透水混凝土的配制及应用

透水混凝土的配制及应用作者：范晓玲李锋刘思昊

来源：《科学导报·学术》2019年第49期

摘 ;要：本文主要研究了透水混凝土性能的影响因素，通过实验找到水灰比、胶凝材料用量和种类、骨料尺寸和材质对透水混凝土性能的影响规律，结果表明水灰比降低可减少透水混凝土骨料连接点，提高透水混凝土透水系数，但对其强度的影响则受到水灰比降低而使浆体强度提高和骨料连接点减少两方面共同作用;提高胶材用量可提高透水混凝土强度、但将降低透水混凝土透水系数，因此透水混凝土的胶凝材料用量需根据指标需求，选择最佳范围;此外掺加适量的硅灰有利于提高透水混凝土的综合性能。对单粒级骨料配制的透水混凝土，骨料尺寸越大，其配制的透水混凝土透水系数越大，透水混凝土强度则存在最佳尺寸。

关键词：透水;混凝土;水灰比;胶凝材料;骨料

1.前言

透水混凝土是指由水泥等胶凝材料、粗骨料、微量（或不含）细骨料、水和外加剂按照一定比例拌制而成的多孔材料。由于细骨料很少或不含细骨料，透水混凝土成型硬化后内部结构中存在较多的孔隙，使其具有较好的渗透性，用于路面铺设时可防止路面积水、增加路面防滑性，降噪吸声、改善城市“热岛效应”，良好的排水功能也使其成为海绵城市建设不可或缺的建设材料。

2.原材料及试验方法

2.1 原材料

（1）水泥：本实验所用水泥为四川峨胜水泥股份有限公司生产的普通硅酸盐水泥

PO42.5R。其性能指标如表1中所示。

（2）粉煤灰：本实验所用的粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，产地为成都。其性能指标如表2中所示。

（3）硅灰：本实验用的硅灰为成都本地产硅灰，其性能指标如表3中所示。

（4）粗骨料：试验用普通碎石、玄武岩碎石为都江堰产，其物理性能指标如表4中所示，其颗粒级配如表5中所示。

（5）外加剂：本试验用外加剂均为自配外加剂，两种分别为CXT-1型和CXT-2型。

2.2试验方法

透水混凝土的配制按照标准CJJ/T 135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》[1]中的方法计算配合比，透水混凝土的抗壓强度、抗折强度按照GB/T 50081-2002 《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行检测。

透水混凝土的透水系数按照标准CJJ/T 135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》中的方法进行检测。

3. 透水混凝土的配制

3.1 水灰比对透水混凝土强度的影响

为找到最佳的水灰比和胶凝材料用量，首先尝试了胶材总量为300kg/m3，粉煤灰掺20%时用不同水灰比配制透水混凝土，并命名为A组，研究其水灰比、拌合物状态和抗压强度三者之间的关系。

从表5中数据分析可得见：（1）在胶凝材料用量为300kg/m3时，混凝土的强度较低，不能达到C20混凝土的等级要求。（2）混凝土水灰比从0.3降低到0.24，透水混凝土的强度先增大后减小，这主要是由于透水混凝土和普通混凝土不同，其没有细骨料，胶凝材料和水形成的浆体只能包裹粗骨料表面，不能填充粗骨料之间的孔隙，因而其强度决定于粗骨料连接点的是多少和连接处浆体的强度，水灰比降低一方面可提高浆体硬化后的强度，但另一方面也将减少浆体量，继而减少粗骨料间的连接点，因此水灰比在一定范围内降低，可提高浆体强度从而提高透水混凝土的强度，超过一定范围后水灰比的降低引起的浆体量的减少又将减小骨料间通过浆体连接的面积，因而使透水混凝土强度降低。（3）降低粉煤灰用量可提高透水混凝土强度，这主要由于粉煤灰活性较低，替代水泥时会降低浆体强度，从而降低了透水混凝土的强度。

3.2 胶凝材料用量对透水混凝土强度的影响

在胶凝材料用量为300kg/m3时，透水混凝土的强度不能达到C20的强度要求，因此开展固定水灰比，增加胶材用量、并掺加6%硅灰作为混凝土掺和料的透水混凝土试验，并将本组实验命名为B组，研究不同胶凝材料用量对透水混凝土强度的影响，其试验配合比与混凝土性能指标如表6中所示。

表6中B1～B5组试验中，固定水灰比为0.26时，胶凝材料的量越多，透水混凝土强度越高，这主要是由于水灰比一定时，胶凝材料用量的增加，使得包裹粗骨料表面和填充粗骨料间空隙的浆体增加，故透水混凝土中粗骨料的连接点越多，强度提高，从图2和图3中也可发现B4组在胶凝材料较多的情况下包裹骨料和填充骨料空隙的的浆体明显较B2组多。因而，胶材用量高的透水混凝土，透水混凝土的强度越高。

表6中B1组和表5中A5组试验数据对比可见当掺加适量硅灰时，透水混凝土的强度较掺粉煤灰时高，这主要是由于硅灰的活性较高，细度较细，且在相同用水量的情况下，可增加混凝土中浆体的粘性，使透水混凝土中的表面的浆体对粗骨料的包裹性更佳，连接强度更高，从而提高了透水混凝土的抗压强度，同时也避免出现浆体流向底部，降低混凝土透水性的情况。

3.3 粗骨料尺寸和材质对透水混凝土性能的影响

通过上述试验可见在胶材用量达到380kg/m3时，透水混凝土的强度可达到25MPa以上，且可操作时间仍然小于180min，为了更好的保证强度而不降低透水混凝土的透水性，后续试验中增加硅灰用量为40kg/m3，并配制CXT-2型专用外加剂开展下列试验，研究不同尺寸粗骨料、不同材质骨料对透水混凝土性能的影响，其配合比与性能指标如表7中所示，C组、D组为普通碎石配制的透水混凝土，CX组为玄武岩碎石配制的透水混凝土。

从表7中透水混凝土配合比及性能指标数据可分析得到以下结论：

CXT-2型专用外加剂可大大延长透水混凝土的操作时间，使透水混凝土操作时间可达到210min。

胶凝材料用量均为380kg/m3时，在一定范围内提高硅灰用量可提高透水混凝土的强度指标。对比B3和C3组数据可见当胶凝材料总用量和水灰比相同时，提高硅灰掺量可提高透水混凝土的强度，这主要利用了硅灰的高活性增加了透水混凝土中浆体的强度。

骨料尺寸对透水混凝土强度和透水系数有较大影响。从表7中C2～C4及CX1～CX3中数据可见当透水混凝土配合比相同时，骨料尺寸大小对透水混凝土的抗压强度和透水系数指标均有较大的影响，采用尺寸为4.75mm～9.5mm，9.5mm～16mm的骨料配制的透水混凝土抗压强