羅金靈

（福建省永正工程質(zhì)量檢測有限公司， 福建 福州 350012）

1 概述

透水水泥混凝土是由粗集料、細(xì)集料（少加或不加）及水泥基膠結(jié)材料經(jīng)拌合均勻后澆筑成型并經(jīng)水化硬化后形成具有連續(xù)孔隙結(jié)構(gòu)的混凝土[1]，其可以將道路結(jié)構(gòu)中的水分進(jìn)行高效清除，并可承受適當(dāng)?shù)暮奢d[2]。因此，在環(huán)境噪聲保護(hù)、減小路面水損害、水工等方面的應(yīng)用越來越廣泛[3]。

2 原材料

本試驗(yàn)中采用P·O42.5 水泥，其比表面積檢測結(jié)果為339m2/kg，28d 抗壓強(qiáng)度檢測結(jié)果為48.4MPa；骨料采用兩種粒徑的碎石，拌和用水采用普通飲用水。

3 試件制備及試驗(yàn)方法

3.1 試件制備方法

透水水泥混凝土試件制備分為攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)三個過程，其中攪拌及成型試驗(yàn)環(huán)境溫度為20℃±5℃，相對濕度≥50%。

透水系數(shù)試件采用內(nèi)徑100mm、高50mm 的圓柱體，有效孔隙率及抗壓強(qiáng)度試件采用邊長為150mm 的立方體。拌和料裝入試模后，將試件按品字形放于水平地面上，用尺寸約為600mm*600mm 的不透水覆膜膠合板放在試件上，平板振動器放于膠合板中間，啟動平板振動器振動30s，然后用抹刀將試件表面抹平。

3.2 試驗(yàn)方法

3.2.1 透水系數(shù)

本試驗(yàn)中透水系數(shù)測試方法依據(jù)CJJ/T 135-2009[4]，試驗(yàn)過程大致如下：將四周密封好的試樣抽真空并在水中浸置20min 后裝入試驗(yàn)裝置，控制水流保持穩(wěn)定的水位差，測量300s 的出水量（Q），按公式計算透水系數(shù)。

3.2.2 有效孔隙率

本實(shí)驗(yàn)中有效孔隙率測試方法依據(jù)DBJ/T 13-274-2017[5]，采用的試驗(yàn)設(shè)備如圖1。試驗(yàn)方法如下：將水倒入至0mm 刻度水位，將烘干并冷卻后的試件放入，待試件無氣泡且水位穩(wěn)定后記錄刻度值。

圖1 有效孔隙率試驗(yàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

式中：P——有效孔隙率（%）；

S——有效孔隙率測試儀計量筒底面積（mm2）；

A——試件底面積（mm2）；

h——試件高度（mm）；

△——試件放入水中水位穩(wěn)定后水位高度變化增加值（mm）。

4 配合比設(shè)計及相關(guān)性能評價指標(biāo)結(jié)果分析

4.1 配合比設(shè)計試驗(yàn)方案的確定

本試驗(yàn)配合比設(shè)計分別采用（5～10）mm 和（10～20）mm 兩種不同公稱粒徑的粗骨料，選擇目標(biāo)孔隙率和水膠比作為兩個關(guān)鍵影響要素，分別選取四個水平進(jìn)行全面試驗(yàn)。試驗(yàn)方案如表1。

表1 （5～10）mm 和（10～20）mm 碎石粒徑的配合比試驗(yàn)方案表

4.2 性能評價指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果如表2。

表2 性能評價指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果匯總表

4.3 試驗(yàn)結(jié)果性能指標(biāo)分析

4.3.1 透水系數(shù)分析

通過表2 中檢測結(jié)果可以分析表明，透水系數(shù)和有效孔隙率及水膠比的大小有著一定的關(guān)系。

1）有效孔隙率

圖2 有效孔隙率與透水系數(shù)關(guān)系圖（骨料粒徑5mm～10mm）

由圖2 表明，在不同水膠比情況下，透水系數(shù)均隨著有效孔隙率增大而增大。因?yàn)橛行Э紫堵试酱?，說明內(nèi)部結(jié)構(gòu)中連通的孔隙越多，水流通過的水量和流速則會變大，透水系數(shù)也相應(yīng)變大。

2）水膠比

圖3 水膠比與透水系數(shù)關(guān)系圖（骨料粒徑5mm～10mm）

由圖3 表明，相同的目標(biāo)孔隙率且滿足拌合料和易性的情況下，水膠比越大則透水系數(shù)也越大。由于在目標(biāo)孔隙率固定的情況下，水泥漿料的總體積是固定的，水膠比越大則說明使用膠凝材料用量越小，而在和易性良好的情況下，結(jié)構(gòu)內(nèi)部連通孔隙率會越大，故透水系數(shù)也會越大。

4.3.2 強(qiáng)度分析

通過表2 中檢測結(jié)果分析表明，抗壓強(qiáng)度與有效孔隙率、水膠比及骨料粒徑的大小有著一定的關(guān)系。

1）有效孔隙率

圖4 有效孔隙率與抗壓強(qiáng)度關(guān)系圖（水膠比W/C=0.35）

圖5 有效孔隙率與抗壓強(qiáng)度關(guān)系圖（水膠比W/C=0.40）

由圖4 和圖5 表明，在不同骨料粒徑和不同水膠比的情況下，抗壓強(qiáng)度均隨著有效孔隙率的增大而減小。這主要是孔隙率的增加，導(dǎo)致試件承壓和抵御變形的受力面積大幅降低，使抗壓強(qiáng)度降低。

2）水膠比

圖6 水膠比與抗壓強(qiáng)度關(guān)系圖（骨料粒徑5mm～10mm）

圖7 水膠比與抗壓強(qiáng)度關(guān)系圖（骨料粒徑10mm～20mm）

由圖6 和圖7 可以看出，在未使用減水劑的情況下，水膠比的變化對強(qiáng)度影響比較大。當(dāng)水膠比太小，混合料因干燥不易拌合，漿液無法均勻地包裹在骨料表面，且水化反應(yīng)不充分，對強(qiáng)度的增長不利；當(dāng)水膠比太大，水泥漿較稀容易從骨料上滑下，且水化反應(yīng)后剩余水量在混凝土硬化后形成孔隙，也會對強(qiáng)度的增長造成不利。因此存在一個最佳的水膠比，對于不同的骨料粒徑，其最佳水膠比不同，對于5mm～10mm 的骨料，最佳水膠比接近0.40，對于10mm～20mm 的骨料，最佳水膠比接近0.35。

3）骨料粒徑

圖8 骨料粒徑與抗壓強(qiáng)度關(guān)系圖（目標(biāo)孔隙率20%）

圖9 骨料粒徑與抗壓強(qiáng)度關(guān)系圖（目標(biāo)孔隙率25%）

由圖8 和圖9 表明，對于一定粒徑范圍內(nèi)的不同骨料粒徑，在目標(biāo)孔隙率和水膠比相同時，抗壓強(qiáng)度并非都是骨料粒徑大的大。

4.3.3 抗壓強(qiáng)度分析

圖10 7d 與28d 抗壓強(qiáng)度關(guān)系圖（骨料粒徑5mm-10mm）

圖11 7d 與28d 抗壓強(qiáng)度關(guān)系圖（骨料粒徑10mm-20mm）

由圖10 和圖11 可以表明，7 天與28 天抗壓強(qiáng)度存在一定的線性關(guān)系，通過計算建立相關(guān)公式可以由7 天強(qiáng)度推導(dǎo)出28 天強(qiáng)度，和實(shí)際上標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至28 天試件強(qiáng)度誤差很小，應(yīng)用在實(shí)際工程項(xiàng)目上有一定的便利性，能保障質(zhì)量也能加快施工進(jìn)度。

5 結(jié)論

本文通過對不同參考配合比下透水水泥混凝土透水性能和強(qiáng)度進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)研究, 得出了以下結(jié)論:

1）在不同骨料粒徑和不同水膠比的情況下，透水系數(shù)均隨有效孔隙率增大而增大，而抗壓強(qiáng)度則隨有效孔隙率的增大而減小。

2）相同的目標(biāo)孔隙率且滿足拌合料和易性的情況下，水膠比越大則透水系數(shù)也越大。

3）透水水泥混凝土存在著最佳水膠比，水膠比的變化對混凝土抗壓強(qiáng)度影響比較大，對于不同的骨料粒徑，其最佳水膠比不同，對于5mm～10mm 的骨料，最佳水膠比接近0.40，對于10mm～20mm 的骨料，最佳水膠比接近0.35。

4）對于一定粒徑范圍內(nèi)的不同骨料粒徑，在目標(biāo)孔隙率和水膠比相同時，抗壓強(qiáng)度并非都是骨料粒徑大的大。

5）透水水泥混凝土7 天與28 天抗壓強(qiáng)度存在一定的線性關(guān)系，通過計算建立相關(guān)公式可以由7 天強(qiáng)度推導(dǎo)出28 天強(qiáng)度，和實(shí)際上標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至28 天試件強(qiáng)度誤差很小，應(yīng)用在實(shí)際工程項(xiàng)目上有一定的便利性，能保障質(zhì)量也能加快施工進(jìn)度。