曹婉婉 王婷威 李靜宜 劉錫磊 黃潤東 武琳

吉林農(nóng)業(yè)科技學院 吉林吉林 132000

近年來，由于全球溫室效應加劇，導致全球變暖，暴雨頻發(fā)，從沿海城市到內陸城市，從南方城市到北方城市，都存在著城市內澇的問題。海綿城市則是在這樣的背景下提出的一種解決方案，透水混凝土路面作為海綿城市建設的重中之重，能夠集中解決城市內澇問題[1-2]。目前國內很多地區(qū)已經(jīng)有人行道應用透水混凝土路面的實例，而車行路面卻沒有廣泛應用透水混凝土，究其根本主要是其不能滿足車輛正常行駛所需要的抗壓強度。

1 透水混凝土配合比設計

本實驗水泥選用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，增強劑選用南京久禾潤SR-5無機透水混凝土增強劑，增強劑用量為水泥用量的3%。為使試樣具有較好的透水性能，本實驗將透水混凝土試樣設計孔隙率設定為20%。水膠比對透水混凝土強度和透水性能影響較大。水膠比小，水泥漿會變稠，水泥漿難以完整包裹骨料進而形成強度；水膠比大，水泥漿容易出現(xiàn)離析現(xiàn)象，造成孔隙堵塞，透水性降低，本實驗水膠比選擇為0.3。

1.1 計算水泥用量

根據(jù)體積法計算水泥體積，公式如下：

-VP：每立方米透水混凝土中水泥漿體體積

-Wb：每立方米透水混凝土中水泥用量（kg/m3）

1.2 計算骨料用量

采用填充理論及體積法，公式如下：

以骨料粒徑為單一變量設計六個實驗組。后三組采用不同粒徑骨料兩兩組合的方式按質量一比一設計。具體計算指標如下：

第一組：骨料為25-30mm。各組分用量分別為骨料1348.64kg/m3、水泥 260.20kg/m3、水 78.06kg/m3、增強劑 7.81kg/m3；

第二組：骨料為16-20mm。各組分用量分別為骨料1267.73kg/m3、水泥 284.68kg/m3、水 85.4kg/m3、增強劑 8.54kg/m3；

第三組：骨料為6-10mm。各組分用量分別為骨料1123.44kg/m3、水泥 311.99kg/m3、水 93.6kg/m3、增強劑 9.36/m3；

第四組：骨料為16-20mm和25-30mm。各組分用量分別為骨料 1308.01kg/m3、水泥 272.44kg/m3、水 81.73kg/m3、增強劑8.17kg/m3；

第五組：骨料為6-10mm和25-30mm。各組分用量分別為骨料 1233.59kg/m3、水泥 286.09kg/m3、水 85.82kg/m3、增強劑8.58kg/m3；

第六組：骨料為6-10mm和16-20mm。各組分用量分別為骨料 1183.34kg/m3、水泥 302.57kg/m3、水 90.77kg/m3、增強劑9.08kg/m3。

2 實驗結果分析

按設計配合比分別制作尺寸為150mm×150mm×150mm的立方體試塊六組，每組3個，直徑100mm高度50mm的圓柱形試塊六組，每組1個。標準養(yǎng)護環(huán)境中養(yǎng)護28天后進行抗壓實驗及透水實驗。

2.1 骨料粒徑對抗壓強度性能的分析

實驗測得六組試塊抗壓強度為第一組21MPa、第二組21MPa、第三組27MPa、第四組23MPa、第五組31MPa、第六組41MPa。

由上述實驗數(shù)據(jù)可知第一組骨料抗壓強度最低，第六組骨料的抗壓強度最高。不同粒徑的組合可以對粒徑之間的空隙進行填充，從而使得混凝土試塊中的空隙更密實，提高抗壓強度，同時適當?shù)牧浇M合也使得水泥漿均勻分布在石子的表面，緊緊包裹住石子，提高混凝土試塊的強度。對于第四組強度較低有兩方面因素導致，一方面，粒徑大小決定了不同粒徑之間是否能夠相互填充，進而影響水泥漿分布，水泥漿分布不均導致強度分布不均；另一方面，實驗過程中粒徑之間填充不均勻也影響了水泥試塊的密實度，導致試塊整體抗壓強度降低。

2.2 骨料粒徑對透水系數(shù)性能影響的分析

六組實驗透水系數(shù)均在2.5-3.0之間，當骨料為單級配時，透水系數(shù)隨著粒徑的減小而減??；當骨料為雙級配時，透水系數(shù)隨著粒徑組合中粒徑的減小而減小。由此可見，粒徑大小是影響透水系數(shù)的重要因素。當粒徑較大時，外層經(jīng)過水泥漿的包裹，中間仍有較大的空隙，并且有較多的開口孔隙，有足夠空間用于水流通過，而粒徑較小時，石子經(jīng)過水泥漿的包裹，水泥漿相互粘連，形成閉合孔隙，使得透水系數(shù)降低[3]。

通過六組實驗可以看出，第六組的抗壓強度與透水系數(shù)性能表現(xiàn)較好，其石子相互填充較好，制成試塊過程中，水泥漿與石子的相互結合，不易形成封閉的孔隙，可以使水流快速通過試塊縫隙，達到快速疏導積水的目的。而粒徑6-10mm的試塊在抗壓強度實驗與透水系數(shù)實驗所顯現(xiàn)的性能并沒有達到預想數(shù)據(jù)，抗壓強度剛達到第六組的一半，透水系數(shù)相差不大，這是由于兩種石子粒徑相差較大，一些空隙不能被很好的填充，導致強度降低。

3 結語

從上述實驗結果可以反映出骨料粒徑對透水混凝土的力學性能有很大的影響。骨料粒徑對抗壓強度影響較大，對透水系數(shù)的影響較小，合理選擇不同粒徑的骨料和顆粒級配，可以使不同粒徑骨料緊密結合，更好地利用骨料之間的空隙，使水泥漿充分包裹骨料，有效提高透水混凝土強度，同時保證其透水性。