藍建武

（漳州市東山縣正達混凝土有限公司，福建 漳州 363400）

淺談透水混凝土性能影響因素

藍建武

（漳州市東山縣正達混凝土有限公司，福建 漳州 363400）

為進一步了解透水混凝土的性能，本文研究了生產(chǎn)工藝、骨料級配、水膠比及漿骨比對透水混凝土性能的影響，結果表明：恰當?shù)纳a(chǎn)工藝和參數(shù)能使透水混凝土獲得較好的性能指標；合理的骨料級配和漿骨比是影響透水混凝土孔隙率和抗壓強度的關鍵因素；而透水混凝土抗壓強度主要取決于水泥漿體對骨料是否均勻包裹。

透水混凝土；孔隙率；水膠比；抗壓強度

0 引言

透水混凝土可補充城市地下水資源，防止城市防洪、保持土壤溫度，有利于生態(tài)平衡；同時可調節(jié)城市氣候，降低地表溫度，緩解城市“熱島現(xiàn)象”。因此，透水混凝土被廣泛用于排水性道路基層、城市道路兩側人行道、公園內道路及平地，河道兩側的護坡材料等[1]。

透水混凝土的主要性能指標是抗壓強度、孔隙率與透水系數(shù)，許多因素會影響透水混凝土的這些性能。本文主要研究不同生產(chǎn)工藝、不同級配粗骨料、不同漿骨比、不同水膠比對其抗壓強度和孔隙率的影響。

1 試驗原材料及試驗方法

1.1 試驗原材料

（1）水泥：采用 P·O42.5 級水泥，密度 3100kg/m3，其它物理性能見表1。

表1 P·O 42.5 級水泥物理性能

（2）粗骨料：指標如表2 所示。

表2 粗骨料相關性能指標

（3）礦粉：S95 級，比表面積 440m2/kg，活性指數(shù)：7d為 82%、28d 為 101%，密度 2900 kg/m3。

（4）減水劑：聚羧酸高性能減水劑，減水率 27.2%，推薦摻量 1.0%。

1.2 試驗方法

1.2.1 成型方法

試驗使用 150mm×150mm×150mm 試模進行成型，采用振動成型工藝，將混凝土一次裝滿試模，在混凝土振動臺上振動 20s，同時用抹刀壓實整平試件表面，成型后放入標準養(yǎng)護室，用塑料薄膜覆蓋，成型 24h 后拆模，繼續(xù)標準養(yǎng)護至要求齡期。

1.2.2 總孔隙率的測定

將養(yǎng)護后的透水混凝土試塊全部浸泡水中，吸水飽和后在水中稱其質量 m1，再將試塊放入烘箱中烘干至恒重，待冷卻到室溫時，稱其質量 m2；按公式 P1= [1–(m2–m1)/v]×100%計算試件的總孔隙率（其中 v——試件的體積）。

1.2.3 抗壓強度的測定

按照 GB/T50081－2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》規(guī)定：將相應的試件標準養(yǎng)護 3d、7d 和 28d 進行抗壓強度測試。

2 試驗設計與結果分析

2.1 基準配合比設計

依據(jù) CJJ/T135－2009《透水水泥混凝土路面技術規(guī)程》進行混凝土配合比設計[2]，得到基準配合比，見表3。

表3 基準混凝土配比 kg/m3

2.2 不同生產(chǎn)工藝對透水混凝土性能影響

試驗設計兩種生產(chǎn)工藝進行對比：一種是直接投料法，即將配比中膠凝材料、骨料及外加劑一次加入攪拌機中進行干拌 10s，然后加水攪拌 180s；另一種是水泥裹石法[3]，即將配比中的骨料與 80% 水提前混合，攪拌 30s，然后加入水泥攪拌 30s，最后加入剩余的 20% 水量，攪拌 120s。將表3 中基準配比按兩種生產(chǎn)工藝進行試拌，試驗結果如表4 所示。

表4 不同生產(chǎn)工藝對透水混凝土性能影響

從表4 可知，采用水泥裹石法生產(chǎn)工藝，透水混凝土的孔隙率下降了 3.9%，但抗壓強度卻有一定的增長。綜合考慮這兩種相互制約的影響因素，為得到具有一定孔隙率且有較高強度的透水混凝土，優(yōu)選水泥裹石法進行試驗。

2.3 不同級配粗骨料對透水混凝土性能影響

骨料是透水混凝土的主要組成材料，骨料顆粒形狀和表面狀態(tài)對混凝土性能有非常重要的影響。本文采用表2 三種級配天然碎石，按照表3 基準配比進行試驗，結果如表5 所示：

表5 不同級配粗骨料對透水混凝土性能影響

由表5 可知，在骨料顆粒形狀與表面狀態(tài)相似的情況下，骨料級配越低，即粒徑越小，透水混凝土孔隙率越小、強度越高。試驗數(shù)據(jù)中，粒徑為 5～10.0mm 透水混凝土孔隙率最低，透水性較差而強度較高，其原因在于碎石骨料是采用鄂式破碎機破碎的，較小粒徑的碎石片狀稍多，表面粗糙，所形成的連通孔隙率較小，容易導致混凝土密實不透水，因此強度較高。而 5～25.0 和 5～16.0 級配碎石配制的混凝土在保證一定抗壓強度的同時，兼具良好的孔隙率和透水性，由此可見，并非骨料級配越小，透水混凝土性能就越好，而通過試驗找到最合適的骨料級配對配制性能優(yōu)良的透水混凝土才至關重要。

2.4 不同水膠比對透水混凝土性能影響

水膠比是決定水泥漿體的主要因素，試驗中采用 0.20，0.25，0.30，0.35 四個水膠比進行試驗（改變水膠比時，保證透水混凝土總漿體體積不變，等比例增加或減少水和膠凝材料用量），結果如表6 所示。

表6 不同水膠比對透水混凝土性能影響

由表6 試驗數(shù)據(jù)可以看出：和普通混凝土力學性能變化規(guī)律不同，透水混凝土的抗壓強度隨水膠比的變化不明顯，不成線性關系。當水膠比為 0.20 時，混凝土孔隙率較大，強度相對較低，分析原因為：水膠比偏低，用水量不足，使透水混凝土漿體粘度較大，無法均勻包裹石子，導致混凝土均勻性較差，強度偏低；而當水膠比增大至 0.25 時，透水混凝土抗壓強度最高，此時漿體粘度適中，試拌時石子表面粘漿效果較好，漿體發(fā)亮，可知水膠比合適，漿體分散均勻，強度最好，孔隙率較優(yōu)；當水膠比從 0.25 增大到 0.35 時，抗壓強度有下降趨勢但變化不明顯。分析原因為：透水混凝土本身是一種比較干硬的混凝土，過低的水膠比容易引起骨料與漿體間粘結力下降，弱化了水膠比下降對漿體的增強作用。而水泥漿體對骨料的均勻包裹與否是決定透水混凝土抗壓強度的重要因素[4]。試驗中水膠比雖增大，但是漿體分散好、對骨料的包裹較均勻，所以強度下降不明顯。

2.5 不同漿骨比對透水混凝土性能影響

漿骨比是決定透水混凝土工作性、抗壓強度的主要因素，試驗中采用 0.50，0.53，0.56 三個漿骨比進行試驗（改變漿骨比時，保證透水混凝土粗骨料用量不變，固定水膠比0.25，等比例增加或減少水與膠凝材料用量），結果如表7 所示。

表7 不同漿骨比對透水混凝土性能影響

從表7 試驗數(shù)據(jù)可知：隨著漿骨比的增大，透水混凝土孔隙率逐漸減小，抗壓強度逐漸增高。當漿骨比為 0.50 時，透水混凝土孔隙率較高，強度相對較低，原因為漿體量較少，不足以均勻包裹石子，導致混凝土中粗骨料間的粘結界面厚度減小，且易導致界面不均勻，存在薄弱區(qū)，從而導致強度偏低；當漿骨比為 0.53 時，漿體量適中，剛好能均勻包裹粗骨料，在保證合理孔隙率的同時，強度大幅提高；當漿骨比增至 0.56 時，透水混凝土強度雖較高，但孔隙率低，分析原因可知：漿骨比過大時，漿體富余量較多，從而進一步填充了骨料間的空隙，增大了骨料間粘結界面的厚度，使混凝土原來連通的孔隙減小甚至變得不連通，整個骨架透水的通道減少而致透水性降低。綜上可見：合理的漿骨比，才能保證透水混凝土具有良好的透水性，同時抗壓強度較高。

3 結論

（1）與直接投料法相比，水泥裹石法能制備出透水性能和抗壓強度更優(yōu)的透水混凝土。

（2）在骨料顆粒形狀與表面狀態(tài)相似的情況下，骨料級配越低，透水混凝土孔隙率越小、強度越高。其中5～10.0mm 透水混凝土強度較高，但透水性差。

（3）透水混凝土的抗壓強度與水膠比不成線性關系，決定透水混凝土抗壓強度的重要因素是水泥漿體對骨料的均勻包裹與否。

（4）合理的漿骨比，才能保證透水混凝土具有良好的透水性，同時抗壓強度較高。

[1] 孟宏睿，陳麗紅，薛麗皎．透水混凝土的配制[J]．建筑技術， 2005, 36 (01)：29-31.

[2] CJJ/T 135-2009．透水水泥混凝土路面技術規(guī)程[S]．

[3] 薛麗皎，陳麗紅，林友軍．骨料對透水混凝土性能的影響[J]．陜西理工學院學報(自然科學版)，2010 (3)：29-31.

[4] 蔣正武，孫振平，王培銘．若干因素對多孔透水混凝土性能的影響[J]．建筑材料學報．2005,8(05)；515-516.

［通訊地址］福建省漳州市東山縣東山經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)戰(zhàn)備路旁東山正達混凝土有限公司（363400）

Influence factors on the performance of pervious concrete

Lan Jianwu
(Tatsu Zhangzhou Dongshan Concrete Co. Ltd., Fujian Zhangzhou 363400)

Some relative researches are made to further investigate the performance of pervious concrete involving production processes, aggregate gradation, water-cement ratio and paste-aggregate ratio. Experimental results show that the appropriate production process and parameters can achieve high performance of pervious concrete; reasonable aggregate gradation and paste-aggregate ratio is a key factor affecting the porosity and compressive strength of pervious concrete; and an important factor in determining the compressive strength of the pervious concrete is evenly coated with cement paste to aggregate or not.

pervious concrete; porosity; water-cement ratio; compressive strength

藍建武，男，工程師。