陳文偉 薛艷

摘要：透水混凝土具有多孔、透水性好、有一定的強(qiáng)度。本文對(duì)無砂透水混凝土的配比設(shè)計(jì)進(jìn)行了試驗(yàn)，分析影響透水混凝土強(qiáng)度及滲透系數(shù)的因素。

關(guān)鍵詞：透水混凝土；配合比；設(shè)計(jì)；實(shí)例

前 言

什么是透水混凝土：透水混凝土是由單粒徑粗骨料為骨架、水泥和水拌制而成的一種多孔輕質(zhì)混凝土，不含或含少量細(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)，形成骨架-空隙結(jié)構(gòu)的多空混凝土；它的優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)集中降雨時(shí)能減輕城市排水設(shè)施的負(fù)擔(dān)，防止河流泛濫和水體污染，能使雨水迅速滲入地下，還原地下水，保持土壤濕度，防止路面積水，夜間不反光，增加路面安全性和通行舒適性，調(diào)節(jié)城市空間的溫度和濕度，改善城市熱循環(huán)，緩解熱島效應(yīng)，大孔隙率能降低車輛行駛時(shí)的路面噪音，創(chuàng)造舒適的交通環(huán)境；大量的空隙能吸附城市污染物（如粉塵），減少揚(yáng)塵污染，易于維護(hù)，空隙不會(huì)破損、不易堵塞；可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)圖案，充分與周圍環(huán)境相結(jié)合。

一、原材料的選擇及試驗(yàn)方法：

1.原材料：無砂多孔混凝土原材料的選擇主要是水泥品種和強(qiáng)度等級(jí)；粗骨料的類型、粒徑及級(jí)配。a水泥：采用江蘇磊達(dá)PO 42.5普通硅酸鹽水泥，水泥技術(shù)性能指標(biāo) 安定性，合格；3天抗折強(qiáng)度4.3MPa，抗壓強(qiáng)度26.3 MPa；28天抗折強(qiáng)度8.3 MPa，抗壓強(qiáng)度47.8 Mpa；b骨料：骨料粒徑4.75-9.5mm的碎石，表觀密度2650kg/m3；緊密堆積密度1320kg/m3；骨料性能指標(biāo)：2.5 mm粒徑累計(jì)篩余99%；4.75mm粒徑累計(jì)篩余87%； 9.5mm粒徑累計(jì)篩余12%；含泥量0.1%。

2.試驗(yàn)方法及工藝：a試驗(yàn)方法，攪拌工藝、成型方法和養(yǎng)護(hù)條件對(duì)透水混凝土的強(qiáng)度、透水系數(shù)均有較大影響；b攪拌工藝，采用水泥包裹法，先將全部骨料及10%～30%的水裝入攪拌機(jī)中預(yù)拌，再加入水泥拌合，以形成包裹骨料表面的水泥漿殼，最后加入剩余水?dāng)嚢杈鶆颉＿@樣的投料順序和攪拌程序能使骨料表面形成均勻厚度的水泥漿層，以保證混凝土的強(qiáng)度和透水性，然后將拌和均勻的混合料裝入150*150*150mm的試模中，分別用于抗壓強(qiáng)度、透水系數(shù)和孔隙率的測(cè)試；c成型工藝：為預(yù)防由于振搗引起石子表面水泥混合砂漿包裹層的脫落，采用靜壓成型的方式，成型壓力1.5Mpa，在3min內(nèi)加壓至預(yù)訂壓力，穩(wěn)壓1min；d養(yǎng)護(hù)方法：采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)制度；e透水系數(shù)測(cè)試方法：?jiǎn)挝幻娣e上水流過混凝土的速度為透水系數(shù)，單位mm/s，采用變水位測(cè)定方法，主要以變水柱高度下試件的豎向滲流速度來表示試件的透水性能。采用與成型面垂直的兩個(gè)側(cè)面為透水面，透水儀置于非成型面的中間，對(duì)其他4面及測(cè)試面中超出透水儀尺寸的面積進(jìn)行摸漿處理，并將透水儀和試件之間的接縫密封，向透水儀中加水直至下表明有水流出，記錄水柱自然下降刻度為300ml至0的時(shí)間，精確至0.1s，透水系數(shù)按下式計(jì)算： K=H/Δt 式中K為混凝土透水系數(shù)，mm/s；H為水位的變化高度，mm；Δt為水位下降一定高度所經(jīng)歷的時(shí)間，s。

二、配合比設(shè)計(jì)

a體積法設(shè)計(jì)透水混凝土：與普通混凝土不同，透水混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，首先考慮的是孔隙率（填漿量），一般以骨料被漿體包裹，沒有較多水泥漿流出為恰當(dāng)，根據(jù)透水混凝土的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為了更好的與工程實(shí)際結(jié)合，優(yōu)化配合比方案，本次試驗(yàn)采用體積法。設(shè)計(jì)目標(biāo)孔隙率分別為15%、18%、22%，水灰比的范圍為0.25～0.4，漿集比的范圍0.4-0.55。體積法的相關(guān)公式如下： C/ρc+ W/ρw+ G/ρg+ P = 1 式中C為水泥的質(zhì)量，kg；W為水的質(zhì)量，kg；G為石子的質(zhì)量，kg；P為設(shè)計(jì)孔隙率，%；ρc為水泥的密度，kg/m3；ρw為水的密度，kg/m3；ρg為石子的密度，kg/m3；b 確定骨料用量：1m3無砂透水混凝土的出骨料用量宜取緊密堆積狀態(tài)下的碎石質(zhì)量。粗骨料用量過少，灰骨比過大，會(huì)使部分粗骨料顆粒漂浮在水泥漿中，影響無砂透水混凝土孔隙率和透水性能。因此，骨料用量確定為1320kg/m3；c水灰比的選擇：水灰比既影響無砂透水混凝土強(qiáng)度，又影響其透水性。對(duì)不同同粒徑、不同顆粒形狀的骨料，其合理水灰比不同。水灰比過小，水泥漿過稠，水泥漿較難均勻地包裹在骨料顆粒表面，不利于強(qiáng)度提過，反之，如果水灰比過大，水泥漿又會(huì)從骨料顆粒表面滑下，包裹粗骨料顆粒表面水泥漿過薄，同樣不利于強(qiáng)度的提高，同時(shí)由于水泥漿流動(dòng)性過大，水泥漿可能把透水空隙部分或全部填實(shí)，也不利于透水。在最初進(jìn)行試拌和調(diào)整時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來判斷水灰比是否合適。取拌好的拌合物觀察，如果水泥漿在骨料顆粒表面包裹均勻，沒有水泥漿下滴現(xiàn)象，表面顆粒有光澤，輕攢成團(tuán)，則可認(rèn)為該水灰比為最佳水灰比。透水混凝土的水灰比通常介于0.25～0.40之間。將碎石和水泥裝入攪拌機(jī)，邊加水邊攪拌，攪拌時(shí)間應(yīng)比普通混凝土延長(zhǎng)，本文中攪拌時(shí)間4min，以便水泥漿均勻包裹在骨料表面； d確定水泥用量：采用粒徑較小單一級(jí)配的骨料，使堆積骨料中含有大量的孔隙率，通過設(shè)定混凝土預(yù)設(shè)孔隙率，確定水泥漿體體積，根據(jù)水泥漿體體積，及水灰比確定水泥，及水的用量。如：石子緊密堆積密度為1320kg/m3，表觀密度2650kg/m3，則骨料孔隙率50.2%。1m3石子用量1320*0.98=1294kg（考慮實(shí)際情況應(yīng)乘以折減系數(shù)，折減系數(shù)取0.98），混凝土孔隙率18.0%，那么水泥漿體體積為50.2%-18.0%=32.2% 即每立方0.322m3；C/ρc+ W/ρw =0.322，即 C/3.05+W/1.0=0.322；水灰比取0.25時(shí)配合比如下：石子1294kg：水泥558kg；水139kg；水灰比取0.28時(shí)配合比如下：石子1294kg：水泥530kg；水148kg；水灰比取0.31時(shí)配合比如下：石子1294kg：水泥505kg；水156kg；水灰比取0.34時(shí)配合比如下：石子1294kg：水泥482kg；水164kg；試拌混凝土?xí)r候現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)W/C為0.25時(shí)各種指標(biāo)良好，但總體漿量偏少，遂調(diào)整石子為1280kg。

三、結(jié)果分析

透水混凝土性能水灰比取0.25時(shí)實(shí)測(cè)孔隙率17.7%，透水系數(shù)6.3mm/s，7d抗壓強(qiáng)度12.5MPa ，28d抗壓強(qiáng)度17.2MPa；水灰比取0.28時(shí)實(shí)測(cè)孔隙率17.3%，透水系數(shù)6.6mm/s， 7d抗壓強(qiáng)度13.9 MPa， 28d抗壓強(qiáng)度18.6MPa；水灰比取0.31時(shí)實(shí)測(cè)孔隙率18.5%，透水系數(shù)7.4mm/s， 7d抗壓強(qiáng)度15.6 MPa， 28d抗壓強(qiáng)度21.3MPa；水灰比取0.34時(shí)實(shí)測(cè)孔隙率17.6%，透水系數(shù)7.1mm/s ，7d抗壓強(qiáng)度14.5 MPa，28d抗壓強(qiáng)度9.4MPa；從試驗(yàn)結(jié)果看，透水混凝土的抗壓強(qiáng)度比比普通混凝土偏低，主要與水灰比、水泥用量、孔隙率有關(guān)，隨著水灰比的增大，混凝土透水系數(shù)和強(qiáng)度均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，這是由于水灰比對(duì)拌合物和易性有明顯影響，所以，會(huì)影響到硬化混凝土的孔隙率和強(qiáng)度。水灰比較小，混凝土均勻成型較困難，而水灰比過大時(shí)，水泥漿料發(fā)生流淌，易引起混凝土水泥漿料流淌，易引起混凝土分層現(xiàn)象，強(qiáng)度增加，因此存在一個(gè)最佳水灰比，本實(shí)驗(yàn)為0.31。

四、結(jié)束語

本文通過透水混凝土配合比的設(shè)計(jì)實(shí)例，介紹了透水混凝土配合比設(shè)計(jì)方法、步驟；分析了透水混凝土的強(qiáng)度與水泥用量和水灰比有關(guān)，對(duì)同一粒徑的骨料拌制透水混凝土，存在著最佳水泥用量和水灰比0.31；透水混凝土的孔隙率、透水性隨水泥用量增大而降低。