有關路面多孔水泥混凝土制備技術的分析綜述

【摘 要】 水泥混凝土路面耐久性好，強度高，加上板塊整體性強成為路面建設中的不錯選擇。近些年來很多的研究者對路面多孔水泥混凝土制備技術的分析是非常常見的，對其原材料選擇、配合比設計、結構模式與形成條件都有涉及。

【摘 要】 路面；多孔水泥混凝土；制備技術

在路面建設中經常能夠看到的就是水泥混凝土路面，這種路面一般說來耐久性好，強度高，加上板塊整體性強成為路面建設中的不錯選擇。但是使用中也造成了不少的問題，其中最為常見的就是噪聲較大，比普通瀝青路面高3～5dB；路面抗滑性能衰減快，橫槽式抗滑構造容易被磨平。在這種情況下，人們對路面質量和功能性路面有了更高的期待，多孔混凝土就出現了。這種結構具有很多的優勢，內部結構上具有透水性，表面隨機凸凹起伏可以抗滑，需要將特殊級配骨料和水、水泥配制成蜂窩狀結構。成功制備路面多孔混凝土是需要施工者進行認真把握，因為多孔混凝土制備與普通混凝土不同，其原材料選擇、配合比設計、結構模式與形成條件都是很有講究的，很多國家的研究者對此進行了探討。

一、結構模式與組成材料

多孔混凝土的結構模式與組成材料來看，有研究者認為傳統的多孔混凝土存在著耐久性差、孔隙率過大、對粗骨料顆粒的握裹能力不足等現狀。而多孔混凝土形成必須具備以下的基本條件。骨料粒徑和用量適中，要保證水泥漿用量和稠度合理，混凝土成型方法能保證目標孔隙率[1]。

多孔混凝土孔隙率的選擇，是目前研究界爭議較大的一個問題，中國的研究者郝靜華[2]認為多孔混凝土配合比設計的有效孔隙率為 20%～30%，韓國Seung Bum Park 等人[3]認為配制的多孔混凝土孔隙率達應該25%；霍亮[4]推薦透水性混凝土的水灰比范圍為 0.2～0.25，目標孔隙率為15%～18%。

二、工作性試驗與評價方法

對于多孔混凝土工作性試驗與評價方法也是研究者比較關注的一個方面。有分析認為可以以富余漿量法評價多孔混凝土工作性分析影響多孔混凝土工作性的因素，其他多因素正交設計試驗和數據回歸分析，評價免振搗多孔混凝土的工作性。還有的分析認為[5]無需測試坍落度，只要目測判斷所有顆粒均形成平滑的包覆層就夠了。對于多孔混凝土的配合比設計重，有研究者[6]認為可以參照國外經驗和泰波公式，以有效粒徑和均勻系數作為描述骨料級配的有效指標。在正交試驗設計中可以考察水灰比、水泥用量及骨料級配因素等。陶卓輝[7]利用填充包裹理論在自己的試驗中進行分析，對于級配、水灰比、增強劑、孔隙率等因素建立了與多孔混凝土強度的關系，計算宣泄氣體能力最佳的級配和有效孔隙率，確定合適水灰比，并適度摻加硅灰提高強度。還有研究者[8]根據不同水平下混凝土的稠度狀態來測定孔隙率、抗壓強度、滲透系數等技術指標，試圖尋找一個合理稠度狀態配合比。認為成熟的多孔混凝土配合比設計方法中孔隙率是多孔混凝土的關鍵指標，配合比設計思路和配合比參數通過優選得出，這樣涉及試驗工作量較少、無重復性工作。

三、室內成型工藝

有一些研究者關注了多孔混凝土室內成型工藝，但是目前這個方面并沒有定論。張鵬飛等[9]推薦室內采用靜壓成型，因為所有成型方法得到的試件孔隙率分布不均勻，實驗證明現場光輪碾和壓、靜壓成型結果比較一致。還有人[10]分析，同孔隙率條件下抗折強度較高這項結論是通過靜壓法加壓時間、不同壓力、恒壓時間的對比得出來的，加壓時間10s與3MPa壓力、恒壓90s實測孔隙率滿足要求。田波等人[11]對比重型擊實法、靜壓法、插搗法和振動法，指出上置式振動成型試件與現場振動壓路機的施工效果相近，對此李學軍[12]有不同的看法，試件成型振動時間小于30s易成拱，大于60s水泥漿就會脫離骨料跑掉。廣西交通研究所[13]推薦使用插搗法，認為插搗法得到的試件較為均勻，且不會破壞粗骨料顆粒。

四、制備技術的完善

多孔混凝土制備技術在實踐中也是存在著不少的問題，一方面水泥石膠結層界面過渡區與普通多孔混凝土粗骨料的粗糙孔隙結構大，另一方面在低水灰比、低水泥用量條件下拌合物粗糙，而高水灰比時又易淌漿離析。

這這方面比較成功的楊靜、蔣國梁的方法。[14]他們研制出了力學性能符合國家建材行業標準要求，制得的路面磚抗壓強度可以達到 35 MPa 以上。采用小粒徑骨料，有機增強劑，礦物細摻料等方法，同時保證混凝土道路材料的良好透水性，配合使用高效減水劑。還有研究認為影響透水性混凝土材料強度的主要因素是粗骨料的種類和級配、水灰比，通過對這些因素的觀察測驗，定量分析，他們制備出了滿足一般工程需要的透水性混凝土，強度達到30MPa，滲透性在1mm/s 以上[15]。而有其他研究[16]認為確定最佳無機復合膠凝材料搭配和聚灰比參數是一個重要的內容，可以選擇粉煤灰和極細的硅粉作為阻塞孔隙的微填料，這樣小孔、微孔含量增多，內部結構均勻密實，硬化漿體大孔減少，水化生成物致密而數量多，抗折強度和耐磨性均顯著提高。

多孔混凝土表面構造要想發揮表面最佳抗滑和吸聲功能，就必須考慮在多孔混凝土制備過程中對參數進行優化設計，表面的半封閉空間和凸凹的抗滑構造可以取得一定吸聲效果。有研究者[17]基于路面構造與輪胎-路面噪音模型設計了路面構造各參數的優化組合，將路面表面功能性、抗滑設計、路面構造特征等進行了仔細的考慮，并實測多孔混凝土試件斷面輪廓線分數維。從優化路面構造的角度提出了很多的建議，不同膠凝材料體系制備的多孔混凝土，一般不會對其表面構造參數產生明顯影響；應選擇粗糙碎石，卵石骨料不能制備多孔混凝土，單位體積粗骨料用量約0.96 左右，粒徑 5～10mm 左右比較合理。

參考文獻

[1][15] 陳瑜，吳學毅.多孔水泥混凝土路面的分形特征與構造參數[J].長沙理工大學學報：自然科學版，2007（3）：13-17

[2] 郝靜華.多孔混凝土原材料技術要求、成型方法及集料級配設計[J].公路交通科技：應用技術版，2007（2）：46-50

[3] SEUNG B P，DAE S S，JUN L.Studies on the sound absorption characteristics of porous concrete based on the content of recycled aggregate and target void ratio[J].Cement and Concrete Research，2005（35）：1846-1854

[4] 霍亮.透水性混凝土路面材料的制備及性能研究[D].南京：東南大學碩士學位論文，2004

[5] 李學軍，王明祥.無砂多孔混凝土試驗研究[J].西北水資源與水工程，1997（4）：28-31

[6] 劉孝明.低噪音水泥混凝土路面的研究現狀及前景分析[J].公路與汽運，2005（4）：72-74

[7] 陶卓輝.多孔水泥混凝土路面材料設計及性能研究[D].南京：東南大學碩士學位論文，2006

[8][16] 劉葉鋒，朋改非，易全新等.高強透水性混凝土材料試驗研究[J].混凝土，2005（3）：56-58

[9] 張鵬飛.路面內部排水系統研究[D].上海：同濟大學博士學位論文，1999

[10][17] 霍亮.透水性混凝土路面材料的制備及性能研究[D].南京：東南大學碩士學位論文2004

[11] 田波，牛開民，譚華，等.多孔貧混凝土排水基層材料室內成型方法的研究[J].公路，2006（1）：150-154

[12] 李學軍，王明祥.無砂多孔混凝土試驗研究[J].西北水資源與水工程，1997（4）：28-31

[13][14] 楊靜，蔣國梁.透水性混凝土路面材料強度的研究[J].混凝土，2000（10）：27-30