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5046 透水混凝土砖
Concrete pervious brick

  混凝土透水砖目前己广泛用于人行道、广场、公园等,它既能透水,又具有装饰性,还能防止水土流失,保护环境。但是混凝土透水砖的配合比设计、生产和施工还没有成熟的经验,本文对此进行介绍。
   1 、混凝土透水砖的配合比设计
   1.1 基料的配合比设计
   混凝土透水砖的配合比设计,主要考虑其强度及透水性。其强度主要靠水泥浆粘结骨料间的接触点、面,因此水泥浆粘结强度高,则制品的强度就高。由于骨料的级配是断开级配,骨料之间并不密实,它们之间产生一些小孔,形成水的通道,即所谓透水。骨料粒径越细,空隙越小,透水能力就差,但其强度高;骨料粒径越粗,则骨料颗粒之间接触就越少,空隙越大,透水能力越好,但其强度低,这时需要有较高粘结力的高强水泥粘结。一般来讲,基料采用的骨料石子分为 4 种级别:粒径 2.5~ 5mm 为第 1 级别,粒径 5~ 10mm 为第 2 级别,粒径 10~ 20mm 为第 3 级别,粒径 20~ 31.5mm 为第 4 级别。采用石子的级别越高,制品强度越低,但透水性越好。
   在用水量一定的范围内,水泥用量少,则强度低,但透水性较好,反之亦然。
   在水泥用量相同的情况下,水泥强度越高,其粘结强度越高;水泥强度越低,其粘结强度就越低。

1.2 面料的配合比设计
   面料—般采用石英砂或机制砂,机制砂的强度和耐磨性相对差些。但石英砂,由于品种不同,耐磨性也有所差异。面层砂的质量好,强度就高,耐磨性也好。在一定的水泥用量范围内,水泥用量多,强度高,耐磨,但透水性差;水泥用量少,强度低,不耐磨,但透水性好。
   同品种的石英砂,粗石英砂比细石英砂耐磨,但制品强度低、透水好。面层强度影响整砖的强度,虽然基层水泥少用些,但整砖的强度也较高。
   采用粒径 2.36~ 1.18mm 的颗粒占 70 % ~90 %的石英砂比 1.18~ 0.6mm 颗粒占 80 % ~90 %的石英砂透水性好,耐磨也好,但强度稍低,表面较粗糙。总之,有必要找出使透水砖强度高、耐磨、透水性又好的配合比。

1.3 各种原料用量的计算
   透水砖的配合比中水泥用量一般在 300~ 400kg / m 3 。首先在实验室做配比试验,采用优选法得出的水泥用量分别为 320kg / m 3 、 339kg / m 3 、 351 kg / m 3 、 369kg / m 3 、 381 kg / m 3 和 400kg / m 3 等。
   一般来讲,所制造的透水砖的密度为 2000kg / m3 ,其水灰比为 0.25~0.33 ,基料采用 3~ 8mm 和 2~ 5mm 2 种粒径石子做试验;面料采用 20~40 目石英砂和粒径为 0~ 3mm 的机制砂,其级配中只有 2 个相邻等级的颗粒粒径,占总颗粒粒径的 80 % ~90 %。其水泥掺量在 15 % ~20 %,或用下列公式计算:

C=d c ×P ′ ×k 1 ×V oc (1)
式中: C-------- 水泥填充空隙的掺量, kg/m 3 ;
d c -------- 水泥密度,一般取 3100kg /m 3 ;
P ′ ------- 所采用石子的空隙率,%;
k 1 -------- 水泥填充率,一般取 25 % ~27 %:
V oc ------- 骨料的体积,一般取 1m 3 。

  骨料空隙率高时,水泥填充率选得大一些,如选 26 %或 27 %;骨料空隙率低时,水泥填充率选得小—些,如选 25 %。水泥和水的总填充率为 45 % ~55 %,但水的填充只是水和水泥水化反应的部分。水泥和水的填充体积计算公式为:

V c +V w =p′ × k × V oc (2)
式中: V c ---------- 水泥填充体积, m 3 ;
V w --------- 水的填充体积, m 3 ;
k----------- 总填充率,一般为 45 % ~55 %。
其中 k = k 1 +K 2 (3)
V c = p′ × k 1 × V oc (4)
V w = p′ × k 2 × V oc (5)
式中: k 2 -------- 水的填充率,一般取 20 % ~27 %。

  根据水灰比,求得每立方米的用水量,再根据透水砖的密度 2000kg / m 3 ,求得每立方米各种原材料用量。

1.4 试件的制作

  采用插捣和振动相结合的制作方法,分 2 层装入混凝土混合物,每层的厚度相等。每层每次插捣 20 次,插捣时应按螺旋方向从边缘向中心均匀插捣,并且捣棒要垂直,不得倾斜。
  底层插捣时,应插捣在试模底面,捣上层时,捣棒应插入底层下 2~ 3cm 处;插捣时应用力将捣棒压下,不得冲击,每层插捣后若留有棒坑,可以用捣棒轻轻填平。装完 2 层且插捣完后进行振动,振动时用厚钢板压住振动 30s ,不得使之跳跃;再加混凝土混合物填满,再振动 1 次,振动 30s ,然后用混凝土混合物填满,用自制的平板锤均匀锤击 10 次,再用混凝土混合物填满,用平铲抹平。
   试件制作好后,在室内放置 2h ,再放入标准养护室内养护。养护 28d 后,取出试样,等试件表面干后进行试压。
   选择一个强度符合要求而水泥用量少的—组,进行混凝土混合物密度试验,并做原材料含水量试验,计算生产配合比。根据试验结果,采用 42.5 级水泥最高只能达到 Cc40 的强度级别,采用 52.5 的水泥可达 Cc50 的强度级别的制品。

2 、透水砖的生产
2.1 搅拌工艺
   透水砖原料的搅拌与干硬性混凝土的搅拌不同,采用的是水泥包裹法。水泥包裹法制成的制品比普通搅拌方法的强度要高。其搅拌工序为:先加完骨料,再加 8 % ~10 %的水搅拌 20s ,再加水泥搅拌 90s ,然后再加剩下的 90 % ~92 %的水搅拌 90s 。

2.2 成型工艺
   一般来讲,生产透水砖与地面砖的成型参数有所不同,生产低透水的透水砖,采用的是高频振动成型,频率选用 50~58Hz ,上加压力要比地面砖的大,选用 96~98kPa ;生产高透水的透水砖时,成型参数和成型地面砖一样,只是上加压力稍小—些,为 93~95kPa 。

2.3 透水砖成型时的返基料问题
2.3.1 返基料问题成因
   在成型透水砖时,存在返基料的问题。所谓返基料,就是基料 ( 底料 ) 的石子在成型过程中跑到面层的表面,特别是成型浅色表面时,基料在面层表面上特别明显,呈麻点状,影响整个透水砖表面的装饰性。其成因为:
   (1) 成型基料时压头底面粘料。这是因为透水砖基料的原材料组成与地面砖不一样,透水砖基料没有砂子而且采用的是水泥包裹法之故。
   (2) 压头底面粘着的石子经面料铺料机前面的刷子刷后粘到刷子上,当面料铺料机后退时,刷子经过压头边缘时,刷子内的基料石子就弹出来,落在面料上。面料铺料机后退越快,则弹出来的基料的石子越多,落在面料上的也就越多。同时,面料铺料机前进时,当刷子经过压头边缘时,刷子内弹出的基料石子及刷子刷过后粘在压头底面的石子落在面料铺料箱内,基料又和面料铺料箱内的面料混合,染上浅色,在铺面料时,这些基料石子会出现在面层表面。生产时间越长,面料箱里的基料石子就越多,粘料越多,面层上的基料石子也就越多。
   (3) 基料铺料箱前面的活动刮板在退回时张开,这时基料箱的基料跑出来。当面料铺料箱在前位退回时,会把基料铺料箱前面漏出来的基料石子带回,刮到相邻基料铺料箱一端的一排制品表面,该处返基料特别明显、密集。

2.3.2 解决返基料的办法
   (1) 面料铺料机在铺料前进或后退时,速度放慢,以不掉下基料石子为准;
   (2) 硬毛刷子改成不粘料的整块橡胶刷子;
   (3) 在面料铺料箱的刷子下面,焊上—个接料的钢料斗;
   (4) 把面料铺料箱前面的刮板下调或安装—个橡胶板,下调到紧贴阴模上;在面料铺料机后退时,速度放慢些,使之不带料、不粘料;
   (5) 基料铺料箱前面的活动刮板,在面料铺料箱返回一定距离后再张开;
   (6) 在成型基料压头下压时,开动振动器,以防压头底面粘料。

3 、透水砖的施工
3.1 典型的透水路面结构 ( 见图 1)

3.2 铺设工艺
   (1) 路基的开挖:根据设计要求,挖除旧路面,达到要求的深度,并清理土方;检查纵坡、横坡及边线是否符合设计要求:基土的填土应分层夯实,填土质量应符合国家现行标准 GB50202-2002 《建筑地基基础工程施工质量验收规范》的有关规定,并填实找平碾压密实,注意地下埋设的管线。
   (2) 垫层的铺设:铺设 120mm 厚的 3 : 7 的灰土层,并找平碾压密实,密实度达 95 %以上。熟化石灰颗粒粒径不得大于 5mm ,黏土 ( 或粉质黏土、粉土 ) 内不得含有有机物质,颗粒不得大于 15mm 。为了有较好的透水性,无组织排水也可不设垫层。
   (3) 基层的铺设:透水路面无组织排水,铺设 250mm 厚压实的级配砂石基层;透水路面有组织排水,铺设 250mm 厚无机结合料稳定粒料基层。找平碾压密实,密实度达 95 %以上。
   (4) 找平层 ( 缓冲层 ) 的铺设:找平层用中砂, 30mm 厚,中砂要求具有一定的断开级配,即 3~ 5mm 的级配,并找平。
   (5) 面层铺设:面层为透水砖,应根据设计图案铺设,铺设时应轻轻平放,用橡胶锤锤打稳定,但不得损伤砖的边角。砌筑质量及接缝用砂质量应符合 CJJ79--98 《联锁型路面砖路面施工及验收规程》的规定。



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