透水混凝土的配合比設(shè)計及其性能研究

謝佳耀 徐云遠(yuǎn) 熊 俊

浙江龍業(yè)建材有限公司

透水混凝土的配合比設(shè)計及其性能研究

謝佳耀 徐云遠(yuǎn) 熊 俊

浙江龍業(yè)建材有限公司

城市建設(shè)水平的不斷提高使得當(dāng)前城市的路面己經(jīng)不再是以前的泥路，而是水泥瀝青等路面，這些路面往往是由阻水材料鋪就，在特殊的情況下會給城市的生態(tài)環(huán)境帶來一定的影響。而透水混凝土作為一種現(xiàn)代的綠色環(huán)保材料，是由骨料、水泥和水拌制而成的一種具有連續(xù)孔徑的混凝土。為能更好地推動透水混凝土這種新型材料的發(fā)展，需要更加深入地對其進(jìn)行研究?；诖耍疚尼槍ν杆炷恋呐浜媳仍O(shè)計及其性能進(jìn)行分析研究。

透水混凝土；配合比；性能

透水混凝土又稱無砂混凝土，多孔混凝土，透水地坪。是由粗骨料、水泥和水拌制而成的一種多孔輕質(zhì)混凝土，它不含細(xì)骨料，由粗骨料表面包覆一薄層水泥漿相互粘結(jié)而形成孔穴均勻分布的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。它既具有一定的強(qiáng)度，又具有一定的透氣性、透水性。將其用于人行道路、城市廣場的鋪設(shè)，水分可以很快滲入地下，在雨天不會積水、反光，從而很好的緩解不透水鋪裝對環(huán)境造成的影響，又可以有效補(bǔ)充地下水，緩解城市的地下水位急劇下降等等的一些城市環(huán)境問題;它還可以調(diào)節(jié)城市的溫濕度、維持地下土壤水位，減少交通噪音并增加行人、行車的舒適性，也對保護(hù)城市環(huán)境、調(diào)節(jié)城市氣候具有重要作用。

1 透水混凝土的配合比設(shè)計

1.1 設(shè)計原則及設(shè)計目標(biāo)

透水混凝土的一大特點是多孔性，在進(jìn)行配合比設(shè)計優(yōu)先要考慮孔隙率，當(dāng)前配合比設(shè)計主要有三種：質(zhì)量法、體積法、比表面積法。這三種方法有各自的優(yōu)缺點。質(zhì)量法利用經(jīng)驗得到圖表，可根據(jù)圖表計算出原材料的用量，簡化了配合比設(shè)計的計算過程，方便現(xiàn)場拌合施工；缺點是填漿量大小無可供依循的目標(biāo)。體積法以孔隙率為目標(biāo)，經(jīng)過計算可控制填漿體積，有利于控制拌合后的孔隙率；缺點是填漿量增大時，實測孔隙率與目標(biāo)孔隙率有較大差距。比表面積法通過計算骨料的表面積與漿體厚度的乘積，得出填漿量，在計算前必須先得到骨料比表面積和漿膜厚度，而漿膜厚度需要經(jīng)過多次試驗得到，工作量大。透水混凝土在拌合時坍落度為0，為干硬性混凝土，通常以骨料被漿體包裹、沒有較多水泥漿流出為恰當(dāng)。

1.2 配合比參數(shù)選擇

1.2.1 孔隙率

透水混凝土的特性很大部分來源于其自身結(jié)構(gòu)的多孔性，而且目標(biāo)孔隙率與透水混凝土實際測得的孔隙率是直接關(guān)聯(lián)的。在路面設(shè)計中，要求混凝土透水性高，需要的孔隙率就要高，但是不能一味追求高的孔隙率，太高的孔隙率會影響混凝土強(qiáng)度，反之，若混凝土強(qiáng)度要求高，設(shè)計的孔隙率就要低些。

1.2.2 骨料粒徑

相關(guān)研究表明，骨料的粒徑越小，透水混凝土的強(qiáng)度越大，這是因為小粒徑的骨料的堆積表面積大，顆粒之間相互接觸面廣，增加了水泥漿的粘結(jié)力，表面積大，所需包裹的水泥漿也就增多，粗骨料之間的空隙就會被填充，這結(jié)果是混凝土強(qiáng)度變大但是透水能力下降，因此為了兼顧強(qiáng)度和透水性，一般選用粒徑較小的單一粒徑作為粗骨料。

1.2.3 水膠比

在孔隙率一定的情況下，較小的水膠比對拌合物的流行性不好，水泥漿不能完全包裹骨料，骨料之前的空隙也相應(yīng)增多，這對透水性能有好處，但是對強(qiáng)度不利，反之，水膠比過大，拌合物的和易性好，超出的水泥漿量填充了骨料之間的空隙，水泥漿甚至有可能流入至拌合物底部，造成成型后的試件發(fā)生封底現(xiàn)象，這時對混凝土的透水性和強(qiáng)度都不利。根據(jù)前人的研究成果，透水混凝土的水膠比在0.25～0.40之間。

1.2.4 外加劑摻量

為了得到一個合適的外加劑摻量，可以在配合比設(shè)計前選取同配合比的原材料，在骨料、水泥用量一定的情況下按從小到大的水膠比(在固定的水膠比變化±0.05內(nèi))進(jìn)行透水混凝土的試拌，在拌制時觀察拌合物狀態(tài)，以水泥漿均勻地包裹骨料表面且不出現(xiàn)下滴現(xiàn)象，拌合物顆粒有類似金屬的光澤，此時的水膠比可認(rèn)為是最佳水膠比，按最佳水膠比狀態(tài)確定膠凝材料體系的流動度。當(dāng)考慮到混凝土強(qiáng)度需要變化水膠比時，可通過調(diào)整外加劑的摻量使流動度與最佳水膠比狀態(tài)下的流動度一致，此時的摻量就為配合比設(shè)計外加劑摻量。

2 性能分析

2.1 水膠比對透水混凝土抗壓強(qiáng)度與透水系數(shù)的影響

水膠比的值增大的過程中，透水混凝土的強(qiáng)度值是先大后小。而透水系數(shù)則隨著水膠比的增大而減小。引起這個結(jié)論的原因是：選擇較小的水灰比時，較小的水灰比在孔隙率一定的情況下，試塊中水泥的量會增多，而水的量不多而導(dǎo)致水泥漿干的快也硬的快，這時透水混凝土拌合物的流動性就會不好，粗骨料不能夠被水泥漿完全的包裹，骨料之間的空隙也相應(yīng)的增多，這樣雖然對透水混凝土的透水性是有好處的，但對其強(qiáng)度卻反而不利;反之，水灰比太大，透水混凝土的和易性就會特別的好，這時水泥漿的量就會超出范圍，多出的水泥漿有可能會將骨料之間的空隙填堵，還有種可能，是從骨料之間的縫隙流出到試塊底部，最終發(fā)生封底現(xiàn)象，這種情況的發(fā)生對混凝土的強(qiáng)度以及透水性都有嚴(yán)重的不利影響。所以選擇最優(yōu)水膠比，對強(qiáng)度的控制起到促進(jìn)作用。

2.2 骨料粒徑對透水混凝土抗壓強(qiáng)度和透水系數(shù)的影響

透水混凝土中粗骨料的粒徑愈大，對強(qiáng)度而言，它的值是越來越小的。究其原因是粗骨料的粒徑愈小，混凝土單位體積的表面積是愈大的。這種情況下，單位體積的透水混凝土里，骨料與膠凝材料的接觸面就會增大;同時與膠凝材料的粘結(jié)力也就會增大。因為就混凝土而言，其強(qiáng)度的主要貢獻(xiàn)力來源就是骨料之間的粘結(jié)力度，在這種情況下，透水混凝土的強(qiáng)度顯然的會增強(qiáng)。

透水混凝土對人們生活帶來的重大影響，當(dāng)前我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中透水混凝土已經(jīng)開始占據(jù)了一席天地，成為道路施工不容忽視的一環(huán)，相信隨著透水混凝土技術(shù)的更加成熟，其施工功能將會更加強(qiáng)大，應(yīng)用范圍將會更加廣闊。

[1] 張賢超，尹健，池漪.透水混凝土性能研究綜述[J].混凝土，2010，(12)：47-50.

[2] CJJ/T135-2009，透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.