透水混凝土性能研究

王勇

【摘 要】透水混凝土是一種生態友好型混凝土，是經過特殊工藝制成的具有連續孔隙率的混凝土。它具有較高的強度和良好的透氣、透水性。本文對其配合比設計和基本的物理力學性能進行了一系列的試驗研究，利用體積法進行透水混凝土的配合比設計，通過以水灰比、目標孔隙率、集料級配和礦物摻合料為因數設計正交試驗，獲得了最佳配合比；最后對透水混凝土的透水性能進行分析。

【關鍵詞】透水混凝土；正交試驗；配合比設計；透水性

0 前言

透水混凝土是一種新型生態環保混凝土，能夠與環境共生，是經過特殊工藝制成的具有連續孔隙的混凝土，既有一定的強度，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道路、人行道、廣場、停車場等路面結構中。國內雖然還未出現統一合理的透水混凝土配合比設計方法，但是作為環境友好型生態混凝土環境負荷減少型的混凝土，透水混凝土在國內的研究開發利用也會逐漸受到越來越多的重視。

1 透水混凝土的試驗方案

1.1 原材料選擇

透水混凝土的強度與水泥的活性、品種、數量至關重要。所以，透水混凝土要求采用強度較高、混合材料摻量較少的水泥，本實驗選用水泥標號在42.5級以上的水泥。

骨料粒徑大小是根據透水混凝土結構的厚度和強度來決定，通常所選粒徑不可以很大。粗骨料粒徑較小時，顆粒間的接觸點增多，透水混凝土的強度就會提高。骨料粒徑愈小，骨料的比表面積愈大，需用的水泥漿數量增多，混凝土內的連通空隙就會被填充密實，透水性能降低。為保證透水性和一定的強度，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，增加混凝土密實度，取代部分水泥降低工程造價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%的拌合水預攪拌1min，然后加入50%的膠結材料，繼續攪拌1min，最后將剩余的50%膠結材料和30%的拌合水加入攪拌機 ，攪拌2min，整個過程共攪拌 4min；振動成型，振動時間為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%以上的標準養護室中養護。

2 透水混凝土的配合比設計

本文采用正交設計方法對碾壓透水混凝土進行室內試驗。通過選取水灰比、目標孔隙率和礦物摻合料各個配合比參數的三個水平，安排九組試驗方案，測定透水混凝土的透水系數、28天抗壓強度和抗折強度。試驗的因素表、正交表和試驗用的配合比表如表1、表2、表3。

3透水混凝土的透水性能分析

3.1 透水性能結果分析

對透水混凝土的計算孔隙率、透水系數、7天抗壓強度和28天抗壓強度進行了測定，試驗的結果如表4。

按照正交試驗的試驗結果分析方法，以透水系數和計算孔隙率為指標對正交試驗的各個因素進行了極差分析，分析的結果如表5：

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

由圖1可知，計算孔隙率、透水系數均隨著目標孔隙率的增大而增大，計算的孔隙率與目標孔隙率基本上保持一致，目標孔隙率與透水混凝土的透水性能有良好的相關性。用目標孔隙率作為技術參數來進行配合比設計是可行的。

由圖2可知，隨著細集料比例的增加，計算孔隙率有減小的趨勢，透水系數有增加的趨勢。當采用單粒徑集料時，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；當小粒徑集料比例進一步加大時，由于小顆粒對大顆粒的干涉作用將大顆粒撥開，混凝土的透水系數又逐漸增大。

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

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

4 結論

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

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

【參考文獻】

[1]馬學英，楊欣，呂興國.透水混凝土的研究和應用[J].北京新奧混凝土有限公司，2009.

[2]陳正清.高強綠色環保透水混凝土的試驗研究[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].重慶交通大學學報，2009.

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

[責任編輯：薛俊歌]

【摘 要】透水混凝土是一種生態友好型混凝土，是經過特殊工藝制成的具有連續孔隙率的混凝土。它具有較高的強度和良好的透氣、透水性。本文對其配合比設計和基本的物理力學性能進行了一系列的試驗研究，利用體積法進行透水混凝土的配合比設計，通過以水灰比、目標孔隙率、集料級配和礦物摻合料為因數設計正交試驗，獲得了最佳配合比；最后對透水混凝土的透水性能進行分析。

【關鍵詞】透水混凝土；正交試驗；配合比設計；透水性

0 前言

透水混凝土是一種新型生態環保混凝土，能夠與環境共生，是經過特殊工藝制成的具有連續孔隙的混凝土，既有一定的強度，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道路、人行道、廣場、停車場等路面結構中。國內雖然還未出現統一合理的透水混凝土配合比設計方法，但是作為環境友好型生態混凝土環境負荷減少型的混凝土，透水混凝土在國內的研究開發利用也會逐漸受到越來越多的重視。

1 透水混凝土的試驗方案

1.1 原材料選擇

透水混凝土的強度與水泥的活性、品種、數量至關重要。所以，透水混凝土要求采用強度較高、混合材料摻量較少的水泥，本實驗選用水泥標號在42.5級以上的水泥。

骨料粒徑大小是根據透水混凝土結構的厚度和強度來決定，通常所選粒徑不可以很大。粗骨料粒徑較小時，顆粒間的接觸點增多，透水混凝土的強度就會提高。骨料粒徑愈小，骨料的比表面積愈大，需用的水泥漿數量增多，混凝土內的連通空隙就會被填充密實，透水性能降低。為保證透水性和一定的強度，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，增加混凝土密實度，取代部分水泥降低工程造價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%的拌合水預攪拌1min，然后加入50%的膠結材料，繼續攪拌1min，最后將剩余的50%膠結材料和30%的拌合水加入攪拌機 ，攪拌2min，整個過程共攪拌 4min；振動成型，振動時間為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%以上的標準養護室中養護。

2 透水混凝土的配合比設計

本文采用正交設計方法對碾壓透水混凝土進行室內試驗。通過選取水灰比、目標孔隙率和礦物摻合料各個配合比參數的三個水平，安排九組試驗方案，測定透水混凝土的透水系數、28天抗壓強度和抗折強度。試驗的因素表、正交表和試驗用的配合比表如表1、表2、表3。

3透水混凝土的透水性能分析

3.1 透水性能結果分析

對透水混凝土的計算孔隙率、透水系數、7天抗壓強度和28天抗壓強度進行了測定，試驗的結果如表4。

按照正交試驗的試驗結果分析方法，以透水系數和計算孔隙率為指標對正交試驗的各個因素進行了極差分析，分析的結果如表5：

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

由圖1可知，計算孔隙率、透水系數均隨著目標孔隙率的增大而增大，計算的孔隙率與目標孔隙率基本上保持一致，目標孔隙率與透水混凝土的透水性能有良好的相關性。用目標孔隙率作為技術參數來進行配合比設計是可行的。

由圖2可知，隨著細集料比例的增加，計算孔隙率有減小的趨勢，透水系數有增加的趨勢。當采用單粒徑集料時，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；當小粒徑集料比例進一步加大時，由于小顆粒對大顆粒的干涉作用將大顆粒撥開，混凝土的透水系數又逐漸增大。

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

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

4 結論

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

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

【參考文獻】

[1]馬學英，楊欣，呂興國.透水混凝土的研究和應用[J].北京新奧混凝土有限公司，2009.

[2]陳正清.高強綠色環保透水混凝土的試驗研究[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].重慶交通大學學報，2009.

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

[責任編輯：薛俊歌]

【摘 要】透水混凝土是一種生態友好型混凝土，是經過特殊工藝制成的具有連續孔隙率的混凝土。它具有較高的強度和良好的透氣、透水性。本文對其配合比設計和基本的物理力學性能進行了一系列的試驗研究，利用體積法進行透水混凝土的配合比設計，通過以水灰比、目標孔隙率、集料級配和礦物摻合料為因數設計正交試驗，獲得了最佳配合比；最后對透水混凝土的透水性能進行分析。

【關鍵詞】透水混凝土；正交試驗；配合比設計；透水性

0 前言

透水混凝土是一種新型生態環保混凝土，能夠與環境共生，是經過特殊工藝制成的具有連續孔隙的混凝土，既有一定的強度，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道路、人行道、廣場、停車場等路面結構中。國內雖然還未出現統一合理的透水混凝土配合比設計方法，但是作為環境友好型生態混凝土環境負荷減少型的混凝土，透水混凝土在國內的研究開發利用也會逐漸受到越來越多的重視。

1 透水混凝土的試驗方案

1.1 原材料選擇

透水混凝土的強度與水泥的活性、品種、數量至關重要。所以，透水混凝土要求采用強度較高、混合材料摻量較少的水泥，本實驗選用水泥標號在42.5級以上的水泥。

骨料粒徑大小是根據透水混凝土結構的厚度和強度來決定，通常所選粒徑不可以很大。粗骨料粒徑較小時，顆粒間的接觸點增多，透水混凝土的強度就會提高。骨料粒徑愈小，骨料的比表面積愈大，需用的水泥漿數量增多，混凝土內的連通空隙就會被填充密實，透水性能降低。為保證透水性和一定的強度，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，增加混凝土密實度，取代部分水泥降低工程造價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%的拌合水預攪拌1min，然后加入50%的膠結材料，繼續攪拌1min，最后將剩余的50%膠結材料和30%的拌合水加入攪拌機 ，攪拌2min，整個過程共攪拌 4min；振動成型，振動時間為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%以上的標準養護室中養護。

2 透水混凝土的配合比設計

本文采用正交設計方法對碾壓透水混凝土進行室內試驗。通過選取水灰比、目標孔隙率和礦物摻合料各個配合比參數的三個水平，安排九組試驗方案，測定透水混凝土的透水系數、28天抗壓強度和抗折強度。試驗的因素表、正交表和試驗用的配合比表如表1、表2、表3。

3透水混凝土的透水性能分析

3.1 透水性能結果分析

對透水混凝土的計算孔隙率、透水系數、7天抗壓強度和28天抗壓強度進行了測定，試驗的結果如表4。

按照正交試驗的試驗結果分析方法，以透水系數和計算孔隙率為指標對正交試驗的各個因素進行了極差分析，分析的結果如表5：

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

由圖1可知，計算孔隙率、透水系數均隨著目標孔隙率的增大而增大，計算的孔隙率與目標孔隙率基本上保持一致，目標孔隙率與透水混凝土的透水性能有良好的相關性。用目標孔隙率作為技術參數來進行配合比設計是可行的。

由圖2可知，隨著細集料比例的增加，計算孔隙率有減小的趨勢，透水系數有增加的趨勢。當采用單粒徑集料時，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；當小粒徑集料比例進一步加大時，由于小顆粒對大顆粒的干涉作用將大顆粒撥開，混凝土的透水系數又逐漸增大。

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

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

4 結論

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

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

【參考文獻】

[1]馬學英，楊欣，呂興國.透水混凝土的研究和應用[J].北京新奧混凝土有限公司，2009.

[2]陳正清.高強綠色環保透水混凝土的試驗研究[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].重慶交通大學學報，2009.

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

[責任編輯：薛俊歌]