王祎晨，程海麗，唐海峰

（北方工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院，北京 100144）

透水混凝土作為一種具有生態(tài)功能的環(huán)境友好型材料，主要由水泥、水、粗骨料和外加劑拌和而成，多為骨料被水泥漿相互粘結(jié)而形成的孔隙相對(duì)均勻分布的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，因此具有良好的透氣性和透水性[1]，可緩解由于地面積水、交通噪聲、“熱島效應(yīng)”等影響所帶來(lái)的城市道路交通壓力，有助于城市生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和改善。但是，由于其多孔結(jié)構(gòu)特征，不同的成型方式對(duì)其性能影響很大，在查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，主要綜述各種成型方式對(duì)其性能的影響。

1 成型方法

透水混凝土成型方式較多，不同的成型方式對(duì)其性能影響差別較大，主要為手工法、機(jī)械法及其二者的組合。

1.1 手工成型方法

徐崇仁等應(yīng)用的一次插搗法[2]是將混凝土拌合物一次性裝入混凝土成型模具后，再統(tǒng)一一次性用插搗棒進(jìn)行進(jìn)一步插搗成型，最后將成型的透水混凝土用抹具抹平養(yǎng)護(hù)。

王錫峰等通過(guò)分層插搗的方式[3]，將拌和好的混凝土分成2～3 次裝入混凝土模具中，在每次裝入混凝土后均用人工插搗的方法進(jìn)行混凝土之間縫隙的密實(shí)工作，最后用抹刀將成型的透水混凝土試件抹平。此外，為了解決分層插搗時(shí)透水性不理想的問(wèn)題，他們又對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了邊插搗邊加料法。與分層插搗法不同的是，在插搗過(guò)程中一直加入混凝土拌合物，最后用抹刀將試件抹平。

1.2 機(jī)械成型方法

張勇等采用的機(jī)械振動(dòng)法[4]是通過(guò)機(jī)械振動(dòng)成型，在制作過(guò)程中先將混凝土拌合物一次性裝入混凝土模具之中，再將裝好的模具放入振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)5 s，最后用抹刀將成型的透水混凝土試件抹平。此外，王磊[5]及吳冬等人也做過(guò)類似振動(dòng)成型法的研究。

此外，張勇等人還設(shè)計(jì)了沖壓成型法[4]，與王錫峰等[3]設(shè)計(jì)的頂層壓重法、徐崇仁等[2]改進(jìn)的壓力成型法類似，都是將拌和好的透水混凝土一次性全部裝入模具當(dāng)中，用壓力機(jī)或者鋼板施加一定壓力進(jìn)行夯壓成型工作，最后用抹刀將試件抹平。

先機(jī)械振動(dòng)后靜壓成型法是王磊結(jié)合上述兩種機(jī)械成型方式所研究的另一種機(jī)械成型法[5]，是先將混凝土拌合物一次性加入混凝土模具之中，放到機(jī)械振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行振搗3～4 s 后，再用靜壓裝置靜壓4 s，即壓力機(jī)對(duì)混凝土進(jìn)行頂部施壓使之進(jìn)一步的密實(shí)，最后將成型的混凝土試件用抹具進(jìn)行抹平。

1.3 機(jī)械法和手工成型法結(jié)合

結(jié)合機(jī)械成型方法與手工成型方法之間的優(yōu)缺點(diǎn)，王錫峰等設(shè)計(jì)了先邊插搗邊加料后機(jī)械振搗法[3]，此種方法是在邊插搗邊加料后，再放到機(jī)械振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行1 min 的機(jī)械振搗, 拌合物振搗后出現(xiàn)沉降可進(jìn)行一定程度的填充。最后用抹刀將試件抹平。

王磊研究的第二種結(jié)合方法是先機(jī)械振動(dòng)后手工插搗法[5]。吳冬等對(duì)先機(jī)械振動(dòng)后手工插搗法也做了進(jìn)一步的試驗(yàn)研究[6]。先機(jī)械振動(dòng)后手工插搗法是先將拌和好的混凝土料一次性加入混凝土模具之中，放到振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行機(jī)械振搗3～4 s 后，再用帶有可以調(diào)節(jié)擾動(dòng)深度的攪動(dòng)棒的搗固儀[5]進(jìn)行手工分層插搗，最后將成型的混凝土試件用抹具抹平。

2 成型方法對(duì)透水混凝土性能的影響

2.1 手工成型方法

徐崇仁等[2]應(yīng)用一次插搗法成型的透水混凝土試件比較松散，形成了許多貫通孔隙使試塊本身不夠密實(shí)，內(nèi)部孔隙大且較多，在其配合比條件下，透水系數(shù)能夠達(dá)到4.12 mm/s，但是由于手工插搗成型時(shí)骨料之前堆集不夠緊密，因此其抗壓強(qiáng)度較低，28 d 時(shí)其強(qiáng)度值達(dá)到22.6 MPa。

王錫峰等[3]采用分層插搗法成型的透水混凝土，在其配合比條件下，混凝土透水系數(shù)可達(dá)到21.77 mm/s，7 d 強(qiáng)度可達(dá)到13.1 MPa，用改進(jìn)的邊插搗邊加料法，透水系數(shù)達(dá)到23.32 mm/s，7 d 抗壓強(qiáng)度可達(dá)到20.38 MPa。相比較而言，混凝土拌合物分層插搗可使混凝土孔隙間得到密實(shí)、孔隙變小使透水不流暢，使得透水性能較低，且多次插搗可能會(huì)導(dǎo)致各層混凝土骨料之間的膠凝漿體遭到少量破壞，從而使每層混凝土之間的連接面成為薄弱環(huán)節(jié)，因而也影響強(qiáng)度。邊插搗邊加料法，在插搗過(guò)程中持續(xù)加入混凝土拌料，密實(shí)了混凝土試件，避免了連續(xù)插搗破壞骨料之間的膠凝部分，因此既保持了較高的透水系數(shù)，也提高了強(qiáng)度。

2.2 機(jī)械成型方法

張勇等[4]采用的機(jī)械振動(dòng)法，在其配合比條件下，當(dāng)設(shè)計(jì)孔隙率分別為15%、20%、25%時(shí)，相應(yīng)的透水系數(shù)分別為為0.34 mm/s、0.57 mm/s、1.17 mm/s，7 d 抗壓強(qiáng)度分別為17.6 MPa、13.5 MPa、8.2MPa，28 d 抗壓強(qiáng)度分別為20.2 MPa、15.4 MPa、9.5 MPa。由于振動(dòng)成型時(shí)一方面會(huì)使?jié){體下沉，堵塞連通孔隙通道，使水流不能順利流通，降低了其透水性能，另一方面由于漿體下沉試塊結(jié)構(gòu)不均勻，上部孔隙多易被破壞，因而強(qiáng)度也不是很高。當(dāng)采用的沖壓成型法時(shí)，與機(jī)械振動(dòng)法相同的配合比下，當(dāng)設(shè)計(jì)孔隙率分別為15%、20%、25%時(shí)，相應(yīng)的透水系數(shù)分別為為0.81 mm/s、1.87 mm/s、2.22 mm/s，7 d 抗壓強(qiáng)度分別為19.9 MPa、16.0 MPa、9.6 MPa，28 d 抗壓強(qiáng)度分別為22.6 MPa、18.2 MPa、12.1 MPa，認(rèn)為是沖壓成型透水混凝土整體分布均勻，試塊沒(méi)有出現(xiàn)分層現(xiàn)象，貫通孔隙較多，因而強(qiáng)度和透水性均好于機(jī)械振動(dòng)法。

但徐崇仁等[2]研究發(fā)現(xiàn)，如果施加壓力時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，有可能導(dǎo)致骨料在壓力作用下產(chǎn)生下移，填充了部分孔隙，并且導(dǎo)致混凝土內(nèi)部骨料產(chǎn)生碎裂形成更小的顆粒進(jìn)而堵塞原先形成的孔隙，導(dǎo)致透水性能的下降。

王磊[5]采用機(jī)械振搗法，在其配合比條件下，透水系數(shù)為6.2 mm/s，28 d 抗壓強(qiáng)度為28.5 MPa。又采用先機(jī)械振搗后靜壓成型法，其透水系數(shù)為3.4 mm/s，28 d 抗壓強(qiáng)度為26.2 MPa，該種方法在前期振搗時(shí)可以使透水混凝土的拌合物骨料發(fā)生有效位移移動(dòng)到最合適的位置，在此基礎(chǔ)上又應(yīng)用壓力機(jī)對(duì)頂部施加壓力，進(jìn)一步減小了骨料顆粒之間的間距，使它們之間接觸點(diǎn)增多，增大了接觸面積，嚙合較為緊密，形成均勻且緊密的多細(xì)孔結(jié)構(gòu)，因而透水性能和抗壓強(qiáng)度均較機(jī)械振動(dòng)法有所提高。

2.3 機(jī)械法和手工成型法結(jié)合

王磊[5]采用的先機(jī)械振動(dòng)后手工插搗法，透水系數(shù)為7.3 mm/s，7 d 抗壓強(qiáng)度為21.3 MPa，可見(jiàn)機(jī)械振動(dòng)可保證混凝土強(qiáng)度，但先機(jī)械振動(dòng)使得骨料堆積密實(shí)提高強(qiáng)度的同時(shí)，對(duì)透水性能不利。

王錫峰等[3]采用的先邊插搗邊加料后機(jī)械振搗法，透水系數(shù)為21.68 mm/s，7 d 抗壓強(qiáng)度為20.87 MPa，綜合性能好于機(jī)械法； 與先機(jī)械振動(dòng)后手工插搗法比，強(qiáng)度變化不大，但透水性能提高較多；可見(jiàn)，先手工邊插搗邊加料，可以保持拌合物大致分布均勻的前提下，再采用機(jī)械方法進(jìn)一步使骨料一定程度的緊密堆積，可以避免先振動(dòng)帶來(lái)的水泥漿下沉堵塞孔隙而致透水性下降[7]。與上面手工成型法中的邊插搗邊加料法很接近，但手工成型法中的邊插搗邊加料工藝更簡(jiǎn)單。

3 結(jié)語(yǔ)

3.1 綜合透水混凝土的透水性能和強(qiáng)度，手工插搗法+機(jī)械振搗法優(yōu)于機(jī)械法。

3.2 手工插搗法與機(jī)械振搗法相結(jié)合，先手工邊插搗邊加料后機(jī)械振搗法優(yōu)于先機(jī)械振搗法后手工插搗法。

3.3 配合比得當(dāng)時(shí)，手工邊插搗邊加料法可達(dá)到先邊插搗邊加料后機(jī)械振搗法的效果，且工藝較簡(jiǎn)單。

3.4 成型方式對(duì)透水混凝土強(qiáng)度和透水性能影響程度還要與配合比綜合考慮。