透水混凝土的性能分析及工程應用

符耀亨

摘 要：透水性混凝土作為一種生態型環保混凝土，在路面施工中得到了廣泛應用。它具有較高的強度和良好的透氣、透水性。本文對其特性、配合比設計和基本的物理力學性能進行了一系列的試驗研究，利用體積法進行透水混凝土的配合比設計，通過以水灰比、目標孔隙率、集料級配和礦物摻合料為因數設計正交試驗，獲得了最佳配合比；最后對透水混凝土的透水性能進行分析。

關鍵詞：透水混凝土；配合比設計；透水性

引言

透水混凝土起源于荷蘭，后在歐美地區廣泛使用，而在我國尚屬較新型的路面材料。透水混凝土具有較大的滲透能力，使雨水能夠滲入地層。國內很多大中城市對透水混凝土的關注程度日益增加。多地區的地方標準中，已將滲透性作為檢測檢測路面質量的重要指標之一。隨著各地城市化進程的加快，人們環保生態意識的提高，以及相關政策和規范的出臺，透水混凝土將更廣泛的用于城市道路的新建和改造。

1透水混凝土的結構特征

透水混凝土主要是由水、水泥、粗骨料組成的，采用單粒級粗骨料作為骨架，水泥凈漿或加入少量細骨料的砂漿薄層包裹在粗骨料顆粒的表面，作為骨料顆粒之間的膠結層。骨料顆粒通過硬化的薄層水泥漿膠結而形成多孔的堆積結構，因此混凝土內部存在著大量的連通孔隙，且多為直徑超過l.0mm的大孔。透水混凝土具有高透水性、高承載能力、易維護性、抗凍融性、耐用性、高散熱性、良好的裝飾效果等特性。透水混凝土受力時通過骨料間的膠結點傳遞力的作用，由于骨料本身的強度較高，水泥凝膠層很薄，水泥凝膠體與粗骨料界面之間的膠結面積小，其破壞特征是骨料顆粒間的連接點處被破壞，因此在保證一定空隙率的前提下，增加交接點的面積，提高交接層的強度是提高透水性混凝土強度的關鍵。

2 原材料選擇

透水混凝土的強度與水泥的活性、品種、數量至關重要。所以，透水混凝土要求采用強度較高、混合材料摻量較少的水泥，本實驗選用水泥標號在42.5級以上的水泥。

骨料粒徑大小是根據透水混凝土結構的厚度和強度來決定，通常所選粒徑不可以很大。粗骨料粒徑較小時，顆粒間的接觸點增多，透水混凝土的強度就會提高。骨料粒徑愈小，骨料的比表面積愈大，需用的水泥漿數量增多，混凝土內的連通空隙就會被填充密實，透水性能降低。為保證透水性和一定的強度，選擇的骨料粒徑為5-25mm、5-16mm及10-16mm三種粒級的骨料配制透水混凝土。

粉煤灰作為摻合料可以填充集料孔隙，增加混凝土密實度，取代部分水泥降低工程造價并改善混凝土的拌合物的施工和易性，減少離析。

3 試驗過程分析

3.1骨料對透水混凝土影響

本試驗過程中，選用三種不同粒徑的粗骨料，研究了骨料粒徑對透水混凝土性能的影響，在相同配合比時幾種不同粒徑骨料配制出的透水混凝土性能指標，從表中數據可看出：粗骨料粒徑級配直接影響到了透水混凝土的相關性能，連續級配骨料配制的透水混凝土孔隙率較低，填充相對密實，強度相對較高；單級配骨料填充性相對較差，混凝土孔隙率較高，而強度相對較低。因而，在配制透水混凝土時，可以根據實際工程需要，合理選擇骨料級配。

3.2不同水灰比試驗

本試驗研究相同骨料用量，不同水灰比對透水混凝土性能的影響。通過試驗得知透水混凝土類同常規混凝土，水灰比是決定強度的一個重要因素，隨水灰比降低，強度逐漸提高，但透水混凝土試塊離散性較大，試塊成型過程及成型方式對試塊后期的強度有很大影響，同時透水混凝土的施工過程對其成型后的透水性及強度也會產生較大影響，施工過程中應該根據實際工程特點制定施工方案。

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3.3 適當摻入細骨料，對透水混凝土進行配比試驗

透水混凝土由于孔隙率較大，強度偏低及強度離散性較大是透水混凝土的弱點，為了改善其性能，試驗摻入一定量細骨料，研究了引人細骨料對透水混凝土的影響。在水灰比一定的情況下，摻入細骨料后骨料間填充良好，導致混凝土空隙率明顯降低，但力學性能明顯有改善，摻入細骨料配制的混凝土工作性能也有改善，有一定流動性，改變了粗骨料透水混凝土干硬性的特點。

3.4試驗結論

⑴骨料級配直接影響到透水混凝土的透水性及力學性能，骨料級配連續性決定混凝土內部的填充性，應根據工程需要，選擇合理的骨料粒徑。

⑵水泥漿量是影響透水混凝土強度的一個重要因素，在相同骨料時，水灰比越小，混凝土強度越高，透水性越差。

⑶透水混凝土可以摻入一定量細骨料，對透水性有一定影響，但會改善透水混凝工作性能。

4 透水混凝土在工程中的應用

某工程水混凝土澆筑于綠化工程水系，工程部位是仿木地板平臺墊層，混凝土澆筑后壓平，在混凝土上鋪設仿木地板。該工程項目作為體現綠色奧運主題的項目之一，須做到質樸、美觀，與周圍綠景及水系融為一體，混凝土強度大于20MPa，空隙率10%～15%。工程選用5-16mm粒級骨料，水灰比0.35，單方水泥用量、碎石用量分別為400kg和1600kg，并摻用一定比例的外加劑，配制C20透水混凝土，由混凝土攪拌站集中攪拌。

4.1 攪拌

采用強制式攪拌機，考慮要在骨料表面形成穩定均勻的水泥漿層，攪拌時先往骨料中加入部分水進行攪拌，使骨料表面潤濕，骨料表面均被潤濕后再加水泥拌和，形成包裹骨料表面的水泥粉殼，最后加人剩余水量的水攪拌均勻。該攪拌順序能使混凝土骨料表面易形成厚度均勻的水泥漿層，沒有水泥漿下滴現象， 以保證必要的強度和透水性。為了保證水泥漿能夠均勻地包裹在骨料上，攪拌時間適當延長。同時在攪拌過程中，降低單盤混凝土攪拌量，以保證混凝土攪拌更加均勻，使漿體均勻分散在骨料上。

4.2 運輸

在實踐中，采用混凝土罐車運輸透水混凝土存在一定問題，由于透水混凝土不具有常規混凝土的流動性，因而，在工地卸料時存在一定難度，研究后決定在該工程中采用自卸貨車運輸透水混凝土，貨車必須保證箱體密封良好，防止水泥漿體遺灑。如采用攪拌罐車運輸，則要減少單次運輸方量，降低罐車轉動負荷，每次運輸2-4方混凝土為宜。

4.3 澆筑

透水混凝土是干硬性的混凝土，在澆筑前，宜用水濕潤基層，防止混凝土水分流失。由于透水混凝土中水泥漿量有限，只能包裹骨料顆粒，在澆筑時采用專用低頻振動壓實機或滾動壓實機，振動壓實過程中輔以人工補料及找平，混凝土表面壓實抹平即可，過量振動會使水泥漿體下沉，破壞混凝土結構均勻性，并在底部形成不透水層，影響透水效果。

4.4 養護

透水混凝土由于存在大量孔隙，易失水，干燥很快，所以早期養護非常重要，澆筑后用塑料簿覆蓋表面，并定時灑水養護，養護時間根據工程實際情況及氣候條件而定，一般不少于14天，在混凝土達到預期強度前，做好實體保護工作，防止踐踏、磕碰造成骨料脫落，影響外觀及整體效果。

5結束語

透水性混凝土作為一種新生材料，具有很大的研究空間，值得相關人士進行深入探討。通過對透水性混凝土路面材料制備與性能的分析，為其實際應用提供可靠依據；同時，在此基礎上，加強對透水性混凝土生態環境效益的研究，進行相關試驗，不斷拓展透水性混凝土的功能，為其廣泛應用奠定堅實的基礎。隨著科學技術的不斷進步，透水性混凝土研究將會越來越深入，應用越來越普遍。

參考文獻

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