透水性混凝土路面性能综述.pdf
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1、2 0 1 3 年 8 月第 8 期 城 市道桥 与防洪 道路交通 5 5 透水性混凝土路面性能综述 刘 丹 丹 ( 贵州省城乡规划设计研究院, 贵州贵阳 5 5 00) 摘 要: 该文以透水性混凝土的强度性能与透水性能为探讨对象 , 着重介绍了集料性能、 水灰比、 灰集比及孔隙率等因素对这两 大性能的影响, 可供同行参考。 关键词: 透水性能混凝土路面; 强度 ; 透水性; 影响因素 中图 分类 号 : U 4 1 6 2 1 6 文 献标 识码 : E 文章 编号 : 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 3) 0 8 005 5 一 o 4 0前言 透 水性 混凝 土是 由特
2、定级 配 的骨料 、水 泥 、 水 、外加剂和掺合料等按特定 比例经特殊工艺制 成的具有连续孔隙的多孔混凝土,是一种新型生 态环保型建筑材料。 在 目前全球变暖,极端气候出现频率逐渐频 繁的大背景下,透水混凝土在城市中的应用能够 有效保护节 约水资源 、 缓 解城市“ 热岛效应 ” 、 并且 起到吸声降噪的作用,因而具有广泛的应用前景 和研究价值。欧美、 日韩等一些发达国家对透水混 凝土的研究与开发较早, 在道路工程、 园林工程和 环境工程 等多个 领域 已经得到应用并且 取得 了 良 好 的环境 和生态效果 。 1 研究的目的和意义 随着 中国城市化进 程的不断推进 ,城市规模 收稿 日期
3、: 2 0 1 3 0 5 1 0 作者简介: 刘丹丹( 1 9 8 0 一 ) , 女, 江苏人, 工程师, 从事市政道 路工程设计工作。 不断扩大 , 城市建设水平、 现代化程度不断提高 , 但与此同时人 口剧增 、 资源锐减 、 环境污染 、 生态 失衡等问题也越来越严重地显现出来。 城市的建设使得原有的有植被覆盖的土壤和 空旷的荒地等天然地表不断被建筑物及水泥、 沥 青 、 砖石等非透水性硬化地面取代 , 从而改变了自 然地表层的天然可渗透属性。 在城 市建设 中 ,我 国的大多数城 市路 面基本 上都选择石板 材 、混凝 土或水 泥砖 等硬化材料铺 设 , 硬化路面虽然整齐耐用, 但
4、自然降水对地下水 的补充完全被阻断,在依赖地下水作为饮用水源 的城市 , 会使下降的地下水位难以回升, 逐渐形成 地质学上的“ 漏斗型” 地下水位, 引发地面下降; 同 时不透水地面铺装降雨时雨水是先通过地面的排 水坡度或地表明沟排人下水道 ,雨水在进入下水 道前要经过较长距离的地表径流才能进入城市地 下排水系统 。该过程使最初相对清 洁的雨水溶 人 大量 的城市地表污染物 ,这种径流过程 中产生 的 二次污染 ,通过城市排水系统进入周 围地表 自然 水体 , 加重了 自然水体的污染 。 缝是不经济的、 不现实的, 所有的防治措施只是尽 量 推迟产 生早期 裂缝 的时 间和一旦 产生 裂缝后
5、, 如何减缓 其 向上面层发展 的速度 ,从 而达到延长 其使用寿命的目的。 ( 5 ) 加 铺罩 面前 , 处治原 水泥 路面很 重要 , 板 底脱空能否准确判断及有效地处理是关键 。 ( 6 ) 为了有效地改造旧水泥路面, 改善路面使 用品质 , 应从提 高面层 、 夹层性能 , 处治好 旧板块 、 基层等多方面考虑改造方案。 总之, 旧路面的损坏状况很复杂 , 变异性大 , 路面结构、 材料及强度也不尽相同, 使得加铺层设 计需考虑的影响变量多,设计参数也难以正确确 定。但是, 沥青加铺罩面设计中应考虑的主要因素 应该是旧路面典型病害状况、结构强度和反射裂 缝的防治。对于同一路段, 用不
6、同的计算方法所得 厚度不尽相同。设计时应采用不同的方法计算, 对 各种结果进行分析比较 , 并结合实践经验确定加 铺层的最终厚度。黄河东路、 人民路和长江路加铺 罩 面工 程 的实 施不 仅有 效地 提 高 了路 面使 用性 能 ,也为公路水泥路 面改造工程后续研究与开展 提供了宝贵经验和现实依据。 参考文献 【 1 J ,I G D 4 0 2 0 0 2 , 公路水泥混凝土路面设计规范 s 【 2 】 I ,I G H 2 0 2 0 0 7 , 公路技术状况评定标准【 s 【 3 】 杨斌 旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构研究【 D 】 西安 : 长安大 学 , 2 0 0 5 【 4 】
7、 李善强 玻纤格栅在沥青路面加铺层防裂中的应用研究 D 西 安 : 长安 大学 , 2 0 0 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 6 道路交通 城 市道桥 与防洪 2 0 1 3 年 8 月第 8 期 同时, 由于城市雨水完全依赖市政管网排除 , 而我 国许多城市的排水设施 的建设 滞后于城市发 展 , 因此在市政管 网排泄不 畅、 雨天不能及时排水 的情况下, 会造成路面积水 , 使雨天行车产生“ 漂 滑” 、 “ 飞溅” 、 “ 眩光” 等现象, 给行人出行和车辆行 驶带来不便 ; 并且在雨量较大 的情 况下 , 雨水 的汇 集将在城市低洼地带形成内涝
8、,对市民生活等造 成极大影 响。此种情况在近年来 我 国各大城市 已 经屡见不鲜 。 此外 , 由于硬化路面吸收、 储存并反射太阳的 热量 , 使地面平均温度升高 , 是促使城市“ 热岛效 应”形成的因素之一。相对于传统的路面硬化铺 装 , 透水铺装的优点主要有 以下几个方 面: ( 1 ) 透水性铺装地面能够使雨水迅速渗入地表, 还原成地下水 , 使地下水资源得到及 时的补充。并 且能够有效地减轻降雨季节道路排水系统的负 担。 ( 2 ) 透水性混凝土路面不仅可以吸收表面的水 分, 由于表面空隙较大, 可以有效吸收车辆行驶时 产生的噪音, 降低城市交通的噪声污染。 ( 3 ) 透水性硬化地面
9、由于自身一系列与外部空 气及下 部透水垫层相连通 的多孔构造 ,在 降雨过 后 , 透水性地面下垫层土壤中丰富的毛细水通过 自 然蒸发和太阳辐射作用下的蒸腾作用使地表的温 度降低, 从而能够有效地缓解城市的“ 热岛现象” 。 我国目前对透水性混凝土材料的研究还没有 形成完整的理论体系, 与国外相比差距很大 , 在混 凝土性 能检测指标 和正式标准规范上 还没有形成 统一的标准。开展透水混凝土的研究对保护节约 水资源,改善城市环境和维护生态平衡等都具有 重大的现实意义 。 本文主要就透水性混凝 土的强度性能 、透水 性能 ,以及试验方法 等方面的研究 及工程实 际应 用实例进行总结 , 以此 ,
10、 为今后相关工程应用提供 参考。 2 国内外透水混凝土研究与应用的现状 2 1 国外研究应用概况 透水混凝土的应用始于一百多年前 , 据 v M M a l h o n r a 记载: 1 8 5 2年英国在建造工程中由于缺 少细骨料 , 开发了不含 细骨料 的混凝 土 , 即透水混 凝土 。 以透水混凝土为代表的各种透水工程材料,在 欧美 日等发达国家得到广泛推广应用。早在 2 0 世 纪 7 0 年代, 发达国家先后开始研究排水性沥青混 凝土路面 ( D r a in a g e A s p h a l t P a v e m e n t 简称 D A P ) 技 术 。继而对 以透水 昆
11、凝土为代表 的各种 透水工程 材料进行 系统开发应用研究 。美 国环境 保护署大 力向北美地区推广使用这一技术,特别是暴雨频发 的地方 。 德 国从 2 0世纪 8 0年代起就致力于不透水路 面的改造 , 其 目标是到 2 0 1 0年, 把全 国城市 9 0 的 路面改造为透水路面 。 日本为 了解决 因抽取地下水 而引起地基下沉 等问题, 在 2 0世纪 7 0年代后期提出了“ 雨水的地 下还原政策” , 着手开发透水性混凝土铺装, 并应 用于实际工程 。1 9 8 7年大阪近畿大学 土木工程 系 教授玉井元治在胶结材中掺用了高分子树脂和微 细骨料来制备透水性混凝土并申请了专利。 目前,
12、日 本在配合 比设计 、 施工 、 养护 、 管理等 方面 已形成 国家级的标准规 范 ,正在大力地推广 应用。从理论研究到应用开发,从原材料品质到设 计方法, 从施工工艺到设备选型, 从技术规范到法 律法规, 开展了一系列推广工作, D A P技术得到广 泛应用。目前, 日 本全国各种车用道路( 包括高速公 路) 、 步行道、 建筑物外部各种广场、 体育设施场地、 公园和公共绿地等都广泛采用透水工程材料铺 装。从 2 0 0 1 年至今凡是新的市政建设项目和改造 翻修项目全都采用透水工程材料。 2 2 国内研究应用概况 透水混凝 土的研究在我 国起步虽 晚 ,但 也进 行了一些开创性的研究。
13、 1 9 9 5年, 中国建筑材料科 学研究院率先在国内成功研制出透水混凝土, 随 后 , 清华大学的杨静等人在试验中还加人了 6 硅 粉、 增强剂等矿物细掺料和外加剂 , 以改进其微观 结构 ,提高水泥黏结剂黏结强度。使透水混凝土 2 8 d抗压强度可达 5 0 MP a , 抗折强度达 6 M P a 。 其 渗透性、 抗磨损、 耐久性也非常好。此外 , 中南大学 的陈瑜 、长安大学的郑木莲 等人 分别从矿物掺合 料和外加剂的作用效 果 、透水混 凝土 的强度发展 关系 、 弹性模量 的测试方法 、 透水混凝土 的最佳 配 制条件等方面进行了大量深入的研究 ,为改善透 水混凝土的力学性能发
14、挥了重要作用。在其应用 方面 :透水混凝土 已经在北京奥林匹克公 园和上 海世博园区等很多实际工程中得到应用 ,其优 良 的透水性能和质朴美观的视觉效果 ,使之成为工 程应用领域 中的一个亮点 ,并推动 了透水 混凝土 在我 国研究及应用的热潮 。 3 透水混凝土使用性能的研究 透水性混凝土及其制品以良好的透水性和生 态环保功能被广泛应用于路面和市政工程。作为 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3 年 8 月第 8 期 城 市道桥 与 防洪 道路交通 5 7 具 有承载能力 的路 面制 品 ,透水性混凝 土是 由特 殊级配 的集料 , 水 泥 , 外加
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