李玉云
上海市政工程设计研究总院集团佛山斯美设计院有限公司 528200
摘要：介绍了透水混凝土配合比设计的方法和步骤，分析了影响透水混凝土性能的因素。文中的透水混凝土按体积法的设计原理，以粗集料空隙率、目标孔隙率、水灰比为配合比主要指标，对试件的透水系数、抗压强度、抗折强度进行综合控制，从而获得最终配合比
关键词：透水混凝土；设计；研究
引言
透水混凝土是一种生态型环保混凝土。它为开放级配，既有一定的强度，又具有一定的透气透水性的混凝土。采用了透水混凝土，水分可以很快渗入地下保持地下土壤的潮湿。道路表面在雨天不会积水、反光。从而很好的缓解不透水铺装对环境造成的影响。
国内外一些单位和学者曾对透水混凝土配合比进行了研究，取得一些成果。目前国内外进行透水混凝土配合比设计，一般多采用查表法、图示法及计算公式法。但是，透水混凝土的配合比设计受许多因素的影响，如粗骨料的品种和级配、颗粒的形状、水灰比、单方混凝土水泥用量、成型方法及养护条件等，尤其是水灰比会对透水混凝土的强度、孔隙率、透水系数产生很大影响。用现行方法求配合比往往有偏差，而且试配调整工作量大、不经济。随着透水混凝土在工程中日益广泛的应用，配合比不合理，工艺成型和养护不适当等问题急待进一步研究。本文探讨如何在现有方法基础上优化设计配合比，从而有利于加强和改进施工工艺，提高透水混凝土的性能，促进透水混凝土在工程中的应用。
1 透水混凝土
1.1 透水混凝土的概念
透水混凝土采用单粒级粗骨料为骨架，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，作为骨料颗粒间的胶结层，形成骨架 - 空隙结构的多孔混凝土材料。
1.2 透水混凝土的特点
透水混凝土是粗骨料颗粒间通过硬化的水泥浆薄层胶结而形成的多孔堆聚结构，内部含有较多的空隙，且多为直径超过 1mm 的大孔，因此，具有良好的透水性能，但同时强度比普通混凝土强度要低，另外，由于原材料的特性，透水混凝土表面一般都比较粗糙。
2 透水混凝土配合比设计
2.1 原材料
2.1.1 水泥
由于骨料的强度远高于混凝土的强度，因而混凝土结构的破坏常常发生在骨料界面间的水泥石层中，可见水泥的活性、品种、数量是决定混凝土强度的关键因素。所以，透水混凝土要采用强度较高、混合材料掺量较少的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥标号最好在 32.5 级以上。本试验中采用的水泥强度等级为 52.5 级的普通硅酸盐水泥。物理性能见表1
表1 5.25普通硅酸盐水泥的物理性能
2.1.3外加剂
外加剂一般包括高效减水剂和增强剂，两者的作用都是提高颗粒间的黏结强度，进而提高混凝土的整体力学性能和耐磨性能。本试验中采用增强剂（Ⅰ型、Ⅱ型），掺量为水泥重量的2%。其性能见表 3
表3 本试验采用增强剂的性能
2.2配合比设计方法及原理
与普通混凝土不同，透水混凝土配合比设计首先考虑的是孔隙率，一般以骨料被浆体包裹，没有较多水泥浆流出为恰当，常见方法有质量法和体积法。根据透水混凝土特点，为更好与工程实际相结合，本试验采用体积法，即以粗骨料孔隙率为基础，依据目标孔隙率经过详细计算，控制填浆体积，利于掌握拌合完成后的孔隙率特性。
2.3确定主要参数
2.3.1 粗骨料在紧密堆积状态下的空隙率及用量在使用状态下测得粗骨料紧密堆积密度ρ’0、表观密度ρ0 从而求得此状态下粗骨料的空隙率 P。每立方米混凝土中粗骨料的用量为其紧密堆积状态下的质量，考虑到实际情况一般乘以折减系数（取0.98）。
2.3.2 目标孔隙率
透水混凝土的目标孔隙率的确定是根据实际使用要求来确定的，主要是为了满足透水性能的要求。透水要求高则该值偏大，同时还要结合强度要求进行设定。实测孔隙率往往由于种种因素与目标孔隙率之间有一定差别。透水性混凝土中的孔隙有三种：一是封闭的孔隙；二是开口但不连续的孔隙，这两种孔隙的过多存在对混凝土的透水性是不利的；三是贯穿混凝土且连续的有效孔隙，它的存在是透水性混凝土透水性的保证。本试验所采用的孔隙率是有效孔隙率。
2.3.3 水灰比
水灰比必须要严格控制。水灰比既影响透水混凝土的强度，又影响其透水性。对不同粒径、不同颗粒形状的骨料，其合理水灰比不同。当水灰比太小，水泥浆则过稠，水泥浆较难均匀地包裹在粗骨料颗粒表面，不利于强度的提高。如果水灰比过大，水泥浆则过稀，水泥浆又会从骨料颗粒表面滑下，包裹粗骨料颗粒表面水泥浆过簿，不利于强度的提高，同时由于水泥浆流动性过大，水泥浆可能把透水空隙部分或全部堵实，既不利于透水，也不利于整体强度的提高。
2.4 透水混凝土配合比设计技术要求
2.4.1应按计算配合比进行试拌，并按要求检验透水混凝土的相关性能。当出现浆体在振动作用下过多坠落或不能均匀包裹集料表面时，应调整透水混凝土浆体用量或者外加剂用量，达到要求后再提出供透水混凝土强度试验用的基准配合比。
2.4.2透水混凝土强度试验时，应选择 3 个不同的的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比宜较基准水灰比分别增减 0.05，用水量宜与基准配合比相同。制作试件时应目视确定透水混凝土的工作性。
2.4.3根据试验得到的透水混凝土强度、空隙率与水灰比的关系，应采用作图法或计算法求出满足空隙率和透水混凝土配制强度要求的水灰比，并应据此确定水泥用量和用水量，最终确定正式配合比。
3 影响透水混凝土性能的因素
3.1 水泥用量对强度的影响
在保证最佳用水量的前提下，适当增加水泥用量，能够增加骨料周围水泥浆的稠度和厚度，可有效提高透水混凝土的强度。但水泥用量过多会使浆体增多，减少孔隙率，降低透水性。因此，水泥用量受所用骨料的粒径影响，如果骨料的粒径较小、骨料的比表面积较大，则应适当增加水泥用量。
3.2 水灰比对强度的影响
水灰比既影响混凝土的强度，又影响其透水性。透水混凝土的水灰比一般随着水泥用量的增加而减少，但只是在一个较小的范围内波动。对确定的某一级配骨料和水泥用量，有一最佳水灰比，此时透水混凝土才会具有最大的强度。
3.3 骨料对透水率的影响
随着骨料粒径的增大，透水混凝土的透水率明显增加，但其强度明显减少，是骨料之间的咬合点减少所导致。因此，对有一定力学性能要求的透水混凝土，应选择合适的骨料粒径。
3.4 施工技术对透水率和强度的影响
在透水混凝土配合比试拌中，如果不按要求振实，就会明显影响混凝土的性能。振捣不够会影响透水混凝土的强度，过振时透水混凝土的透水率达不到要求。在施工中也有类似的情况，因此，在做好设计配合比的前提下，合适的施工工艺流程也是保证透水混凝土性能的一个关键因素。
4 结束语
透水混凝土一般都适用于大面积开放空间上，如人行广场、停车场等。目前在美国、加拿大和欧洲等已经广泛应用透水混凝土挡土壤的回填料和道路志透水层等工程上，其除了具有相当理想的透水性外，水泥材料的粘结特性使之可提供一定的力学强度，目前应用表明其将会是解决城市人行道使用需求和排水问题的最佳方案。近年提倡的“海绵城市”概念，在工程项目中也渐渐实施起来，道路工程中可在人行道或绿道的范围采用透水混凝土。
参考文献：
[1]程娟.透水混凝土配合比设计及其性能的实验研究[D].浙江工业大学，2007.
[2]徐仁崇，桂苗苗，刘君秀，陈清己，龚明子.透水混凝土配合比参数选择及设计方法研究[J].混凝土，2011，08：109-112.
[3]王从锋，刘德富.高透水混凝土配合比设计优化及其应用[J].四川建筑科学研究，2011，05：237-239
[4]王海萍.透水混凝土及其排水系统设计与研究[D].安徽理工大学，2014.
论文作者:李玉云
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/23
标签：透水论文; 混凝土论文; 骨料论文; 水灰比论文; 孔隙论文; 强度论文; 水泥浆论文; 《基层建设》2015年20期供稿论文;