米砂在C30透水混凝土中的應用

陳強，劉昭

（滄州金巖建材集團有限公司，河北 滄州 061000）

0 引言

透水混凝土可以讓雨水迅速滲入地表，既能保持土壤濕度又能減輕城市排水設施的負擔，緩解城市內澇和城市熱島效應，是一種“環保、生態型”的功能材料，是國家建設海綿城市的重要組成部分。傳統的透水混凝土強度等級一般在 C25 及以下，用于小區步道、公園道路或輕型機動車停車場等場所，在大型停車場和重型機動車道路的應用還比較少，隨著城市建設的快速發展，C30 強度等級的透水混凝土會越來越多的用到。

透水混凝土的定義是由粗集料及水泥基膠結材料經拌合形成的具有連續孔隙結構的混凝土。這是 CJJ/T 135—2009《透水混凝土路面技術規程》中的規定，筆者認為這個定義并不全面，隨著透水混凝土強度的提高，加入少量的細骨料是可以在滿足透水系數的前提下提高抗壓強度的，并不是不能加入細骨料，以前大多數人研究透水混凝土中加粗河砂或粗機制砂用來填充，由于河砂和機制砂屬于連續級配，容易封閉透水混凝土的連續孔隙，造成透水混凝土“不透水”，或者在透水混凝土中加增強劑來增加透水混凝土的抗壓強度，一般透水混凝土增強劑的價格都在 4000 元/噸左右，價格較高，導致成本升高。本文主要研究常規原材料加入單粒級的 1.25～5.0mm 為主的米砂對透水混凝土的影響。

1 原材料的選擇

（1）水泥為天津崇正天旺 P·O42.5 水泥，3 天水泥抗壓強度為 30.1MPa，28 天水泥抗壓強度為 55.2MPa，標稠用水量 28.3%。

（2）米砂材質為石灰石，含粉量 3.1%，堆積密度1620kg/m3，顆粒級配見表 1。

表 1 米砂的顆粒級配

（3）粗骨料為唐山灤縣的 5～10mm 石灰石骨料，含泥量 0.3%，針片狀含量 4%，堆積密度 1600kg/m3。

（4）外加劑采用滄州金巖建材集團生產的高性能聚羧酸減水劑緩凝型，減水率 32%，初凝時間差120min，固含量 11%。

2 試驗方法

根據 CJJ/T 135—2009《透水混凝土路面技術規程》設計透水混凝土配合比，水泥用量 400kg/m3，水膠比 0.28，外加劑摻量 1.0%，則 5～10mm 石子用量為0.98×1600 =1568(kg/m3)，初步制定 C30 透水混凝土基準配合比見表 2。

表 2 C30 透水混凝土基準配合比 kg/m3

在 C30 基本配合比的基礎上單方分別依次加入100kg 一直到 600kg 米砂，加入米砂后填充了 5～10mm石子之間的孔隙。每加入 100kg 米砂相應減少 80kg 的石子，外加劑的用量不變。由于總骨料的比表面積增加，要達到透水混凝土水泥漿體包裹均勻，無漿體下滴、有類似金屬的光澤的工作性，需要相應調整用水量。根據 JC/T 2558—2020《透水混凝土》相關規定進行成型和測量透水系數（圖 1），對比混凝土的 7 天抗壓強度、28 天抗壓強度和透水系數。摻入米砂后的配合比見表 3。

表 3 摻入米砂后的混凝土配合比 kg/m3

圖 1 透水混凝土透水系數測量

3 試驗結果與分析

不同摻量的米砂對透水混凝土抗壓強度和透水系數影響見表 4。

表 4 不同摻量米砂對透水混凝土性能的影響

試驗結果表明，隨著米砂加入量的增加，混凝土的7 天和 28 天抗壓強度逐漸增加，透水系數逐漸減小，因為米砂加入越多，混凝土越密實，水泥漿體與骨料的接觸面積增加，但是 7 天到 28 天的混凝土抗壓強度增長幅度很小，因為在混凝土有孔隙的時候，水泥漿與骨料之間的粘接力起到關鍵作用，透水混凝土的孔隙較大，混凝土孔隙結構抵抗壓力的支撐變弱，抗壓強度增長主要是水泥漿體與骨料的粘接力增加，水泥漿體粘接力的增加幅度遠小于抗壓強度增加幅度，所以透水混凝土 7 天到 28 天抗壓強度增長幅度較小。根據 JC/T 2558—2020《透水混凝土》要求透水系數≥0.5mm/s，但是一般根據實際應用需求最好達到 1mm/s 以上，可以看出，試樣 5 和試樣 6 的 28 天抗壓強度和透水系數符合要求，但強度略低。為了提高透水混凝土的強度還應提高混凝土的粘接強度，增加水泥漿體和骨料的粘接力，可適當增加水泥用量和外加劑用量，降低用水量來提高透水混凝土的粘接強度，根據試樣 6 調整配合比見表 5。

表 5 調整后 C30 透水混凝土配合比 kg/m3

調整后的透水混凝土狀態良好包裹均勻，無漿體下滴，成型后檢測混凝土的 7 天和 28 天抗壓強度和透水系數，試驗結果見表 6。

表 6 調整后透水混凝土的抗壓強度和透水系數

調整后的配合比 28 天抗壓強度明顯增加大于 C30混凝土設計強度的 1.15 倍，且透水系數大于 1mm/s，符合使用要求。

4 米砂在 C30 透水混凝土中使用的注意事項

（1）米砂的材質宜為石灰石，石灰石與水泥漿的粘接力較好，使用尾礦材質的米砂表面是解理面，親水性差粘接力較弱。

（2）米砂的含粉量宜控制在 5.0% 以下，含粉量過高會造成需水量增加，降低水泥漿與米砂之間的粘接力，還會造成漿體多，透水系數下降。

（3）搭配米砂使用的 5～10mm 石子材質也宜為石灰石，且含泥量低于 0.5%，增加漿體與骨料之間的粘接力。

（4）摻入米砂后，沒有加入增強劑，為了增加膠材本身的粘接力，宜單獨使用水泥，不加粉煤灰和礦粉，否則會降低膠材與骨料的粘接力。

（5）選擇的米砂宜為單粒級，1.25mm 以下的顆粒越少越好，這樣既能保證能填充 5～10mm 石子之間的孔隙，又不至于填充得過于密實，能保證混凝土的透水系數。

（6）單方混凝土中米砂的摻量不宜超過 600kg，米砂摻量過多，混凝土過于密實會降低透水混凝土的透水系數，甚至是不透水。

5 透水混凝土生產控制中注意的問題

（1）外加劑用量不宜過多，外加劑摻量過多容易使透水混凝土滴漿，底部漿體富集，堵塞下部孔隙，造成不透水。

（2）生產透水混凝土的外加劑宜使用緩凝型外加劑，混凝土從出機到攤鋪壓實的時間不宜超過 2 小時。

（3）C30 透水混凝土宜選用小型壓路機進行壓實，避免密實度不夠，實際強度不能滿足要求。

（4）透水混凝土施工完畢后宜直接覆蓋塑料薄膜養護，養護時間不宜小于 14 天。

6 結論

（1）加入米砂后可以增加透水混凝土的密實度，還能保證一定的連續孔隙率和透水性，能夠提高透水混凝土的強度達到 C30 以上。

（2）加入米砂后能夠增加水泥漿體與骨料之間的接觸面，從而增加整體的粘接強度，提高混凝土的抗壓強度。

（3）透水混凝土的膠材用量增加、水膠比減小能夠增加透水混凝土的抗壓強度，同時也會造成透水系數下降，應控制在一定范圍的調整。

（4）加入米砂后能夠使透水混凝土不加透水混凝土增強劑就能達到 C30 強度等級，降低了透水混凝土的生產成本。