新型透水模板性能对比研究

摘要:本文通过一系列混凝土试验，其中包括混凝土表面回弹强度的测定、混凝土抗压强度试验、混凝土碳化试验，氯离子渗透试验，混凝土表面吸水性试验等，来分析透水模板对耐久性的影响;并对透水模板进行经济技术分析。
　　关键词:透水模板;耐久性;表面强度 经济效益
　　
　　透水模板的结构及其排水机理
　　
　　1 透水模板结构形式
　　据前人多年的研究结果表明，低水灰比的混凝土其力学性能与耐久性指标相对较高。因此降低水灰比是改善混凝土性能，提高混凝土耐久性的重要途径。正是基于此理论，形成具有一定水灰比梯度的混凝土表面，这就是透水模板技术的基本思路。
　　透水模板由模壳和透水过滤层组成。所谓模壳，即在普通木模板的基础上钻取一定的距离凿取导水槽——横向与竖相同时凿取，2mm深，作为多余水的过水通道或在普通木模板的基础上按一定距离和一定直径钻孔而成为模板的外壳。透水过滤层是由聚酯类为材料的粗纺布，尼龙为材料的细纺布，编织袋等混合或单独组成。其中细纺布紧靠混凝土层，它的编织结构是很细密的，能够阻止水泥颗粒流失，同时又具有较好的透水透气性，以便混凝土中的水和空气能够较好的通过。粗纺布紧靠模壳层，起到导水导气的作用，它使得在浇注混凝土后，模壳与混凝土之间存在网状的导水导气层，如此才能使由混凝土中通过细纺布渗透出的水和气畅通的从模壳的细孔中排出。达到排水排气的效果。
　　
　　2 透水模板的排水机理
　　透水模板混凝土的排水是在没有外力作用下的自然排水，但从混凝土内部的各点受力分析来看，则是在混凝土自重作用下的挤压排水。普通模板混凝土施工中模板密闭，在混凝土自重作用下，其内部同一水平作用上孔隙水压力完全相同。而透水模板施工过程中，则因透水模板具有保留混凝土中固体物质排出水和气的性能，在浇注混凝土的过程中，孔隙水压力和振捣过程中振动产生的附加压力作用，使混凝土内部同一水平面的孔隙水压力不再相同，即靠近透水模板部位的压力较小，远离透水模板部位的压力较高，从而使混凝土中的水和空气由高压力部位移向靠近透水模板的低压力部位，继而从透水模板的开孔或导水槽中排出。随着水泥的水化，混凝土胶凝体的粘性不断提高，混凝土的流动性不断降低，其中高低压之间的压力差逐渐减小，排水过程逐渐减慢，直到排水停止。根据前人已做实验测定，透水模板混凝土排水量占水泥重量的2%——5%，分析认为，水泥水化所需水量不超过水泥重量的3%，透水模板所排出的水是混凝土中水泥水化的多余水。因此透水模板排水后降低了表面部位混凝土的水灰比，改善了混凝土的性能，而对混凝土不会产生不利影响。
　　此外，透水模板排水是在自重作用下的排水，即在水、气移动及排出的同时，固体粒子间隙随之缩小。另外，随着水向模板侧的移动，混凝土中固体颗粒，即水泥微粒也随之移动，积聚填充模板混凝土的空隙，从而使混凝土表面形成水泥覆盖致密层，这对提高混凝土的耐久性将产生十分有利的影响。
　　
　　3 预估透水模板排水对混凝土的影响
　　据天津港湾工程研究所任玉杰在《透水模板对提高混凝土耐久性的实验研究》中论述为:
　　根据透水模板的排水机理可以推测，混凝土排水后，距混凝土表面不同距离的排水量是不同的，相应的水灰比也会有所差异。为搞清水灰比沿透水面不同深度及沿混凝土不同试件的垂直高度各部位的变化情况，以判断透水模板对混凝土的影响范围，进行浇筑混凝土1小时后不同部位水灰比和相应部位混凝土7天强度两项指标的测定实验。 　　从试验结果可以看出:透水模板的混凝土排水后，水灰比与抗压强度在试件的中部和下部延透水面不同深度的混凝土有着明显的规律。其中:水灰比距透水面越深，水灰比降低幅度越小。第一层和第二层较非透水层基本降低一级，而第三层结果则与非透水层比较接近。抗压强度也表现为距离透水面越深，提高幅度越小由实验结果可以看出:第一层与第二层提高幅度较大，第三层接近非透水混凝土，而在被测混凝土上区则没有明显的规律。
　　根据以上结果判断:透水模板对混凝土的有限范围实验透水表面150毫米的深度范围内，其排水增强效果比较明显。另外，透水模板的排水作用是混凝土浇筑顶面一定高度才会产生明显的效果，原因是透水模板是在自重的作用下排水，在一定高度的混凝土自重作用下，其混凝土表面与深度部位压差较大，因而才会显示出较好的排水效果。
　　透水模板工艺之所以能够改善表面部位混凝土性能，根本原因在于排出了部分剩余水，降低了表层混凝土的水灰比，从而形成致密的混凝土面层，提高了混凝土抗渗透能力，进而减少了水与二氧化碳进入混凝土数量，提高了混凝土的耐久性，延长了混凝土的使用寿命。同时，由于水灰比的降低，使的混凝土早期强度高，从而加快了混凝土施工速度，加快了模板的周转速度，缩短了工程工期。
　　
　　透水模板的长期经济分析
　　
　　考虑全寿命成本是合理确定使用寿命和耐久性设计的重要内容之一。从使用寿命终结的角度出发，可以将使用寿命分成三类:(1)技术性使用寿命，是结构使用到某种技术指标(如结构整体性、承载力等)进入不合格状态时的期限，可因混凝土剥落、钢筋锈蚀引起;(2)功能性使用寿命，与使用功能的要求有关，是结构使用到不再满足功能实用要求的期限，如桥梁的通车能力已不能适应新的需要等;(3)经济性使用寿命，是构筑物使用到继续维修保留已不如拆换或重建更为经济时的期限。
　　从以上分析可知，建设项目投资应包括初始投资和进一步投资两部分:第一部分指建设时的设计、施工等相关费用;第二部分包括为保证达到寿命期所必须的进一步费用，包括整个寿命期内的维护、检测、修复甚至部分构件的替换费用，大量工程实践表明，这一部分的费用相当客观。
　　在规划设计阶段，决策设计人员需要根据已有的知识和资料，对工程对象在整个使用期内的性能进行预测，并估算全寿命成本提供工程建造的一次性投资费用以及在预期使用寿命内的维修、检测费用和修复或更换部件的费用以及结构失效可能造成的损失。有时只需增加不多的初期投入，就可以大为改善结构使用寿命，例如适当提高混凝土材料的强度等级，能够大量节约以后使用期内的维修费用，设计者需要在现行规范的最低强度或构造要求与耐久性要求之间寻求恰当的平衡。要达到设计寿命的预定目标，设计人必须对材料和部件的选用，施工工艺和施工质量控制，以及使用过程中的正常维修与检测提出要求。在对结构使用寿命的预测过程中，困难在于耐久性能的退化趋势不仅取决于它的历史，还要受到当前环境变动的影响，况且历史数据又往往不尽全面与准确。
　　认清了全寿命经济分析法，透水模板带给我们的长期经济利益就摆在眼前了。