摘要：透水混凝土是海绵城市建设用主流透水铺装材料，其配合比设计与普通混凝土有着较大的差别。本文从实际工程应用出发，提出对现有技术规程中设计方法的不同看法，并给出透水水泥混凝土配合比设计的不同方法和计算公式，为工程中透水水泥混凝土配合比设计提供一定的参考。
关键词：透水水泥混凝土；配合比设计
1 什么是透水混凝土
透水混凝土主要由水泥、粗骨料、水和外加剂等组成，由单粒级配或间断级配粗骨料构成骨架和一系列相连通孔隙组成，具有透水性的多孔混凝土，可以很好地透水透气透光吸声调温调湿。
2透水水泥混凝土配合比设计
依据 CJJ/T 135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》，目标孔隙率选取 25 %，水胶比依据拌合物性能确定；A1~A3 试验用于讨论确定增强材料配方，增强剂掺量为胶凝材料的 2 %（外掺法），B0~B4 五组实验用于对比不同增强剂掺量对透水混凝土性能的影响，详见表 1。透水水泥混凝土抗压强度、抗折强度、透水系数等试验依据CJJ/T 135-2009。依据现有的标准体系，透水混凝土的试件成型工艺有插捣法、振动台振实、模压法三种。试验过程中的透水混凝土拌合物状态因增强料的掺量不同会有所变化，用振动台振实会加剧水泥浆分布的不均匀性，进而影响透水混凝土的综合性能；模压成型的压力选择对透水混凝土的强度影响较大，尚无统一的标准规定，因此本试验试块成型工艺采用分层插捣成型的方法。
3标准化建议
（1）确定产品原料体系及其适用范围，总的来说，目前常见的透水混凝土增强材料的有两种原料体系，一种是以矿物掺合料与各种功能性能外加剂混配而成粉剂，一种外加剂半成品原料与矿物掺合料、复配各种功能外加剂在溶液状态下合成的液剂；（2）加快作用机理研究，以明确增强材料的性能参数要求，粉剂增加剂的研究较多，机理的研究相对成熟，液剂产品已有不少市场供应，但其作用机理鲜有报道；（3）制定评价增强材料性能的试验方法。
4原材料选择
（1）水泥。透水混凝土用的水泥主要是强度较高、混合材料掺量较少的水泥或普通硅酸盐水泥。透水混凝土强度，最弱之处就是水泥与骨料之间的粘结强度，这也是决定透水混凝土强度的关键因素。水泥选择还需要考虑活性品种和数量。水泥用量。最佳用水量下，适当增加水泥用量，来提高透水混凝土强度。但随着水泥用量增加，水泥浆体也增多，孔隙率却减少，透水性则降低。同时水泥浆体多，收缩量增大，容易出现裂缝，透水混凝土强度反而降低。水泥用量还取决于骨料粒径，原则上，即水泥浆刚好完全包裹为最佳用量。同时要注意水泥水化速度对工作性能的影响，如水化越快透水混凝土拌合物坍落度损失也就越大。（2）骨料。透水混凝土中骨料用量约 80%，骨料性能对水混凝土性能影响也很大。透水混凝土骨料，一般采用无砂或少砂单粒径级配石子或间断级配石子。一般地集料强度越高，透水混凝土强度就越高。石子构成透水混凝土骨架结构，石子颗粒级配也是决定透水混凝土强度和透水性的最主要因素。透水混凝土需要强度和透水性相互平衡。为了提高强度，常用较小颗粒级配石子，有时还用少量细骨料砂子。骨料粒径越小，骨料堆积密度越大，颗粒间接触点越多，配制的透水混凝土强度越高，但透水性能降低。同时骨料粒径越小，比表面积越大，骨料颗粒之间接触点越多，胶结面积越大，则透水混凝土强度越高。骨料粒径大小决定于透水混凝土结构厚度、强度和透水性。同时，还要注意骨料吸水速度。吸水速度慢，大部分水若在混凝土拌制数小时后吸附，则石子不会影响透水混凝土的拌制用水量和拌合物坍落度。好多场合如停车场、球场、校园、公园等等，并不需要高强度透水混凝土。传统混凝土担心强度不足的再生骨料恰好应用于此。一旦再生骨料成功应用在透水混凝土上，那么，透水混凝土就可以大量应用建筑垃圾，必将成为可持续发展的绿色生态材料。（3）外加剂。透水混凝土，外加剂必不可少。透水混凝土主要外加剂有调整混凝土凝结时间的缓凝剂、提高混凝土流动性的减水剂、增加稠度提高透水混凝土强度的增强剂、彩色透水混凝土用的染色剂、增加表面亮度质感和耐磨性的保护剂等。外加剂对透水混凝土性能有一定影响。比如透水混凝土一般是使用单一级配或间断级配的粗骨料，减水剂等对新拌透水混凝土流动性较为敏感。减水剂掺量稍高一点，拌合物流动度增大，同时容易和骨料离析，底部会出现漏浆堵孔现象，从而影响透水混凝土的透水性。增强剂能够有效提高拌合物坍落度，还可使骨料具有较高的挂浆性能。（4）掺合料。掺合料可以降低水化热，预防透水混凝土产生缺陷，提高透水混凝土粘结强度等。高炉矿渣和硅灰可以明显提高混凝土拌合物粘度，有利于施工。混凝土拌合物粘度要求较高时适量选用矿粉和硅灰。粉煤灰可以减少混凝土用水量，避免混凝土拌合物离析泌水等，改善工作性能，减少坍落度损失，增强抗硫酸盐腐蚀能力。（5）其他组分。环氧树脂。掺入适量有机胶凝材料环氧树脂，可以增加透水混凝土韧性，提高变形能力，改善抗冻性，提高抗折强度，碳纤维。碳纤维废料掺入透水混凝土，可以提高透水混凝土耐久性和强度。华盛顿州立大学近日研磨波音公司提供的碳纤维废料，将研磨后的碳纤维加入到透水混凝土中，发现材料耐久性和强度大大提高。透水性也很好。钢渣。钢渣是炼钢排出的固体废物。钢渣用在透水混凝土上，能提高透水混凝土强度，还可以变废为宝减少污染。钢渣透水混凝土产品已经成功应用于多个工程，如上海世博园区、上海迪士尼旅游度假区等。聚合物。掺入聚合物改性剂，透水混凝土总孔隙略有降低。透水系数是透水混凝土区别于普通混凝土的评价指标，主要由透水混凝土有效孔隙率及总孔隙率决定。聚合物掺量最佳时，对透水混凝土有效孔隙率影响有限，也就是说，有效孔隙率变化不大时，透水系数受聚合物影响较小。聚合物还可以提高透水混凝土抗冻性和强度。
5配合比设计和制备工艺
配合比设计和配制工艺重中之重还是如何平衡透水性和强度，原则上从五个方面入手。（1）水灰比。水灰比同时影响透水混凝土强度和透水性。水灰比小，水泥浆干稠，混凝土拌合物和易性差，透水混凝土强度低。水灰比大，水泥浆可能堵死透水孔隙，透水性和强度两败俱伤。（2）骨灰比。骨灰比同时影响透水混凝土强度和透水性。增大骨灰比，减少骨料颗粒表面水泥浆厚度，增加孔隙率，提高透水性，但降低了强度。水灰比不变，骨灰比在一定区间内，减小骨灰比，就增大骨料表面水泥浆膜层厚度，明显提高透水混凝土抗压强度。（3）密实方法。手工插捣和机械振动，外观上手工插捣的均匀性较好，但密实度差。机械振动的密实度好，但水泥浆多集中到透水混凝土底部，透水性和强度都受到影响。（4）振动时间。振动时间短，透水混凝土密实度不够，强度不够；振动时间过长，会产生沉浆现象，影响透水混凝土透水系数。（5）养护条件。透水混凝土多孔易失水，水分蒸发更快，容易引起混凝土产生收缩，进而降低强度。所以，养护时必须保持足够湿度。
结束语
随着我国经济快速发展，城市生态问题日益凸显。满目雨水花园、生态林荫路、河床湿地、春意盎然街道、淙淙溪流等顺应自然，顺应植物动物微生物等原生态系统可持续生长，与自然和谐共处的低影响发展模式的海绵城市，已经成为国内外城市开发大趋势。应海绵城市而生的透水混凝土，虽然国内还没大面积推广，但是，随着透水混凝土存在问题的进一步研究逐步解决，透水混凝土应海绵城市大势所趋，终将成为海绵城市的重要角色。
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论文作者:李伟奇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
标签：透水论文; 混凝土论文; 骨料论文; 强度论文; 透水性论文; 水泥论文; 孔隙论文; 《基层建设》2019年第15期论文;