骨料對透水混凝土性能的影響研究

劉 建 楊建永

江西理工大學（341000）

透水混凝土的主要材料是粗骨料、水泥、水和外加劑，這是一種孔隙比較多的混凝土，因為透水混凝土內部孔隙呈貫穿狀，所以其透水性能和透氣性能非常優秀，重量較輕，是一種綠色、環保的混凝土， 廣泛應用于城市建設和建筑工程等諸多領域。透水混凝土用于鋪設城市道路路面時，可以調節城市氣溫、降低地表溫度，能有效緩解城市“熱島效應”。 透水系數和抗壓強度是透水混凝土的兩大重要指標。 文章主要分析骨料的品種、粒徑對透水混凝土性能的影響。

1 試驗概況

1.1 試驗材料

本次試驗主要選擇某公司生產的32.5 級普通硅酸鹽水泥。 骨料主要是以碎石、卵石為主，4 種骨料的粒徑范圍分別為：2.33～9.4 mm、4.69～9.6 mm、9.6～16.9 mm、13.1～24.2 mm。 采用飲用水進行拌和與養護。

1.2 試驗方法

進行透水混凝土的配置時，要保證其配合比合理，配比為1∶0.33∶5.6。明確配合比后，再進行混凝土攪拌。 在透水混凝土的制備過程中，先將骨料和水進行預拌，持續30 s，然后再摻入水泥進行拌和，時間控制在30 s 左右；待到骨料表面形成一層水泥漿殼之后，再利用剩余的水進行攪拌，時間持續3 min左右，直至攪拌均勻為止。 采用人工插搗、加壓成型兩種方式確保其成型， 以提高透水混凝土的密實度。 將混凝土拌合物裝到試模中，其高度控制在試模的2/3 即可；采用人工插搗的方式，不少于15 次；再將拌合物繼續裝入，直至裝滿為止；確保其表面平整后，采用壓力機進行操作，保證其成型，再對表面進行處理，確保表面平整，而后進行養護。

總孔隙率的測定通常是在透水混凝土得到充分養護后，將其整體浸入水中，確保試塊吸水充分后對其進行稱重；然后將試塊從水中取出烘干，再進行冷卻、稱重。 這樣就可以計算出總孔隙率。

透水系數測定主要采用的試驗工具是自制的透水裝置。 將試件的四周側面用蠟進行密封，再將透水裝置與試件相連，用蠟對二者的相連位置進行密封，使透水裝置中的水能夠順利通過。 在裝置中摻入200 mm 以上的水，對水位進行測定，將位置設置在160 mm 處， 觀察水位逐漸下降到140 mm 之后，確定時間；再以160 mm 為起點，觀察水位下降到0 的時間。 然后對定水位透水系數和變水位透水系數分別予以計算。 測定抗壓強度時，要結合《普通混凝土力學性能試驗方法標準》的要求，保證混凝土的養護時間不少于28 d 后， 再對其抗壓強度進行測試。

2 試驗結果

2.1 骨料品種對透水混凝土性能的影響

在透水混凝土中， 骨料是一種重要的原材料，不同骨料的顆粒大小不同、形狀不同、表面狀態不同，這樣就會對混凝土性能產生不同的影響。 與之相比，卵石表面比較光滑、沒有棱角，大多是以球狀、蛋狀為主；碎石表面通常比較粗糙，而且還有明顯的棱角。 骨料表面的性狀主要有兩點，一是表面的粗糙程度，二是孔的特點。 這兩大元素會對骨料和水泥石的粘結強度產生很大的影響，混凝土的抗壓強度也會因此而受到影響， 如果表面比較粗糙，而且孔隙比較多，這種類型的骨料通常會與水泥石之間保持良好的粘結效果[1]。

骨料粒徑一致的情況下，擁有較大孔隙率的骨料會使得透水混凝土的孔隙率變大，由于碎石材質的骨料棱角比較多、卵石骨料相對少而圓滑，因此，碎石材質的混凝土透水系數會進一步提高。 2.33～9.4 mm 粒徑的透水混凝土中，碎石骨料的透水系數會小于卵石骨料，這主要是因為碎石骨料表面粗糙，呈片狀，孔隙率相對較小。 試驗結果顯示，碎石材質的骨料混凝土抗壓強度變化幅度大于卵石材質混凝土，也發現其余粒徑的碎石混凝土的抗壓強度比卵石材質混凝土略高些。 因此，骨料品種對透水混凝土的性能具有非常重要的影響。

2.2 骨料粒徑對透水混凝土性能的影響

骨料粒徑對透水混凝土的性能有很重要的影響。 如果骨料的粒徑比較小，骨料的堆積密度就會增大，每個骨料顆粒之間就會有許多接觸點，這意味著透水混凝土的強度也會隨之增大，而透水性能會進一步下降[2]；如果骨料的粒徑比較大，接觸點就會比較少，盡管混凝土的強度會下降，但透水性能會大大提升。

根據試驗結果可知，在骨料粒徑逐漸增大的情況下，碎石與卵石材質的透水混凝土的總孔隙率會進一步增大；當粒徑繼續增大時，總孔隙率不僅會增大，而且其增大的幅度也會隨之變大。 骨料之間的接觸點之所以會越來越少，主要就是因為粒徑逐步增大的緣故，而這樣就會導致孔隙變大，總孔隙率自然會變大。 相比之下，碎石材質的接觸點偏少，卵石比較多；卵石的孔隙比碎石少。 透水系數與混凝土內部的連通孔隙有密切關系，透水系數會與總孔隙率的變化成正比，因此，骨料就會有更好的透水性能。 透水混凝土的抗壓強度與粒徑之間同樣關系密切，粒徑對透水混凝土的強度有較大影響。 在粒徑增大的情況下，抗壓強度會越來越大。

3 結論

本次試驗主要得出以下結論：1）在骨料粒徑相同的情況下，碎石材質骨料透水混凝土的總孔隙率和透水系數比卵石配置的透水混凝土要大；碎石的強度變化幅度更大，卵石的強度變化幅度相對較小；2）骨料粒徑與透水混凝土的總孔隙率、透水系數的變化成正比，因此粒徑越大，透水混凝土的透水能力越強；3）透水混凝土抗壓強度與骨料粒徑的關系非常密切，并深刻受到其影響。