透水混凝土的性能分析及工程应用

符耀亨

摘 要：透水性混凝土作为一种生态型环保混凝土，在路面施工中得到了广泛应用。它具有较高的强度和良好的透气、透水性。本文对其特性、配合比设计和基本的物理力学性能进行了一系列的试验研究，利用体积法进行透水混凝土的配合比设计，通过以水灰比、目标孔隙率、集料级配和矿物掺合料为因数设计正交试验，获得了最佳配合比；最后对透水混凝土的透水性能进行分析。

关键词：透水混凝土；配合比设计；透水性

引言

透水混凝土起源于荷兰，后在欧美地区广泛使用，而在我国尚属较新型的路面材料。透水混凝土具有较大的渗透能力，使雨水能够渗入地层。国内很多大中城市对透水混凝土的关注程度日益增加。多地区的地方标准中，已将渗透性作为检测检测路面质量的重要指标之一。随着各地城市化进程的加快，人们环保生态意识的提高，以及相关政策和规范的出台，透水混凝土将更广泛的用于城市道路的新建和改造。

1透水混凝土的结构特征

透水混凝土主要是由水、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薄层水泥浆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，且多为直径超过l.0mm的大孔。透水混凝土具有高透水性、高承载能力、易维护性、抗冻融性、耐用性、高散热性、良好的装饰效果等特性。透水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，因此在保证一定空隙率的前提下，增加交接点的面积，提高交接层的强度是提高透水性混凝土强度的关键。

2 原材料选择

透水混凝土的强度与水泥的活性、品种、数量至关重要。所以，透水混凝土要求采用强度较高、混合材料掺量较少的水泥，本实验选用水泥标号在42.5级以上的水泥。

骨料粒径大小是根据透水混凝土结构的厚度和强度来决定，通常所选粒径不可以很大。粗骨料粒径较小时，颗粒间的接触点增多，透水混凝土的强度就会提高。骨料粒径愈小，骨料的比表面积愈大，需用的水泥浆数量增多，混凝土内的连通空隙就会被填充密实，透水性能降低。为保证透水性和一定的强度，选择的骨料粒径为5-25mm、5-16mm及10-16mm三种粒级的骨料配制透水混凝土。

粉煤灰作为掺合料可以填充集料孔隙，增加混凝土密实度，取代部分水泥降低工程造价并改善混凝土的拌合物的施工和易性，减少离析。

3 试验过程分析

3.1骨料对透水混凝土影响

本试验过程中，选用三种不同粒径的粗骨料，研究了骨料粒径对透水混凝土性能的影响，在相同配合比时几种不同粒径骨料配制出的透水混凝土性能指标，从表中数据可看出：粗骨料粒径级配直接影响到了透水混凝土的相关性能，连续级配骨料配制的透水混凝土孔隙率较低，填充相对密实，强度相对较高；单级配骨料填充性相对较差，混凝土孔隙率较高，而强度相对较低。因而，在配制透水混凝土时，可以根据实际工程需要，合理选择骨料级配。

3.2不同水灰比试验

本试验研究相同骨料用量，不同水灰比对透水混凝土性能的影响。通过试验得知透水混凝土类同常规混凝土，水灰比是决定强度的一个重要因素，随水灰比降低，强度逐渐提高，但透水混凝土试块离散性较大，试块成型过程及成型方式对试块后期的强度有很大影响，同时透水混凝土的施工过程对其成型后的透水性及强度也会产生较大影响，施工过程中应该根据实际工程特点制定施工方案。

窗体底端

窗体顶端

3.3 适当掺入细骨料，对透水混凝土进行配比试验

透水混凝土由于孔隙率较大，强度偏低及强度离散性较大是透水混凝土的弱点，为了改善其性能，试验掺入一定量细骨料，研究了引人细骨料对透水混凝土的影响。在水灰比一定的情况下，掺入细骨料后骨料间填充良好，导致混凝土空隙率明显降低，但力学性能明显有改善，掺入细骨料配制的混凝土工作性能也有改善，有一定流动性，改变了粗骨料透水混凝土干硬性的特点。

3.4试验结论

⑴骨料级配直接影响到透水混凝土的透水性及力学性能，骨料级配连续性决定混凝土内部的填充性，应根据工程需要，选择合理的骨料粒径。

⑵水泥浆量是影响透水混凝土强度的一个重要因素，在相同骨料时，水灰比越小，混凝土强度越高，透水性越差。

⑶透水混凝土可以掺入一定量细骨料，对透水性有一定影响，但会改善透水混凝工作性能。

4 透水混凝土在工程中的应用

某工程水混凝土浇筑于绿化工程水系，工程部位是仿木地板平台垫层，混凝土浇筑后压平，在混凝土上铺设仿木地板。该工程项目作为体现绿色奥运主题的项目之一，须做到质朴、美观，与周围绿景及水系融为一体，混凝土强度大于20MPa，空隙率10%～15%。工程选用5-16mm粒级骨料，水灰比0.35，单方水泥用量、碎石用量分别为400kg和1600kg，并掺用一定比例的外加剂，配制C20透水混凝土，由混凝土搅拌站集中搅拌。

4.1 搅拌

采用强制式搅拌机，考虑要在骨料表面形成稳定均匀的水泥浆层，搅拌时先往骨料中加入部分水进行搅拌，使骨料表面润湿，骨料表面均被润湿后再加水泥拌和，形成包裹骨料表面的水泥粉壳，最后加人剩余水量的水搅拌均匀。该搅拌顺序能使混凝土骨料表面易形成厚度均匀的水泥浆层，没有水泥浆下滴现象， 以保证必要的强度和透水性。为了保证水泥浆能够均匀地包裹在骨料上，搅拌时间适当延长。同时在搅拌过程中，降低单盘混凝土搅拌量，以保证混凝土搅拌更加均匀，使浆体均匀分散在骨料上。

4.2 运输

在实践中，采用混凝土罐车运输透水混凝土存在一定问题，由于透水混凝土不具有常规混凝土的流动性，因而，在工地卸料时存在一定难度，研究后决定在该工程中采用自卸货车运输透水混凝土，货车必须保证箱体密封良好，防止水泥浆体遗洒。如采用搅拌罐车运输，则要减少单次运输方量，降低罐车转动负荷，每次运输2-4方混凝土为宜。

4.3 浇筑

透水混凝土是干硬性的混凝土，在浇筑前，宜用水湿润基层，防止混凝土水分流失。由于透水混凝土中水泥浆量有限，只能包裹骨料颗粒，在浇筑时采用专用低频振动压实机或滚动压实机，振动压实过程中辅以人工补料及找平，混凝土表面压实抹平即可，过量振动会使水泥浆体下沉，破坏混凝土结构均匀性，并在底部形成不透水层，影响透水效果。

4.4 养护

透水混凝土由于存在大量孔隙，易失水，干燥很快，所以早期养护非常重要，浇筑后用塑料簿覆盖表面，并定时洒水养护，养护时间根据工程实际情况及气候条件而定，一般不少于14天，在混凝土达到预期强度前，做好实体保护工作，防止践踏、磕碰造成骨料脱落，影响外观及整体效果。

5结束语

透水性混凝土作为一种新生材料，具有很大的研究空间，值得相关人士进行深入探讨。通过对透水性混凝土路面材料制备与性能的分析，为其实际应用提供可靠依据；同时，在此基础上，加强对透水性混凝土生态环境效益的研究，进行相关试验，不断拓展透水性混凝土的功能，为其广泛应用奠定堅实的基础。随着科学技术的不断进步，透水性混凝土研究将会越来越深入，应用越来越普遍。

参考文献

[1] 吴兵兵，曾德勇，董铭锡，等.多孔混凝土透水基层材料的性能研究[J].城市建设理论研究（电子版），2012（16）.

[2] 朱荡荡.透水性混凝土护坡板的性能及应用的研究[D].湖南科技大学，2012.

[3] 潘熙洋.多孔水泥混凝土路面材料制备方法及性能研究[D].长安大学，2010.

[4] 张旭.水泥混凝土桥面铺装材料性能研究[D].长安大学，2010.

窗体底端