淺談?dòng)绊懲杆炷翉?qiáng)度的因素

譚建湘，李莎，王偉

（華新水泥股份有限公司，湖北 武漢 430080）

0 前言

隨著國(guó)家大力推進(jìn)“自然積存、自然滲透、自然凈化”的“海綿城市”建設(shè)，透水混凝土廣泛用于城市道路、人行道、停車(chē)場(chǎng)、小區(qū)道路、公園道路，園林景觀等，可以有效緩解城市內(nèi)澇，削減城市徑流污染負(fù)荷，緩解城市的熱島效應(yīng)；能迅速排水，收集雨水，節(jié)約水資源，減輕市政管道壓力，補(bǔ)充土壤中的水分，調(diào)節(jié)城市生態(tài)環(huán)境，起到排水、防滑、吸音降噪等效果，改善地表生態(tài)循環(huán)。

1 透水混凝土定義及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

透水混凝土由粗集料及水泥基膠結(jié)料經(jīng)拌合形成的具有連續(xù)孔隙結(jié)構(gòu)的混凝土。透水混凝土內(nèi)部孔隙率大于 10%，一般為 15%～30%，多數(shù)孔徑大于 1mm，透水混凝土與普通混凝土結(jié)構(gòu)上有很大的差別，透水混凝土又稱(chēng)多孔混凝土，由骨料表面包裹一層薄水泥漿將骨料相互粘結(jié)而開(kāi)成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，所以孔隙率大，具有良好透水性、透氣性，并且重量輕。

2 試驗(yàn)概況

2.1 試驗(yàn)原材料

（1） 水泥：華新黃石 P·O42.5 水泥，初凝時(shí)間174min，終凝時(shí)間 241min；3d 強(qiáng)度 27.7MPa，28d 強(qiáng)度 51.3MPa。

（2） 碎石：湖北陽(yáng)新 3～5mm、5～10mm、15～20mm 單粒徑顆粒碎石。緊密堆積密度為 1620kg/m3、1600kg/m3和 1590kg/m3；針片狀顆粒含量為 3%；壓碎指標(biāo)值為 8.7%。

（3）外加劑：西卡 3301C 聚羧酸高性能減水劑。

（4）拌合及養(yǎng)護(hù)用水：自來(lái)水。

2.2 試驗(yàn)方法

參考 CJJ/T 135—2009《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》和 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》?；炷猎嚰闹苽浒凑?GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行；混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法按照 GB/T 50081—2016《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，采用體積法確定基準(zhǔn)配合比，每種骨料粒徑在相同的水膠比下，各成型 5 組，采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)法，測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù) 28d 抗壓強(qiáng)度結(jié)果。配合比見(jiàn)表1 和表2。

表1 大粒徑碎石混凝土配合比 kg/m3

表2 小粒徑碎石混凝土配合比 kg/m3

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 骨料粒徑對(duì)透水混凝土強(qiáng)度的影響

由表1、2 強(qiáng)度數(shù)據(jù)可知，在水膠比一定的情況下，隨著膠凝材料用量的增大，透水混凝土強(qiáng)度增大，相同膠凝材料，骨料粒徑越小，緊密堆積密度越大，成型的混凝土試件越密實(shí)，膠凝材料在骨料表面包裹更充分，形成的骨料架構(gòu)更堅(jiān)實(shí)，故透水混凝土的強(qiáng)度會(huì)增大。另外如骨料級(jí)配更趨合理，骨料間的支撐接觸面增加，形成的骨料架構(gòu)更趨穩(wěn)定，有利于提高透水混凝土的強(qiáng)度。圖1 給出了兩種粒徑碎石配制的混凝土外觀對(duì)比，從圖上可以看出，由粒徑小的碎石制成的混凝土更密實(shí)。

圖1 兩種粒徑碎石配制混凝土的外觀

3.2 水膠比對(duì)透水混凝土強(qiáng)度的影響

水膠比也是影響透水混凝土強(qiáng)度最重要的因素之一，通過(guò)研究采用基準(zhǔn)配合比的基礎(chǔ)上改變水膠比0.25、0.26、0.27，水膠比與強(qiáng)度的關(guān)系見(jiàn)表3。

表3 水膠比與強(qiáng)度關(guān)系表

由表3 試驗(yàn)結(jié)果顯示，透水混凝土不含細(xì)骨料，由于透水混凝土空隙率大，強(qiáng)度由骨料之間相互支撐并通過(guò)膠凝材料粘合，組成的骨料加構(gòu)體形成，而膠凝材料的粘結(jié)強(qiáng)度由水膠比決定，故透水混凝土強(qiáng)度隨水膠比增大而降低，這一點(diǎn)與普通混凝土保持一致。

3.3 施工工藝控制對(duì)透水混凝土質(zhì)量的影響

3.3.1 攪拌

施工前，必須符合 CJJ/T 135—2009《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》要求，對(duì)基層作清潔處理，處理后的基層表面應(yīng)粗糙、清潔、無(wú)積水并保持濕潤(rùn)狀態(tài)，否則拌合物很快失水會(huì)減弱骨料與水泥之間的粘結(jié)度。攪拌前測(cè)定骨料的含水率，調(diào)整施工配合比用水量，原材料計(jì)量范圍在誤差范圍內(nèi)。攪拌順序應(yīng)為先將骨料和50% 用水量加入攪拌機(jī)拌合 30s，再加入外加劑、水泥攪拌 40s，最后加入剩下的 50% 攪拌 50s 以上。技術(shù)人員嚴(yán)格控制出廠質(zhì)量，控制出廠用水量，檢查攪拌是否均勻，包裹性是否良好，用手捏成團(tuán)，不易分散，坍落度不宜過(guò)大，沒(méi)有明顯漿體流出。

3.3.2 運(yùn)輸

透水混凝土從出料至澆筑完畢允許最長(zhǎng)時(shí)間，透水混凝土初凝時(shí)間短，必須采用機(jī)械攪拌，攪拌后停留時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，混凝土出機(jī)到施工現(xiàn)場(chǎng)不宜超過(guò) 30min。透水混凝土拌合物從攪拌機(jī)出料后，應(yīng)保持拌合物的濕度，不可離析，根據(jù)施工氣候和水泥的初凝時(shí)間確定運(yùn)至施工地點(diǎn)，進(jìn)行攤鋪，壓實(shí)直至澆筑完畢的最長(zhǎng)時(shí)間。

3.3.3 澆筑、接縫、養(yǎng)護(hù)

由于透水混凝土坍落度比較小，比較干硬，鋪到設(shè)計(jì)要求的厚度，攤平即可，松鋪系數(shù)要求為 1.1。攤鋪時(shí)應(yīng)注意對(duì)邊角等比較細(xì)部的位置，發(fā)現(xiàn)掉料缺料及時(shí)補(bǔ)料人工壓實(shí)，避免二次攤鋪。不可用高頻振動(dòng)器或強(qiáng)烈振搗或夯實(shí)，在使用低頻振動(dòng)壓實(shí)機(jī)前，人工用直尺刮平，找準(zhǔn)平整度；低頻平板振動(dòng)器振動(dòng)時(shí)，不宜在同一處振動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)膠結(jié)漿體會(huì)往下沉，封住底部，增加了密實(shí)度，減少了透水混凝土的孔隙率，不易透水，影響透水效果；在壓實(shí)的過(guò)程中，按設(shè)計(jì)要求確保應(yīng)有的排水坡度。澆筑后，混凝土強(qiáng)度達(dá)到 5MPa以上時(shí)，進(jìn)行切割，切割深度宜為 1/2H～1/3H，控制在不小于 30mm。填縫材料采用橡樹(shù)塑膠材料，面層干燥后，可涂刷面罩劑。

施工完畢后，應(yīng)用塑料薄膜覆蓋進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于 14d，透水混凝土孔隙率大，容易快速失水，影響混凝土早期強(qiáng)度，所以須覆蓋養(yǎng)護(hù)。

3.3.4 透水混凝土季節(jié)性施工注意事項(xiàng)

雨天不能施工；當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù) 5 天低于5℃ 時(shí)，透水混凝土路面不得施工；當(dāng)室外最高氣溫達(dá)到 32℃ 時(shí)，不宜施工。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）水膠比和骨料粒徑是影響透水混凝土強(qiáng)度最關(guān)鍵的因素。

（2）透水混凝土原材料的要求和施工工藝的要求及氣候條件也是直接影響透水混凝土質(zhì)量的因素。