透水混凝土性能研究

王 勇

（海南省公路管理局，海南 海口 570125）

0 前言

透水混凝土是一種新型生態(tài)環(huán)保混凝土，能夠與環(huán)境共生，是經(jīng)過特殊工藝制成的具有連續(xù)孔隙的混凝土，既有一定的強(qiáng)度，又有一定的透氣透水性。透水混凝土國外主要用于公園及住宅小區(qū)道路、人行道、廣場、停車場等路面結(jié)構(gòu)中。國內(nèi)雖然還未出現(xiàn)統(tǒng)一合理的透水混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，但是作為環(huán)境友好型生態(tài)混凝土環(huán)境負(fù)荷減少型的混凝土，透水混凝土在國內(nèi)的研究開發(fā)利用也會(huì)逐漸受到越來越多的重視。

1 透水混凝土的試驗(yàn)方案

1.1 原材料選擇

透水混凝土的強(qiáng)度與水泥的活性、品種、數(shù)量至關(guān)重要。所以，透水混凝土要求采用強(qiáng)度較高、混合材料摻量較少的水泥，本實(shí)驗(yàn)選用水泥標(biāo)號在42.5級以上的水泥。

骨料粒徑大小是根據(jù)透水混凝土結(jié)構(gòu)的厚度和強(qiáng)度來決定，通常所選粒徑不可以很大。粗骨料粒徑較小時(shí)，顆粒間的接觸點(diǎn)增多，透水混凝土的強(qiáng)度就會(huì)提高。骨料粒徑愈小，骨料的比表面積愈大，需用的水泥漿數(shù)量增多，混凝土內(nèi)的連通空隙就會(huì)被填充密實(shí)，透水性能降低。為保證透水性和一定的強(qiáng)度，選擇的骨料粒徑為：2.36mm-4.75mm和 4.75 mm-9.5mm 兩類的骨料。

粉煤灰作為摻合料可以填充集料孔隙，增加混凝土密實(shí)度，取代部分水泥降低工程造價(jià)并改善混凝土的拌合物的施工和易性，減少離析。

采用一般清潔的飲用水。

1.2 試驗(yàn)方法

制作尺寸為100mm×100mm×100mm的立方體試件，攪拌：將集料和70%的拌合水預(yù)攪拌1min，然后加入50%的膠結(jié)材料，繼續(xù)攪拌1min，最后將剩余的50%膠結(jié)材料和30%的拌合水加入攪拌機(jī) ，攪拌2min，整個(gè)過程共攪拌 4min；振動(dòng)成型，振動(dòng)時(shí)間為15s。

試件成型后，用濕布覆蓋表面，在室溫20±2℃，相對濕度大于50%的情況下，靜放1～2晝夜，然后拆模并編號，放在溫度為20±2℃，相對濕度為90%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)。

2 透水混凝土的配合比設(shè)計(jì)

本文采用正交設(shè)計(jì)方法對碾壓透水混凝土進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。通過選取水灰比、目標(biāo)孔隙率和礦物摻合料各個(gè)配合比參數(shù)的三個(gè)水平，安排九組試驗(yàn)方案，測定透水混凝土的透水系數(shù)、28天抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。試驗(yàn)的因素表、正交表和試驗(yàn)用的配合比表如表1、表2、表3。

表1 透水混凝土水平因素表

3透水混凝土的透水性能分析

3.1透水性能結(jié)果分析

對透水混凝土的計(jì)算孔隙率、透水系數(shù)、7天抗壓強(qiáng)度和28天抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了測定，試驗(yàn)的結(jié)果如表4。

按照正交試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果分析方法，以透水系數(shù)和計(jì)算孔隙率為指標(biāo)對正交試驗(yàn)的各個(gè)因素進(jìn)行了極差分析，分析的結(jié)果如表5：

表2 透水混凝土正交表

表3 透水混凝土配合比

表4 透水混凝土的性能試驗(yàn)結(jié)果

由表5透水混凝土的正交試驗(yàn)結(jié)果分析表可得，以計(jì)算孔隙率為指標(biāo)分析，得出影響透水混凝土計(jì)算孔隙率因素的重要性從主到次依次是：目標(biāo)孔隙率、集料級配、粉煤灰摻量、水灰比；但是以透水系數(shù)為指標(biāo)分析，得出影響透水混凝土透水系數(shù)因素的重要性從主到次依次是：目標(biāo)孔隙率、粉煤灰摻量、集料級配、水灰比。

表5 透水性能正交試驗(yàn)結(jié)果分析

圖1 目標(biāo)孔隙率對透水性能的影響

由圖1可知，計(jì)算孔隙率、透水系數(shù)均隨著目標(biāo)孔隙率的增大而增大，計(jì)算的孔隙率與目標(biāo)孔隙率基本上保持一致，目標(biāo)孔隙率與透水混凝土的透水性能有良好的相關(guān)性。用目標(biāo)孔隙率作為技術(shù)參數(shù)來進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)是可行的。

圖2 級配對透水性能的影響

由圖2可知，隨著細(xì)集料比例的增加，計(jì)算孔隙率有減小的趨勢，透水系數(shù)有增加的趨勢。當(dāng)采用單粒徑集料時(shí)，混凝土的透水性能較好；隨著集料中小粒徑顆粒比例的增加，大顆粒間隙被填充，混凝土的孔隙率呈下降趨勢；當(dāng)小粒徑集料比例進(jìn)一步加大時(shí)，由于小顆粒對大顆粒的干涉作用將大顆粒撥開，混凝土的透水系數(shù)又逐漸增大。

圖3 粉煤灰摻量對透水性能的影響

由圖3可知，隨著粉煤灰摻量的增加，計(jì)算孔隙率減小，透水系數(shù)有增加的趨勢。粉煤灰在早期的水化產(chǎn)物不多，填充空隙的能力差，宏觀上則表現(xiàn)為計(jì)算孔隙率較大，透水性比較好。

圖4 水灰比對透水性能的影響

由圖4可知，隨著水灰比的增加，計(jì)算孔隙率減小，透水系數(shù)有先減小后增加的趨勢。在水灰比較小時(shí)，水泥漿少，填充的集料的孔隙少，試件的孔隙率會(huì)較大；但是隨著水灰比的增加，水泥漿數(shù)量增加，填充的空隙會(huì)增加，形成的有效的孔隙率會(huì)減少，透水性能會(huì)有所下降；水灰比到一定值后，試件中自由水的數(shù)量會(huì)增加，導(dǎo)致形成連通的孔隙，透水性能又會(huì)增加。

4 結(jié)論

（1）以計(jì)算孔隙率為指標(biāo)分析，得出影響透水混凝土計(jì)算孔隙率因素的重要性從主到次依次是：目標(biāo)孔隙率、集料級配、粉煤灰摻量、水灰比；但是以透水系數(shù)為指標(biāo)分析，得出影響透水混凝土透水系數(shù)因素的重要性從主到次依次是：目標(biāo)孔隙率、粉煤灰摻量、集料級配、水灰比。

（2）計(jì)算孔隙率、透水系數(shù)均隨著目標(biāo)孔隙率的增大而增大，計(jì)算的孔隙率與目標(biāo)孔隙率基本上保持一致，目標(biāo)孔隙率與透水混凝土的透水性能有良好的相關(guān)性。用目標(biāo)孔隙率作為技術(shù)參數(shù)來進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)是可行的。隨著細(xì)集料比例的增加，計(jì)算孔隙率有減小的趨勢，透水系數(shù)有增加的趨勢；隨著粉煤灰摻量的增加，計(jì)算孔隙率減小，透水系數(shù)有增加的趨勢。隨著水灰比的增加，計(jì)算孔隙率減小，透水系數(shù)有先減小后增加的趨勢。

［1］馬學(xué)英，楊欣，呂興國.透水混凝土的研究和應(yīng)用[J].北京新奧混凝土有限公司，2009.

［2］陳正清.高強(qiáng)綠色環(huán)保透水混凝土的試驗(yàn)研究[J].北京城建混凝土有限公司，2010.

［3］王瑞燕，吳國雄，郭鵬.路面透水水泥混凝土性能研究[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2009.

［4］周黎軍，付長紅，趙忠興.透水混凝土的研究[J].蘇州交通工程集團(tuán)有限公司，2009.