透水混凝土耐久性 

pervious_epa_demo透水混凝土路面是一种既能满足路面表面需要又能满足雨水管理需要的透水路面. 透水性混凝土是用细级配的粗骨料制成的,骨料上涂有一层薄薄的水泥膏或砂浆. 这就形成了一个相互连通的孔隙结构,水可以通过它渗透. 除了设计水文学(见 透水混凝土的水文设计),透水混凝土的结构设计采用一般的路面设计方法. 透水混凝土路面设计的最后一个关键方面是考虑耐久性.

混凝土耐久性是抵抗风化作用的能力, 化学攻击, 耐磨,同时保持所需的工程性能,以保证结构的预期使用寿命. 透水混凝土会堵塞, 哪些直接影响水文性能,并可能间接影响耐久性的其他方面, 如抗冻融性, 除冰器耐盐结垢, 硫酸和阻力. 透水混凝土的耐磨性也值得关注, 特别是在使用扫雪机的地方,或者车流转弯的地方. 对于透水混凝土来说,碳化和抗腐蚀不是问题,因为既不建议也不需要使用钢筋或焊接钢丝加固. 

堵塞

pervious_closeup如前所述,透水混凝土用于雨水管理. 流到路面上的水在开放级配骨料基层中流过路面. 从那里, 水要么渗入路基,要么进入常规的雨水系统. 任何被流水吸收的材料也会被带入混凝土中. 颗粒在体系中的行为取决于孔隙体系, 颗粒大小, 粒子的性质, 以及流速. Mata(2008)发现沙粒被困在路面表面附近, 但是较小的颗粒(粉砂和粘土)被冲到系统的底部. Haselbach(2010)研究了不同类型粘土的作用,发现更膨胀的粘土, 如膨润土, 在地表附近也会收集吗. 研究还发现,当混凝土的孔隙率从接近30%(典型最大值)提高到接近40%时,粘土的堵塞潜力大大降低.

混凝土内部的沉积物会显著降低渗透速率,并增加水泥基质通过在混凝土孔隙系统中截留水而变得饱和的机会. 这可能会增加冻融伤害、除冰器结垢或硫酸盐攻击的风险. 被困在地表附近的沉积物大多可以通过吸尘法提取.

完全通过系统的沉积物不能被提取. 随着时间的推移, 这些沉积物会聚集在集料基础上,降低储存量和渗漏速率. 对周围土壤的了解对于设计透水混凝土路面系统是必要的,这些知识可以用来避免或减轻粉砂和粘土的渗透. 屏障带可用来阻止土壤进入路面两侧. 可选择的处理低渗或膨胀土壤(网球, 登月舱, 和Akers 2004年)也可能有助于减轻淤泥质或粘土暴雨水的影响.


冻融性

透水混凝土路面的使用开始于温暖的气候,在那里冻融破坏不是一个问题. 随着时间的推移, 透水混凝土路面的使用已经进入了冻融气候日益严重的气候. 由于混凝土的高孔隙率,这引起了许多群体的关注. 看到 透水混凝土和冻融 对透水混凝土路面的冻融除冰结垢耐久性进行了全面的综述.

耐硫酸



透水混凝土路面下的开放级配骨料基层是减轻高硫酸盐土壤和地下水对硫酸盐侵蚀的最佳方法. 可能需要在路面边缘以屏障带的形式进行额外的隔离. 透水混凝土中使用的典型水胶凝材料比率在0.27岁,0.34,远低于建议的最大值0.40例严重接触硫酸盐. 如果由于高堵塞电位需要额外的保护, 抗硫酸盐水泥(ASTM C150类型I和V, C595指定MS和HS, 或C1157型MS和HS).

耐磨性

通过观察表面集料颗粒分解的程度和速度,可以看出透水混凝土的耐磨性. 这在交通转弯处或使用扫雪机的地方尤其值得关注. 低w/cm和高孔隙率增加了透水混凝土在养护前表面干燥的风险. 如果表面在强度形成之前就干了,就会出现明显的松落现象. 这对于简化生产过程和确保混凝土最小限度地暴露在环境条件下具有非常重要的意义. Dong等人(2010)的研究表明,更小的骨料尺寸和使用聚丙烯纤维和乳胶可以增加耐磨性,如ASTM C944所测试的那样, 用旋转切割法测定混凝土或砂浆表面耐磨性的标准试验方法 (图1).

参考文献

Dong, Qiao; Wu, Hao; Huang, Baoshan; and Shu, Xiang, 一种简单快速测定硅酸盐水泥透水混凝土耐久性的试验方法的开发, SN3149,冰球突破网站首页,斯科奇,伊利诺伊州,美国,2010,27页.

Haselbach,丽芙·米.,“极端条件下透水混凝土可能出现粘土堵塞”, 水文工程学报,卷. 15, No. 2010年1月1日,第67至69页.

路易斯·亚历山大(Luis Alexander), S透水混凝土路面系统的淤积,博士论文,北卡罗莱纳州立大学,罗利,北卡罗莱纳州,2008.

网球,保罗,D.; 登月舱, Michael, L.; and Akers, David, J., 透水混凝土路面, EB302, 冰球突破网站首页, 科, 伊利诺斯州, 全国预拌混凝土协会, 银泉, 马里兰, 美国, 2004, 36页.