基于骨料不同級配透水混凝土試驗研究

徐 昌曲正軍

(1山東科技大學土木與建筑學院 2中建筑港集團有限公司)

基于骨料不同級配透水混凝土試驗研究

徐 昌1曲正軍2

(1山東科技大學土木與建筑學院 2中建筑港集團有限公司)

透水混凝土是一種環境友好型的新型材料。通過透水混凝土的試驗，探究透水混凝土配制的重要參數，對骨料孔隙率的測定方法進行改進，得到骨料空隙率，設計孔隙率和實測孔隙率的關系，并探究了不同骨料級配透水混凝土孔隙率和抗壓強度的關系；在相同水泥劑量下，三種粒徑骨料級配的透水混凝土的設計孔隙率和實測孔隙率最接近，而粒徑較小的骨料級配透水混凝土的孔隙率較小，抗壓強度最高。

透水混凝土；骨料級配；設計孔隙率；實測孔隙率；抗壓強度

近年來隨著城市化進程的推進，城市路面及公共場所的硬化面積也越來越大，這使得城市的環境問題也越來越突出。首先，城市熱島效應使得夏季市區高溫，硬化路面以及城市建筑吸收大量熱量，并不斷輻射出去；其次，夏季暴雨以及降水量大時，容易造成低洼地區的內澇；與此同時，隨著城市規模的擴大，對水的需求也越來越大，地下水位不斷下降，而地面上的雨水則白白浪費。此外，過多的硬化路面也使得路面噪音污染越來越嚴重。透水混凝土這種新型的路面材料則很好的解決了上述環境問題。透水混凝土路面，能夠使雨水下滲到土壤，補充了地下水源，同時也使土壤得以“呼吸”，降低了路面溫度，而且透水混凝土路面可以有效的減少路面的噪音。雖然透水混凝土有如此多的優點，但在城市的路面上的應用并沒有得到廣泛推廣，其主要原因是透水混凝土的強度較低，耐久性不理想，并不能滿足一定交通流量道路的使用，特別是一些中型或重型車輛的通行。因此，如何提高透水混凝土的強度，成為推廣這種新型路面材料亟需解決的問題。通過透水混凝土的配制，不同粒徑骨料級配，不同孔隙率設計，以及混凝土的拌合等方面進行了探究，得出一些相關結論，并給出一些具體的建議，為透水混凝土路面的配制及現場施工提供相關指導。

1 透水混凝土的配制

1.1 相關參數

（1）設計孔隙率

—設計孔隙率； —骨料孔隙率；—每立方米透水混凝土中水的質量；—每立方米透水混凝土中水泥的質量；—水泥的密度；—每立方米透水混凝土中其他添加物的質量；—其他添加物的密度

（2）骨料孔隙率

由公式（1）可知，透水混凝土的孔隙主要由骨料的孔隙來提供，現有的試驗規范中對粗集料的自然堆積密度、振實密度、搗實密度均有規定，但透水混凝土拌合料的成型過程兼有搗實和振實的過程，為真實反應骨料的堆積狀態，骨料孔隙率的測定也必須經過搗實和振動。

——水泥混凝土粗集料的空隙率(%)；

ρa——粗集料的表觀密度(kg／m3)；

ρ——搗實、振實狀態下測定的粗集料的堆積密度(kg／m3)

(3)水灰比

水灰比對透水混凝土的強度有一定影響，水灰比過小，會使水泥水化不充分，水泥顆粒成團，不能很好的粘結骨料；水灰比過大，又會容易使混合料離析，水泥漿往底部聚集。水灰比應在0.3左右，視骨料的含水率上下浮動0.02左右。

2 不同骨料級配透水混凝土試驗

2.1 攪拌方式

目前攪拌方式有兩種：一種是將骨料、水泥、水一次加入攪拌，另一種是先將骨料和三分之一水進行攪拌，然后再加入水泥和剩下水進行攪拌。第二種攪拌方式，可以使水泥漿包裹粗骨料，有利于骨料的粘結，提高強度。

攪拌時間，不宜低于三分鐘，正常應在五分鐘左右。出料后檢查骨料干濕狀態，用手抓取一把握成一團，松手后，若顆粒完全松散，則說明未攪拌均勻，或添加水太少。

2.2 骨料不同級配相同水泥劑量透水混凝土試驗

基于不同級配骨料孔隙率的的不同，重新選取三種級配骨料，加入相同劑量的水泥進行試驗。見表1.

表1 不同級配骨料的空隙率

圖1 不同級配骨料空隙率關系圖

由表 1可知，不同級配的骨料其骨料孔隙率、實測孔隙率各不相同。三種級配的骨料，其骨料孔隙率相差不大，而實測孔隙率相差較大。這說明骨料的孔隙率與實測孔隙率并不存在完全相符的線性關系。三種級配的骨料，添加相同的水泥劑量，其最終實測孔隙率各不相同，特別是1號和2號級配的骨料實測孔隙率相差4.8%，說明不同級配的粗集料對透水混凝土的最終孔隙率是有影響的，不同粒徑的粗集料對實測孔隙率的影響是不同的，較小粒徑的粗集料設計孔隙率和最終孔隙率相差較大。

由圖2可知，1號級配設計孔隙率和實測孔隙率相差較大，3號級配設計孔隙率和實測孔隙率相差較小；1號級配設計和實測孔隙率相差6.1%，3號級配設計和實測孔隙率相差僅為1.4%。1號級配2.36-4.75mm粒徑集料含量30%，粒徑間空隙較小，水泥漿包裹集料顆粒后，剩余空隙較少，導致試塊的實測孔隙率與設計孔隙率相差較大。在進行較小粒徑骨料的配合比設計時，一定要考慮到骨料空隙對實際孔隙率的影響，設計值應偏大，與最終孔隙率相差5%左右。

2.3 不同級配骨料孔隙率與抗壓強度關系

表2 不同級配骨料孔隙率與抗壓強度

圖2 不同級配骨料孔隙率和抗壓強度關系

由表2可知，第一組孔隙率最低，而7d和28d抗壓強度最大，第二組孔隙率最大，7d和28d抗壓強度最低，說明孔隙率和抗壓強度具有負相關關系。此外，透水混凝土的7d強度占到28d強度的70%以上，說明透水混凝土的強度增長主要集中在早期，要特別注意早期透視混凝土的養護。

圖2表明隨著孔隙率的增加，試塊的抗壓強度降低，從試塊的28天強度能夠明顯的看出這一趨勢；而試塊的7d強度，第二組和第三組相差不大，表明孔隙率接近的試塊早期強度相差不大，強度差別在7d之后才明顯加大。對于不同級配的試塊，其強度增長趨勢是不同的，其孔隙率和強度關系也是不同的，這與透水混凝土內顆粒的排列方式以及水泥漿厚度、接觸面積有關的，同時與所形成的空隙大小也有關系。

3 結論

（1）不同級配骨料的孔隙率各不相同，兩種相近級配的骨料空隙率隨粒徑的增大而增大，三種粒徑級配的骨料孔隙率最小，顆粒的鑲嵌更好。

（2）不同骨料級配透水混凝土的設計孔隙率與實測孔隙率相差大小各不相同。三種粒徑級配的骨料設計孔隙率和實測孔隙率相差最小，粒徑最小級配設計孔隙率和實測孔隙率相差最大；在進行透水混凝土粗集料配合比設計時應結合不同級配比例的骨料進行測定、試驗，以確定骨料孔隙率及設計孔隙率。

（3）不同骨料級配的透水混凝土抗壓強度隨孔隙率的增大而減少，不同骨料級配的透水混凝土強度增長趨勢不同，7d強度占28d強度的70%以上，要特別注意透水混凝土早期的養護。

[1]宋中南，石云興等編著．透水混凝土及其應用技術[J]－北京：中國建筑工業出版社，2011.6

[2]交通部公路科學研究所主編.公路工程集料試驗規程(JTG E42-2005)

[3]徐仁崇等．透水混凝土配合比參數選擇及設計方法研究[J]．混凝土，2011（8）：109-112.

[4]蔣正武等．若干因素對多孔透水混凝土性能的影響[J]．建筑材料學報，2005（10）：513-519.

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1007-6344（2016）07-0260-02

徐昌 山東科技大學土木與建筑學院 研究方向 結構工程

曲正軍 中建筑港集團有限公司一公司營銷總監 助理工程師