不同成型方法對透水混凝土性能的影響研究

施鑄唐　林毅文　何小清　施宇汐　林枝

摘要：隨著海綿城市理念的提出，更激發了透水混凝土的研究熱潮。為了透水混凝土可以更好的應用于城市建設，本文將對透水混凝在不同成型方法下有關性能的變化進行研究，確定出最佳的成型系數及成型方法。下面將對不同成型方法產生的影響進行詳細介紹。

關鍵詞：成型方法；透水混凝土；透水性影響

前言

隨著混凝土技術的不斷進步。人們注重混凝土的結構性能的同時。也在追求其功能性、生態性和智能性等性能。透水混凝土是目前國內外重點開發應用的生態功能混凝土品種之一。它具有良好透氣、透水性，將其用于城市廣場、人行道路的鋪設，既有利于調節城市的溫濕度、維持地下土壤水位。又可以減少交通噪音并增加行人、行車的舒適性，對調節城市氣候、保護城市環境具有重要作用。與普通混凝土相比，透水混凝土在力學性能、功能性等方面有著顯著的優勢。目前國內對影響透水混凝土性能的因素做了較多研究。但較少有研究關于成型方法對透水混凝土性能的影響。本文通過試驗。研究了不同成型方法對透水混凝土強度及透水性能的影響。提出了合理的透水混凝土成型方法，為透水混凝土的工程應用提供參考。

1.原材料、實驗方法及參數測定

1.1原材料

水泥采用海螺P.042.5水泥：粗集料采用福建閩侯產的粒徑為（10N20）mm的碎石，表觀密度為2690kg/m3堆積密度為1510kg/m3；外加劑采用福建建工建材生產的緩凝高效減水劑。摻量為1.8%時減水率為23%。

1.2試驗方法

用上述原材料。采用相同的配合比拌制透水混凝土。并采用以下4種成型方法對其相應的性能進行分析：

（1）插搗成型法。將透水混凝土拌合物分三次裝入（150x150x150）mm的混凝土鋼模中。并在每次透水混凝土裝入后使用搗棒從四周至中心均勻插搗：最后一次插搗完畢后用抹灰刀將試件表面抹平。

（2）振動成型方法。將透水混凝土拌合物一次性裝入（150x150x150）mm的混凝土鋼模中。使混凝土略高于試模并置于振動臺上。振動一定的時間。然后抹灰刀將多余的混凝土刮除，并將試件表面抹平。

（3）壓力成型方法。將透水混凝土拌合物一次性裝入專用靜壓成型模具中。在壓力機下加壓至所需的力值。并持續5秒。取下模具，然后用抹灰刀將試件表面抹平，使試件的尺寸為（150x150x150）mm。

（4）試塊振壓成型方法，將透水混凝土拌合物一次性裝入專用靜壓成型模具中。置于振動臺上振動至所需試件。然后在壓力機下加載至所需的力值，并持續5秒，取下模具，用抹灰刀將試件表面抹平，使試件的尺寸為（150x150x150）mm。

抗壓強度測定：依據標準GB/T 50081-2001《普通混凝土力學性能試驗方法標準》對透水混凝土試件進行抗壓強度測定。

透水系數測定：將試件加工為直徑為lOOmm，高度為150mm的尺寸。并對試件四周進行密封處理。使水僅從試件的成型面進行滲透。試驗參照標準CJJ/T 135-2009《透水水泥混凝土路面技術規程》中附錄A進行。

2.實驗結果和數據分析

透水混凝土試塊在制作過程中確保僅成型方法不同。其余條件均相同。將各成型試塊在同一條件下拆模后在標準養護條件下。養護至28d。

2.1試塊振動時間對其性能的影響

由表1我們可以得出以下結論：隨著試塊振動時間的延長。透水砼試塊的抗壓性能是先增加后降低。孔隙率和透水性能則是一直下降。原因是通過振動來使骨料與骨料更加緊密的接觸，增加粘結點。試件更加密實，達到增強強度的效果。同時孔隙率也跟著降低。當振動時間過長。骨料之間已充分堆積。孔隙率減小不再明顯。但水泥漿體會隨著重力作用。在試件下部堆積，使透水孔隙減少。滲透性能下降。同時會出現骨料和水泥漿體分離現象。使得強度下降。有數據表明。最佳的振動時間為8秒左右。

2.2成型壓力對其性能影響

表2表明，隨著壓力逐漸增大，抗壓強度先增大后減小，透水性能一直下降；主要原因為。第一環節，骨料因為壓力間距減小，填充孔隙，這個過程主要是體積發生變化；第二環節，壓力逐漸增大。骨料之間接觸面積增多。使得孔隙減少，試塊更加密實，導致透水性下降，隨著壓力持續增加，粗骨料出現碎裂，導致試塊的抗壓強度出現下滑。根據實驗數據，壓力最好控制在70kN左右。

2.3不同成型方法對其性能的影響

四種成型方法對透水混凝土的孔隙率、抗壓強度及透水系數的影響如表3所示。其中振搗成型的時間為10s，壓力成型的壓力為80kN。振壓成型的振搗時間為4s。成型壓力為40kN。

從表3可以看出。插搗成型可以獲得較大的透水系數。但抗壓強度最低。主要原因是插搗成型的方法無法使骨料充分密實的堆積在一起。孔隙較大故有較好的透水系數。相對的抗壓強度較低。相比之下。振壓成型可以使透水混凝土獲得較高的抗壓強度和較好的透水系數。通過較短時間的振搗使骨料堆積緊密且水泥漿體不至于沉積：之后的壓力成型使骨料之間的距離進一步減小。增加骨料之間的接觸面積。從而獲得較好的抗壓強度又不至于過多的影響透水系數。

2.4實驗室方法及具體施工方法的選用

通過實驗所用方法和實際施工方法的對比。我們可以發現。實驗室中的壓力成型方法和實際施工中的輕型碾壓機壓實方法較為類似：振壓試塊成型方法和實際工程中的振動碾壓作業方法十分相似：所以。我們可以將以上兩種的實驗室透水混凝土試塊成型方法作為主要的研究方法。并結合實際施工需要。選取和它們相同的實驗室試塊成型方法。只有這樣得到的透水混凝土材料配置比例才具有實際的參照作用：另外。實驗室得到的參數數據也能給工程施工在設備選型方面提供參考。

3.影響透水混凝土強度的因素

3.1原材料對透水混凝土強度的影響

首先。透水混凝土的強度與水泥的強度是一致的。水泥的強度越大。當然由它配置成的透水混凝土的強度也就相對較強。而水泥的化學成分又決定了水泥的輕度。高強度的水泥制作出來的透水混凝土隨著時間的不斷推移。水泥的化學結構發生變化。混凝土的強度也會發生變化。使其內部強度變得不均勻；其次。粗骨料是制作透水混凝土的骨架。粗骨料的品種對混凝土強度也有一個很大的影響。碎石做骨料的過程中。由于它的表面不規則。攪拌時碎石之間的摩擦能夠增加混凝土結構的穩定性能。因此。在配置透水混凝土中對骨料的選擇要多選用形狀不規則的碎石。而不是表面光滑的卵石。這樣能夠增加透水混凝土的強度。此外，透水混凝土強度還會受到減水劑的影響，減水劑能夠減少混凝土中水分的流動，沒有了水的潤滑。混凝土的強度也就自然增強了。

3.2配合比參數對透水混凝土強度的影響

透水混凝土中。水和灰的比。漿集比和孔隙率的參數都能對混凝土的強度產生一定的影響。水泥與水的重量之間的比例適中。能夠使混凝土硬化之后的結構更加穩定。因此要依據實際情況來配置水泥和水的重量：骨料的體積和水泥漿體積之間的比例適當增加能夠增加混凝土的強度。但是如果掌握不好程度。使漿集比增加較大。就會影響到透水混凝土的透水性，因此把握一個適當的量非常重要；另外，透水混凝土的孔隙率太大會使混凝土的強度降低。因此在配置透水混凝土時還要注意適當減小混凝土的孔隙率。

3.3成型工藝和養護對透水混凝土強度的影響

透水混凝土有一個十分顯著的特點。就是一旦保證它的透水率就會降低它的強度。因此它的成型工藝十分重要。這就要求在配置這種混凝土時要嚴格控制各部分的不利。此外還要對其采取相應的防護措施。減少由于天氣等外力因素對透水混凝土造成的傷害。影響其強度。

4.結束語

綜上所述我們可以發現。不同成型方法對透水混凝土的強度和透水性能影響較大。通過選擇合適的成型方法從而保證透水混凝土獲得較好的綜合性能。采用振搗成型方法。振搗時間不宜過長。可控制在8-10s；采用壓力成型方法，壓力應控制在70kN左右：采用振壓成型可以獲得較好的綜合性能：不建議單獨采用插搗的成型方法。