摘 要

社会经济水平不断快速发展，城市建设的进程也非常迅速。现代化的城市路面大多是用普通透水混凝土铺设而成，普通混凝土铺装的路面孔隙率很低，缺乏渗透雨水的能力，容易造成城市地下水位下降，洪水泛滥，从而引发了一系列的环境问题。针对海绵城市对于路面混凝土的要求，本选题提出制备一种新型高性能透水混凝土。高性能透水混凝土由特定级配的粗骨料、水泥、水和外加剂组成，透水混凝土是一种新型的绿色环保材料。透水混凝土的特点是具有一定的透水性和透气性，吸声降噪，具有很好环境效应和社会效应，国外关于透水混凝土的研究开展较早，取得了一定的成果，目前，已经自行车道、停车场、运动场等轻交通路面使用透水混凝土路面材料。但是，满足更高抗压抗折强度的高性能透水混凝土还需要进一步的试验研究。本文对透水性混凝土材料配合比设计的计算方法、透水混合比透水系数和抗压强度，不同因素对强度和透水系数的影响程度进行了试验测试和性能研究。具体结果如下：

1. 选择湖北本地的原材料,碎石，水泥，粉煤灰，减水剂和城市用水，选择体积法进行配合比计算，以正交试验方法设计选取了9组配比试验。
2. 参考国内外研究成果，根据现有条件，自行设计制作了制透水仪，对透水系数进行测定，使用正交软件进行分析。
3. 根据试验数据处理得到两个最佳配合比，最优强度组合是水胶比为O.31，骨料粒径4.75-9.5mm，孔隙率为15%。对应的配合比为：m_G=398kg/m³，m_c=4O5.6kg/m³,m_SF=45.1kg/m³，m_w=139.7kg/m³，m_a=4.51kg/m³。最优透水性组合为水胶比为O.28，粒径为9.5-13. 2、孔隙率为25%。对应的具体配合比为:m_G=398kg/m³，m_C=278.8kg/m³，m_SF=31.Okg/m³，m_w=86.7kg/m³，m_a=3.1kg/m³。

关键词：透水性混凝土；高性能；透水性能；制备；透水系数；抗压强度

Abstract

Level continously rapid development of social economy, urban construction process is very fast. Most modern city road and common permeable concrete paving, ordinary concrete surface porosity is very low, the lack of the ability of infiltraion rainwater, easy to cause the loss of ground water , the flood, and led to a series of enviromental problems. For sponge city, to the requirement of pavement concrete this paper put preparation of a new type of high performance waterprof concrete. High-performnce concrete by specific gradation of coarse aggregate, cement, water and additive, permeable concrete is a new type of green environmental protection material. The characteristics of porous concrete is has certain permeability and permebility, sound absoption noise reduction, has the very good enviromental and social effect, the foreign on permeable concrete earlier, has obtained certain achieements, at present, have bicycle lanes, parking lot, playground and other light traffic road and the road surface to the strength requiement is not high permeable concrete pavement materials used. However, meet higher compresive strength of performance waterproof concrete also need to be further studied. In this paper, the calculation method of the mixture ratio design of concrete materials, permebility permeable mix compresive strength, the influence of diffrent factors on the intensity and permeable coefficient on the performace test and research. Specific results are as follows:

1. Select Hubei local raw materials, gravel, cement, fly ash, water reducing agent and urban water use, select the volume method to carry out the calculation, in order to design the orthogonal test method designed to select the 9 groups of matching test.
2. Referring to the research achievements at home and abroad, according to the existing conditions, the water permebility tester was designed and manufacture, and the water permeability coefficient was determined.

3. According to the test data get two mixture mix ratio. The optium strength combiation is that water binder ratio is 0.31, aggregate size is 4.75-9.5mm, the porosity is 15%.Corresponding ratio: m_G=398kg/m³,m_c=4O5.6kg/m³,m_SF=45.1kg/m³，m_w=139.7kg/m³，m_a=4.51kg/m³. The water binder ratio is 0.28, particle size is 9.5-13.2mm, and the porosity is 25%. Corresponding ratio: m_G=398kg/m³，m_C=278.8kg/m³，m_SF=31.0kg/m³，m_w=86.7kg/m³，m_a=3.1kg/m³.

Keywords: Permeable concrete; high performance; permeability; preparation; permeability coefficient; compressive strength

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及研究意义 1

1.2 国内外透水性混凝土研究及应用现状 2

1.2.1 国外透水性混凝土研究及应用现状 2

1.2.2 国内透水性混凝土研究及应用现状 5

1.3 研究目标、研究内容与技术路线 6

1.3.1 研究目标 6

1.3.2 研究内容 6

1.3.3 技术路线 6

第2章 试验原材料及试验方法 7

2.1实验原材料 7

2.1.1 胶凝材料 7

2.1.2 骨料 8

2.1.3 外加剂 8

2.1.4 拌合用水 9

2.2 试件成型及养护 9

2.2.1 搅拌工艺 9

2.2.2 成型工艺 9

2.2.3 养护工艺 10

2.3 性能测试 11

2.3.1 强度测试 11

2.3.2 孔隙率测试 12

2.3.3 透水性测试 12

2.4 本章小结 12

第3章 透水性混凝土配合比设计研究 13

3.1 透水性混凝土配合比设计指标 13

3.1.1 强度 13

3.1.2 孔隙率 13

3.2 透水性混凝土配合比设计参数 14

3.2.1 水灰比 14

3.2.2 骨料 15

3.2.3 目标孔隙率 16

3.2.4 矿物掺和料和外加剂 16

3.3 透水性混凝土配合比设计原理 16

3.4本章小结 17

第4章 试验测试结果和分析 18

4.1 试验配合比 18

4.2 试验测得强度值及数据分析 19

4.3 试验测得透水系数及数据分析 20

4.4 试验结果与讨论 21

4.4.1 水胶比的影响 21

4.4.2 骨料粒径的影响 22

4.4.3目标孔隙率的影响 22

4.5 本章小结 22

第5章 结论与展望 23

5.1结论 23

5.2展望 24

参考文献 25

致谢 26

第1章 绪论

1.1 研究背景及研究意义

作为生态混凝土重要品种之一，透水性混凝土（Pervious Concrete）是由特定单一级配的粗骨料、水泥、外加剂、掺合料和水等材料按照一定的适当的比例，经过特殊的工艺制备而成的，该混凝土的特点是具有连续的孔隙。孔隙率范围15%~25%、抗压强度范围15MPa~3OMPa，抗折强度范围3MPa~5MPa，表观密度17OOkg/m³~22OOkg/m³，透水系数≥1.O×1O^-2cm/s。与普通的混凝土相比较而言，透水性混凝土具有透水性，透气性，可以净化水体、吸声降噪的特点，透水混凝土可以改善城市地表土壤的生态环境，对缓解城市热岛效应和改善地表径流有积极的作用。在可持续发展理念的指导下，早早的在六十多年前欧美、日韩等等一些发达国家就开始了关于透水性混凝土的研究与开发。透水性混凝土配合比的设计方法，施工方法，成型和养护方法以及路面管理等也已经逐渐形成了一定的国家级的标准，并且透水混凝土也已经被广泛的应用在实际的园林工程、市政工程、生态工程和环境环保工程等多个工程领域，取得了一定的的社会、经济和环境效果。^[1]

随着经济发展和城市建设步伐的不断加快，现代化城市的地表路面正在不断的被不能透水的混凝土路面覆盖。从相关的资料可以了解到，城市道路的覆盖率在我国正在飞速增加，伴随着交通设施的不断完善，混凝土道路使人们的出行活动带来了许多便捷，与此同时也快速提高了人类的生产效率提高了人类的生活质量。然而，我国建设的车道，广场等等的大多数路面通常是以不透水的混凝土做为主要材料的。尽管这样的路面的成本低廉，工艺简单，但不透水的属性却给生态环境带来了负面影响。因为与相比较于自然的土壤，不透水混凝土路面缺乏一定的渗透性和呼吸性，不具有吸收热量和渗透雨水的能力，也会因此引发的一系列的环境问题。比如使渗入地下的雨水减少，从而导致城市的地下水系统得不到应有的补充，造成了地下水位的下降，引发一系列的环境问题；此外，这种不透水混凝土路面和空气进行的热量的交换极少，大大的降低了城市地表温度、湿度的调节能力，从而引发“热岛效应”；另外，在短时间内集中降雨的情况下，大量雨水只能通过排水设施拍出，极大地加重了城市排水设施的负担，当排水设施不能满足需求时，会引发道路淹没、交通瘫痪、洪水泛滥等问题。^[2]