張 力 劉忠寧 黃偉娟 朱維俊 張 林（南京標(biāo)美彩石建材有限公司，江蘇 南京210036）

現(xiàn)代城市的地表被鋼筋混凝土建筑和瀝青混凝土路面所覆蓋,引發(fā)城市地下水枯竭、暴雨路面積水。20 世紀(jì)80 年代，發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，針對這一缺陷，開始研發(fā)透水混凝土路面[1]。透水混凝土又稱多孔混凝土（排水混凝土），是由單一級配的粗骨料、膠凝材料和水拌制而成的一種多孔輕質(zhì)混凝土， 具有透氣、透水、重量輕、彩色妝點、整體施工等特點。

1 我國透水混凝土的研究進(jìn)展

1.1 國內(nèi)透水混凝土的研究

20 世紀(jì)90 年代，國內(nèi)對透水性混凝土開始進(jìn)行研究，但是由于其抗壓強(qiáng)度（不超過20MPa）較低,人們的認(rèn)識、地基狀況、施工方法等原因限制，透水性混凝土的應(yīng)用范圍受到影響。經(jīng)過各高校、科研機(jī)構(gòu)以及透水混凝土生產(chǎn)廠家的大量研究，合理使用混凝土外加劑,采用高活性硅灰材料,調(diào)整骨料級配等方法，提高了透水混凝土強(qiáng)度，目前透水混凝土抗壓強(qiáng)度可達(dá)25 -50 MPa，抗折強(qiáng)度可達(dá)3 -6MPa[2]。

1.2 國內(nèi)透水混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)透水混凝土研發(fā)和應(yīng)用已取得一定的成果 ，尚有進(jìn)口材料，但國產(chǎn)化材料已成趨勢，不同場合的需求和各種功能的透水混凝土材料不斷增加。

從功能上來分有:透水基層專用透水混凝土；路面面層用透水混凝土；用于河堤護(hù)坡的大孔植生型透水混凝土。

同時，針對路面面層有較高的裝飾性要求 ，面層用的透水混凝土的品種有很大的發(fā)展，如彩色透水混凝土、水洗露骨料混凝土在國內(nèi)許多城市都有運用，適應(yīng)高要求、美觀性和裝飾性的場所。

當(dāng)前，國內(nèi)面層透水混凝土仍在初級階段，因此透水混凝土適用范圍尚有一定的局限性，僅用于廣場、體育場、步行街、慢車道、人行道、園林景觀道路。但因它是新型的、環(huán)保生態(tài)的綠色路用鋪地材料，比其它鋪地材料具有更優(yōu)的功能性和實用性。同時，隨著透水材料深入的研發(fā)，其應(yīng)用范圍更加廣泛。

2 透水混凝土的技術(shù)性能專項研究

2.1 透水混凝土的原材料

2.1.1 水泥

水泥是決定透水混凝土強(qiáng)度的重要因素，目前國內(nèi)采用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥較為普遍。高鋁水泥和膨脹水泥、快硬水泥等一般不宜。按使用透水混凝土的具體要求，采用水泥等級不同，路面用透水混凝土采用水泥級別不應(yīng)低于42.5 級；對于強(qiáng)度等級要求不高的植生型透水混凝土和基層排水用的透水混凝土可采用32.5 級的水泥。水泥各項指標(biāo)須符合《通用硅酸鹽水泥》（GB 175-2007）的規(guī)定。

2.1.2 集料

透水混凝土使用的集料為單一級配，應(yīng)選用潔凈、堅硬而耐久的碎石或卵石，一般采用《建筑用卵石、碎石》GB/T14685 中的二級標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)高低應(yīng)按具體區(qū)域而定。地區(qū)不同，集料的指標(biāo)可能有難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的情況，有些按中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》CJJ/T135 中建議采用GB/T14685 中的二級標(biāo)準(zhǔn)為適宜。

2.1.3 水泥外加劑和增強(qiáng)材料

1）透水混凝土一般采用水泥外加劑來保證施工性能和提高強(qiáng)度，如：萘系高效減水劑、磺化三聚氰胺甲醛縮合物、聚羧酸類等高效減水劑。

2）增強(qiáng)材料，可以改善透水混凝土中集料間的粘結(jié)性能，提高透水混凝土強(qiáng)度和韌性，如無機(jī)的以無定型的二氧化硅為主的材料，并摻入相應(yīng)的助劑組成的。

2.1.4 透水混凝土拌合用水質(zhì)量應(yīng)符合《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ63 。

2.2 透水混凝土的技術(shù)性能研究試驗

2.2.1 材料：

本試驗水泥為42.5 級普通硅酸鹽水混；集料為粒徑在2.55mm-4.75mm 的黑色玄武巖碎石；外加劑為萘系高效減水劑；增強(qiáng)材料為硅灰；水為自來水。

2.2.2 透水混凝土配合比設(shè)計

1）單位體積集料用量計算

單位體積透水混凝土集料用量按以下公式：

WG=ρG?k

WG：單位體積透水混凝土集料用量

ρG：集料比重

k：修正系數(shù)，碎石取0.98

單位體積集料用量=1530kg/m3×0.98

=1499.4 kg/m3≈1500 kg/m3

2）單位體積水泥用量近似計算

P=1–（WG/ρG+ WC/ρC+W/C?WC/ρW）

P：目標(biāo)孔隙率，19%

WG：單位體積集料用量，1500 kg

ρG：集料比重2700 kg/m3

WC：單位體積集料用量

ρC：集料比重3100 kg/m3

W/C：水灰比，0.32

ρW：水的比重1000 kg/m3

由計算得出單位體積水泥用量

WC=405 kg/ m3

透水混凝土配合比：水泥：集料=405:1500

2.3 試驗

2.3.1 透水混凝土水膠比對抗壓強(qiáng)度影響試驗

在骨灰比保持固定不變的條件下，調(diào)整水膠比，試塊標(biāo)養(yǎng)28 天，測定在不同水灰比下的抗壓強(qiáng)度。

檢驗方法：GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》

試驗結(jié)果見表1。

圖1為水膠比對透水混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。

圖1 水膠比與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

圖2 骨灰比與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

結(jié)論：透水混凝土水膠比在0.25 ～0.32 為最佳。

表1 透水混凝土水膠比對抗壓強(qiáng)度影響試驗

表2 透水混凝土骨灰比對抗壓強(qiáng)度影響試驗

表3 透水混凝土耐磨性試驗結(jié)果

2.3.2 透水混凝土骨灰比對抗壓強(qiáng)度的影響

毎立方米集料用量保持1500 kg，水膠比保持不變，并保證一定的透水率條件下，調(diào)整水泥用量，試塊標(biāo)養(yǎng)28 天，檢測試塊在不同骨灰比條件下的抗壓強(qiáng)度

檢驗方法：GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》

試驗結(jié)果見表2。

結(jié)論：透水混凝土抗壓強(qiáng)度隨著骨灰比減小而增加，以此為根據(jù)，依據(jù)透水率的要求可確定最佳骨灰比。

2.3.3 耐磨性試驗

選擇最佳水膠比和骨灰比，試塊標(biāo)養(yǎng)28 天，檢測試塊耐磨性。

檢驗方法：JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》

試驗結(jié)果見表3。

結(jié)論：在選擇最佳水膠比和骨灰比條件下，透水混凝土耐磨性符合JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》對耐磨性的要求。

2.3.4 抗凍性試驗

選擇最佳水膠比和骨灰比，試塊標(biāo)養(yǎng)28 天，檢測試塊抗凍性。

檢驗方法：JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》

試驗結(jié)果見表4。

結(jié)論：在選擇最佳水膠比和骨灰比條件下，透水混凝土抗凍性符合JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》要求。

2.3.5 透水率試驗

選擇最佳水膠比和骨灰比，測試透水率。

檢驗方法：JC/T 945-2005《透水磚》

試驗結(jié)果表5。

結(jié)論：在選擇最佳水膠比和骨灰比條件下，透水混凝的透水率優(yōu)于透水磚的指標(biāo)。

2.3.6 顏料的摻入量對透水混凝土物理力學(xué)性能的影響

表4 透水混凝土的抗凍性試驗結(jié)果

表5 透水混凝土的透水率試驗結(jié)果

選擇最佳水膠比骨灰比，顏料選擇氧化鐵顏料，加入量以占膠凝材料的百分比計，改變顏料的加入量，試塊標(biāo)養(yǎng)28 天，檢測抗壓強(qiáng)度。

試驗顏料：氧化鐵顏料

檢驗方法：GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》

試驗結(jié)果見表6。

圖6 顏料添加量對透水混凝土的抗壓強(qiáng)度影響

表6 顏料添加量對透水混凝土的抗壓強(qiáng)度影響

結(jié)論：顏料添加量對透水混凝土抗壓強(qiáng)度有一定的影響，但顏料添加量小于10%影響不太大，為此對透水混凝土的顏料添加量控制在≤8%為佳。

2.3.7 骨料的粒徑對透水混凝土力學(xué)性能的影響

選擇水膠比0.28、骨灰比3.66，改變骨料粒徑，測抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。

試驗材料：小野田水泥42.5 級普通硅酸鹽水泥，集料為高料，粒徑為2.5 ～4.75mm 4.75 ～9.5 mm 9.5 ～13 mm 普通石料 13 ～16 mm 20 ～25 mm。

檢驗方法：GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》，試驗結(jié)果見表7。

結(jié)論：隨著集料粒徑的增加，透水混凝土抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度同時降低，因此根據(jù)不同道路的不同要求，采用適宜的集料粒徑可保證透水混凝土的強(qiáng)度要求。

3 總結(jié)

表7 骨料的粒徑影響透水混凝土抗折強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度關(guān)系試驗

1）透水混凝土水膠比在0.25 ～0.32 為最佳，施工中因溫度的原因可適當(dāng)選擇水量的增減來保證施工質(zhì)量。

2）透水混凝土抗壓強(qiáng)度隨著骨灰比減小而增加，以此為根據(jù)，依據(jù)透水率的要求可確定最佳施工骨灰比。

3）透水混凝土抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度隨膠單位體積水泥的用量增加而同樣上升，但過度增加水泥用量會使成本增大，根據(jù)不同等級的透水混凝土，可選擇最佳骨灰比。

4）顏料添加量對透水混凝土抗壓強(qiáng)度有一定的影響，但顏料添加量小于10%影響不太大，為此對透水混凝土面層材料的顏料添加量控制在≤8%為佳，能確保道路面層的性能。

5）隨著集料粒徑的增加，透水混凝土抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度同時降低，因此在不同道路的不同要求，采用適宜的集料粒徑可保證透水混凝土的強(qiáng)度要求。

6）在選擇最佳水膠比和骨灰比的條件下，透水混凝土耐磨性符合《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》中耐磨性的要求，而且透水混凝土的透水率優(yōu)于透水磚標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)。

[1]蘇堪祥 多孔混凝土材料組成與路用性能研究 分路 2004 年第8 期

[2]張賢超 尹健 池漪 透水混凝土透性能研究綜述 混凝土2010 年第12 期

[3]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJJ/T135-2009《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》

[4] GB 175-2007《通用硅酸鹽水泥》

[5] JGJ63《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》

[6] JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》

[7] JC/T 945-2005《透水磚》