透水混凝土实验研究
李青林1， 代晓东2， 陈 兵2
【摘 要】【摘 要】 文中针对透水混凝土强度偏低和透水性能不理想，采用间断级配的粗集料构建混凝土强度，通过调整水泥浆用量配制出强度达到33.5MPa，透水系数为1.45cm/s的高性能透水混凝土。研究结果表明:对于由间断级配粗骨料配制的透水混凝土，随着所采用的粗骨料粒径的减小，其抗压强度增大而透水系数减小。
【期刊名称】低温建筑技术 【年(卷),期】2012(034)006 【总页数】4
【关键词】【关键词】 透水混凝土;间断级配;透水系数
透水混凝土最重要的技术性能是其良好的渗透性，这与其内部相互连通的孔隙直接相关。1976年，Malhotra通过大量试验研究了各原材料的组成对透水混凝土力学性能的影响［1］，后来Meininger也做了类似的研究，除了探讨材料的性能与透水混凝土抗压强度关系外，还重点研究了透水混凝土内部的含气量与抗压强度关系［2］。最近，Ghafoori和 Crouch等也做了大量的相关试验研究［3，4］，重点研究了材料的构成与透水混凝土抗压强度关系。近年来，由于环保工程的发展，透水混凝土日渐成为一个研究热点［5－8］。然而，有关透水混凝土的配比设计与制备工艺还存在着很多问题，要达到广泛应用，还需要做大量的工作。
文中提出了一种透水混凝土配比设计方法，以间断级配的粗集料相互堆积构建混凝土强度骨架，以一定量水泥浆作为包敷润滑材料，使间断级配的粗集料形
成整体，彼此间存在相互连通的孔隙，从而实现其具有足够的强度并具有良好的透水、透气性。
1 透水混凝土结构特征与配比设计方法
透水混凝土通常由单一级配的粗骨料构成，粗骨料之间由水泥浆硬化后进行粘结形成整体，如图1所示。与普通混凝土不同，其内部孔隙率可以达到15～30%，为了实现透水混凝土具有良好的孔隙率和较高的抗压强度，配比设计时必须考虑其两者之间的平衡。研究表明，透水混凝土的单位体积水泥浆用量和骨料粒径为主要影响因素。基于此，提出如下透水混凝土配比设计方法: (1) 确定单位体积粗骨料用量。按JGJ 53－92《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》紧密度测试方法测出碎石紧密堆积密度，假定透水混凝土强度骨架主要由粗骨料构建，因此，单位体积粗骨料用量为所用粗骨料紧密堆积状态下堆积密度。
(2) 计算单位体积的水泥浆用量。考虑到水泥浆主要用于粘结粗骨料，用量太小，粗骨料颗粒周围缺乏浆体包裹;用量过大，影响了其透水性，因此其必然存在一个最佳用量。通过大量的试验表面粗骨料周围包裹一层1.0mm的水泥浆其效果最佳，其理论计算公式为:
式中，M为单位体积浆体用量;h为包裹粗骨料水泥浆厚度，文中为1.0mm;ρcp为水泥浆密度;ρg为粗骨料密度;d为粗骨料平均粒径;k为修正系数，主要与粗骨料表面粗糙度有关，一般取值0.65～0.75。
2 试验
(1) 试验材料。水泥选用普通硅酸盐42.5级水泥，粉煤灰选用Ⅱ级灰，粗集料选用了三种间断级配的碎石，其相关性能技术指标见表1。
(2) 试验配比。通过提出的配比设计方法，计算出单位体积水泥浆用量为375kg/m3到540kg/m3，为得到不同强度等级的透水混凝土，调整单位体积用水量和水灰比，其具体配合比见表2。
(3) 试样制作。称取规定重量的水泥、粗集料和水，按以下工序搅拌成型:将粗骨料与30%的拌和水预湿搅拌1min;依次加入粉煤灰、水泥并搅拌1min;将剩余的水加入并搅拌，直到搅拌均匀，将拌合物装入试模并进行手工插捣成型。 (4) 试件养护与测试。选用不同标准尺寸的试件测试不同性能参数。抗压强度测试选用150mm×150mm×150mm立方体试模，透水性能测试采用直径为100mm，高度为150mm的圆柱体，测试龄期均为28d，以上每组3组试件进行测试，取平均值。
试件成型24h后，脱模，将试件置于标准养护室养护至规定龄期。透水系数测试采用透水采取测试装置，试验过程中，试件上部维持12cm的水压，试件的透水系数采用下式计算:
式中，Kr为透水系数cm/s;Q为从时间t2到t1渗透的总水量;D为试件的厚度，此处是150mm;A为试件表面积;H为渗透水压，此处为12cm;t2、t1为测试时间。
3 试验结果与讨论
3.1 抗压强度
3.1.1 水泥浆用量对抗压强度的影响
图2给出不同水灰比条件下单位体积水泥浆用量对抗压强度的影响。从图中可看出，对于相同水灰比条件下，透水混凝土抗压强度随单位体积水泥浆用量增大而提高，但增加的幅度随着水灰比的增大而将降低。当单位体积水泥浆用量
透水混凝土实验研究
