于10％。此時透水混凝土的漿體過濕，漿體的流動度過大，混凝土顆粒的表面光澤很明顯。但由于漿體的流動度較大，在振動條件下，較多的漿體會流入到透水混凝土下層結(jié)構(gòu)中，如上表中組別G4W4和G4W5所對應(yīng)的底部封堵的照片所示，該兩組的試塊在底部會聚集較多的水泥漿體，造成底部封堵的現(xiàn)象，會嚴重影響透水性，使得透水混凝土散失了其透水的功能性。而在實際工程中，較多的水泥漿體會流入到下層結(jié)構(gòu)中，造成材料的浪費和性能的降低。