朱樂，陳征征 （宿州學(xué)院資源與土木工程學(xué)院，安徽 宿州 234000）

0 前言

伴隨著城市化的加快，基礎(chǔ)設(shè)施逐漸增多，對于混凝土的需求日益增加[1]。我國大多數(shù)地方基本上都是采取密實(shí)性鋪裝的混凝土路面，雖然滿足實(shí)際應(yīng)用的強(qiáng)度和耐久性，但導(dǎo)致混凝土路面透氣性和透水性較差，給生態(tài)環(huán)境帶來了一些不良影響[2]。與普通混凝土相比透水混凝土具有透水性和透氣性的優(yōu)越性，能夠排除道路積水，可以達(dá)到凈化雨水、緩解城市熱島效應(yīng)效果[3]。在市政綠化、輕型道路、污水凈化及生態(tài)護(hù)坡等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在劉寧寧等[4]的透水混凝土的力學(xué)性能研究中，了解到透水混凝土的力學(xué)性能受到設(shè)計(jì)孔隙率和水灰比的影響；王賢成等[5]在透水混凝土的性能研究中，得知透水混凝土的性能受到水灰比、設(shè)計(jì)孔隙率和骨料配級的影響；陳春等[6]在有關(guān)透水混凝土的研究中，得出在一定的范圍內(nèi)透水混凝土的抗壓性能與滲透性能呈負(fù)相關(guān)。趙翎亦[7]等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水灰比為 0.27，骨料粒徑為 4.75mm～9.5mm 與骨料粒徑為2.36mm～4.75mm的比值為3:2設(shè)計(jì)孔隙率20%時，透水混凝土綜合性能達(dá)到最佳。雖然有不少學(xué)者對透水混凝土進(jìn)行研究，但對透水混凝土的原材料和原材料用量的研究各有不同，并且透水混凝土在工程應(yīng)用中沒有明確的規(guī)范，仍需不斷地對透水混凝土進(jìn)行研究，完善透水混凝土在不同要求下的性能。本實(shí)驗(yàn)中，為了探究設(shè)計(jì)孔隙率、水灰比和骨料粒徑對透水混凝土的影響因素，在實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)下進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，通過改變不同變量來研究對透水混凝土性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原材料

①水泥：采用宿州海螺水泥廠生產(chǎn)的 P.O.42.5 級普通硅酸鹽水泥，符合GB175標(biāo)準(zhǔn)。

②粗骨料：采用5～10mm和10～15mm兩種粒徑的粗骨料

③水：本實(shí)驗(yàn)所采用的水均來自宿州市宿州學(xué)院地下水。

1.2 配合比設(shè)計(jì)

本文研究需要控制骨料粒徑、設(shè)計(jì)孔隙率和水灰比來研究透水混凝土的抗壓強(qiáng)度性能，因此控制了骨料用量相同和適當(dāng)?shù)乃嘤昧縼硌芯科渌浜媳葘ν杆炷恋挠绊?。配合比設(shè)計(jì)結(jié)果如表1。

配合比設(shè)計(jì)結(jié)果 表1

1.3 實(shí)驗(yàn)制備方法

將骨料和水泥均勻混合后邊攪拌加水，將攪拌后的水泥漿體均分3次入模（實(shí)驗(yàn)采用的模具尺寸均為70.7mm×70.7mm×70.7mm），入模后采用振動機(jī)振動，邊振動邊插搗，每次均勻插搗不下于15次，最后用工具抹平表面，制作成型的透水混凝土試件，在19℃～21℃下成型一天后脫模。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 透水混凝土透水性的影響

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖1，結(jié)果表明，隨著水灰比的增加，透水混凝土的透水系數(shù)逐漸減小，其透水性逐漸下降。在水灰比為0.25時透水性最佳；但在水灰比大于0.32時透水混凝土的透水系數(shù)下降較大，因?yàn)榇藭r制拌形成的水泥漿體流動性較大，在振動插搗時水泥漿體流動到試件模具容器下方使試件底部孔隙較少，透水系數(shù)急劇減小，導(dǎo)致透水混凝土透水性能急劇降低。

骨料粒徑比例不同透水混凝土的透水系數(shù)數(shù)據(jù)如表2。

不同比例下的透水系數(shù)和抗壓強(qiáng)度 表2

由表2中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，隨著大粒徑骨料摻量的增加，透水混凝土的滲透系數(shù)增大，其透水性能更加明顯。由圖1分析可知，骨料粒徑為10～15mm的透水混凝土的透水性高于骨料粒徑為5～10mm的透水混凝土，這是由于透水混凝土內(nèi)部孔隙空間增大，集料間接觸面積減小，導(dǎo)致孔隙率增大，透水系數(shù)增大。

圖1 水灰比對透水系數(shù)的影響

2.2 透水混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

通過混凝土標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，對透水混凝土試塊14d的抗壓強(qiáng)度做探究。

水灰比在設(shè)計(jì)孔隙率為25%時對透水混凝土的影響，如圖2。水灰比在0.25到0.32之間，制備的水泥漿體粘稠度較為適合，均勻覆著在骨料表面，且骨料內(nèi)部之間的作用力較為穩(wěn)定，其抗壓強(qiáng)度逐漸增大。水灰比逐漸增大，水泥漿體粘稠度更合適更加均勻覆著在骨料表面，因此，透水混凝土的強(qiáng)度不斷增大，表現(xiàn)出力學(xué)性能抗壓強(qiáng)度不斷增大；在水灰比超過0.32時，水泥漿體的流動性較大，在振動的過程中流動到模具底部，導(dǎo)致水泥漿體包裹骨料不均勻，使得透水混凝土的抗壓強(qiáng)度較低，同時試塊底部的水泥漿體凝結(jié)硬化，相比之下底部較為密實(shí)，透水性較差，如圖1。

圖2 水灰比對抗壓強(qiáng)度的影響

透水混凝土在不同設(shè)計(jì)孔隙率下的抗壓強(qiáng)度，如圖3。透水混凝土的抗壓強(qiáng)度會隨著設(shè)計(jì)孔隙率的增加逐漸減小，這是因?yàn)樵O(shè)計(jì)孔隙率增加實(shí)際孔隙率也隨之增加（如表3），導(dǎo)致試塊內(nèi)部孔隙增大，相互作用力減小，摩擦阻力減小，從而使得抗壓強(qiáng)度減小。

水灰比為0.32時的實(shí)際孔隙率 表3

圖3 設(shè)計(jì)孔隙率對抗壓強(qiáng)度的影響

在骨料用量不變的情況下，改變5～10mm：10～15mm的骨料用量的比值，研究其對透水混凝土的力學(xué)影響。由表2和圖4分析得，骨料比值在4:1～1:4時，透水混凝土的抗壓強(qiáng)度逐漸減小。因?yàn)?0～15mm的骨料用量增加，使試塊內(nèi)部的孔隙增加，摩擦阻力削弱，導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度減低，對透水混凝土的力學(xué)性能有極大的弊處。因此在實(shí)踐中應(yīng)適當(dāng)選擇骨料比例，以保證透水混凝土的力學(xué)性能。

圖4 不同骨料粒徑用量比例對抗壓強(qiáng)度的影響

3 結(jié)論

①綜合水灰比和設(shè)計(jì)孔隙率分析，水灰比為0.28，設(shè)計(jì)孔隙率為25%時透水混凝土的抗壓強(qiáng)度的綜合性能最佳；在水灰比和設(shè)計(jì)孔隙率確定的情況下，在施工過程中選擇良好的骨料級配有助于提高透水混凝土的抗壓強(qiáng)度。

②實(shí)際結(jié)果分析得，在控制變量的條件下，實(shí)驗(yàn)在一定的范圍內(nèi)，改變水灰比，透水混凝土的抗壓強(qiáng)度與水灰比呈正相關(guān)。超過一定的范圍，可能不利于研究透水混凝土的抗壓強(qiáng)度，如實(shí)驗(yàn)中水灰比達(dá)到0.32以后，抗壓強(qiáng)度下降，在工程應(yīng)用過程中，根據(jù)實(shí)際要求確定透水混凝土的配合比，使抗壓性在工程應(yīng)用中達(dá)到最優(yōu)。

4 展望

透水混凝土作為生態(tài)環(huán)保型使用，對城市水澇起到一定的改善作用。

雖然國內(nèi)對透水混凝土的使用不廣泛，但在一些沿海地區(qū)城市的帶領(lǐng)下透水混凝土正在逐步推廣使用，透水混凝土的特點(diǎn)在建設(shè)使用過程中將會慢慢體現(xiàn)出來。