透水混凝土地坪配合比设计及性能研究

透水混凝土地坪配合比设计及性能研究

王洪顺

常州金莎混凝土有限公司江苏常州213012

摘要：通过四因素三水平正交试验研究了骨料粒径、集料胶凝材料比、水胶比、水泥用量四个因素对透水混凝土性能的影响。结果分析，影响透水混凝土性能的因素依次为骨料粒径、水泥用量、集料胶凝材料比、水胶比。

关键词：透水；混凝土；孔隙率；骨料粒径

前言

透水混凝土是新型生态环保型建筑材料，是由水、水泥、粗骨料组成的，采用单粒级粗骨料作为骨架，水泥净浆或加入少量细骨料的砂浆薄层包裹在粗骨料颗粒的表面，作为骨料颗粒之间的胶结层，骨料颗粒通过硬化的水泥浆薄层胶结而形成多孔的堆积结构，因此混凝土内部存在着大量的连通孔隙。在雨天或路面积水时，水能沿这些贯通的孔隙通道顺利渗入地下，具有良好的透水性和透气性，是海绵城市建设透水铺装的重要材料，具有促进水循环，改善城市内涝的作用。

一、试验方案及原材料

透水性混凝土受力时通过骨料间的胶结点传递力的作用，由于骨料本身的强度较高，水泥凝胶层很薄，水泥凝胶体与粗骨料界面之间的胶结面积小，其破坏特征是骨料颗粒间的连接点处被破坏。试验采用体积法，综合考虑设计孔隙率、骨料粒径级配、水胶比、成型方式等对体积法的影响，对透水性能、抗压强度伴随着相关数据的改变而改变的规律探讨与分析。

1.1试验原材料

1.1.1水泥：采用扬子P.O42.5级水泥，表1为水泥技术性能指标。

表1水泥技术性能指标

1.1.5生产用水：采用普通自来水。

1.1.6外加剂：采用江苏博特新材料有限公司JM-PCA高效减水剂。固含量18%，减水率20%，掺量0.4%。

1.2试验方法

将集料和胶结材料搅拌约1min，然后加人拌和水混合搅拌约2min，全部搅拌过程约需要3min；出料后装入尺寸150mm×150mm×150mm试模中，使用平板式震动器成型。成型后用盖上湿布，在室内温度为（20±2）℃，相对湿度＞50%的条件下，将试件静放48h，然后进行拆模、编号，在相对湿度＞90%，温度（20±2）℃的标准养护室中进行试件的养护。

1.3透水混凝土性能测试

1.3.1透水混凝土强度测试：根据GB50010《混凝土结构设计规范》中相关规定，透水混凝土强度≤C30时，荷载增加速度控制在0.3~0.5MPa/s

1.3.2透水混凝土孔隙率测试：采用精度为0.1g的电子天平，样品的制取过程依照《透水混凝土抗压强度试件的成型方法》规定。制取尺寸为150mm×150mm×150mm的样品3块，在经过7d养护后，将试件放入（105±5）℃烘箱，烘至恒重后冷却至室温，测出试件尺寸，计算其体积V，并将试件完全浸泡在水中，待无气泡时，读取试件在水中的质量M1，将水中试件取出，在60℃烘箱中烘24h后，称量其质量M2，根据式（1）进行试件孔隙率P的计算。

P=（M2-M1）/V×100%

式中：m1—试件在水中质量用，g；

P—表观孔隙率，%

V—试件体积，cm3；

m2—试件在烘箱中烘24h后质量，g。

二、试验结果及分析

2.1正交试验设计

以骨料粒径、水胶比为变化因素，设计透水率为15%的透水混凝土，采用正交试验。研究透水混凝土抗压强度、水胶比和骨料粒径的影响。2.2正交试验设计

表5因素水平表

2.4透水混凝土试样：

三、试验结果与讨论

本试验采用体积法，综合考虑设计孔隙率、骨料粒径级配、水胶比的影响，对透水性能、透水混凝土强度随参数的变化规律进行分析

研究，得出结论如下：

（1）目标孔隙率及水胶比对透水混凝土强度的影响

在目标孔隙率一定的条件下，在水胶比为0.25时，28d抗压强度值均最高，水胶比为0.30、0.35的28d抗压强度值则比较接近；在孔隙率越大，28天抗压强度越低。

（2）当骨料粒径较小，水泥用量较多时，水泥浆体充分包裹骨料，有利于骨料之间的粘结性能，透水混凝土能获得较高的强度。

（3）当骨料粒径较大且水泥用量较少时，骨料的比表面积较小，使得骨料表面被一层较薄的水泥浆包裹，不会有多余的水泥浆将空隙堵住，使得透水系数较高，抗压强度与透水系数和透水率呈反比关系。

（4）透水混凝土配置须考虑力学性能和透水性能的均衡关系。建议选用当水胶比为0.25、0.30，当目标孔隙率达到15%时，透水混凝土28d可以达到最大的抗压强度；透水混凝土强度与水胶比、目标孔隙率均具有较大关联性。

四、工程应用

透水混凝土运用于常州金融商务区市政设施海绵化改造工程，设计标号为C20，透水率为15%。使用工程自卸车运输，挖掘机平铺，平板振动机振捣密实。浇筑后使用塑料布覆盖保湿养护，经现场透水试验满足设计要求。

参考文献：

[1]张雪丽，郑莲琼，周继忠，等.透水混凝土研究综述［J］2014（11）：13-16.

[2]张贤超.高性能透水混凝土配合比设计及其生命周期环境评价体系研究［D］长沙：中南大学，2012.

[3]朱平华，高兴，杨江金，等.路用透水型彩色再生混凝土的性能研究［J］混凝土，2013（5）：112-114.