摘要：透水混凝土能够有效改善城市水循环，缓解城市雨季排水压力，减弱城市热岛效应，在城市建设中的使用越来越多，但由于其较高的孔隙率，在北方冻融区，冻融破坏对透水混凝土威胁严重。在众多研究人员有关透水混凝土抗冻性能的研究基础上，重点研究总结了添加掺和料对透水混凝土抗冻性能的影响，找到了不同掺和料添加对透水混凝土抗冻性能的改善规律，有利于透水混凝土的耐久性设计和使用推广。
关键词：透水混凝土；抗冻性能；冻融破坏；混凝土掺和料
引言
透水混凝土又叫无砂混凝土、大孔混凝土等，相较普通混凝土具有孔隙率大、透水性能好的特点，利用其进行外地面、人行道和轻型车行道铺设，可以增加降水渗透速率，缓解城市地下水位持续下降趋势，缓解城市雨季排水压力，有效减弱城市热岛效应[1]。由于透水混凝土具有较高的孔隙率，为保证其使用寿命，必须对透水混凝土的抗冻性能进行研究。研究发现[2]掺和料对混凝土耐久性能提高有明显作用，为提高透水混凝土抗冻性能，可以从添加掺和料的角度进行研究分析。
本文综合分析多位研究人员有关透水混凝土抗冻性能以及掺和料添加改善透水混凝土耐久性的研究成果，对透水混凝土抗冻性能评价指标进行归纳，重点分析了掺和料添加对透水混凝土抗冻性能的影响，以期总结出掺和料种类、掺量与透水混凝土抗冻性能评价指标的关系，为透水混凝土的抗冻耐久设计提供依据，推动透水混凝土使用范围的进一步扩大。
1 评价指标
在透水混凝土抗冻性能评价方面，有多种评价指标被提出和使用，包括质量损失率、相对动弹性模量值、孔隙率变化、抗压强度损失，以及满足以上某种指标或者透水混凝土其他力学性能改变量达到一定值（如质量损失率5%，强度损失率25%）的冻融循环次数或者不同指标之间的比例系数等[3]，大量的评价指标体系相互之间可比较性差，因此，选取最基本的指标，利用质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度损失三个指标对透水混凝土抗冻性能进行分析评价。
2 透水混凝土抗冻性能
随冻融循环次数增多，透水混凝土的相对动弹性模量不断降低，基本呈线性关系，随冻融次数的持续增多，下降速度略有增长，当冻融循环次数达到50次，透水混凝土相对动弹性模量低于60%[4]。透水混凝土的质量损失率随冻融循环次数增加而增加，增加速度不断增长，冻融循环次数较多时，混凝土质量损失严重，50次冻融循环后，透水混凝土质量损失率约为2%[5]。透水混凝土抗压强度损失在50次冻融循环后约略低于20%，100次后超过25%，150次后超过35%[6]，透水混凝土在冻融循环次数较多时，强度下降明显，在进行设计时必须对此进行充分考虑，在北方寒冷地区，应根据实际情况适当加大安全储备。
3 添加掺和料后透水混凝土抗冻性能
多位研究人员进行了透水混凝土掺加掺和料抗冻性能分析[7-9]，向透水混凝土中掺加粉煤灰、矿粉、硅灰、石英砂等，研究添加掺和料之后透水混凝土的抗冻性能，并与未添加掺和料的透水混凝土进行比较。
3.1 掺和粉煤灰
在透水混凝土中掺加了粉煤灰后，在相同的冻融循环次数后，其质量损失略低于普通透水混凝土，在冻融循环初期粉煤灰对质量损失的改善效果不显著，随冻融循环次数的增加，改善效果逐渐增强。相对动弹性模量方面，掺加粉煤灰后改善效果不够显著，略高于普通透水混凝土。抗压强度损失方面，掺加粉煤灰后得到明显改善，约为普通透水混凝土抗压强度损失的50%。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆掺加粉煤灰对提高透水混凝土的抗冻性能方面效果明显，其最佳掺量约为10%。
3.2 掺和矿粉
掺加矿粉对透水混凝土抗冻性能改善效果与掺和粉煤灰基本规律一致，但效果要强于掺和粉煤灰。相比于掺和粉煤灰，掺和矿粉后质量损失率进一步减小，相对动弹性模量略有增加，抗压强度损失方面，与掺和粉煤灰作用效果类似，透水混凝土掺和矿粉最佳用量与掺和粉煤灰最佳用量基本持平。
3.3 掺和硅灰
掺加硅灰后，透水混凝土质量损失得到了明显抑制，随冻融循环次数增加，质量损失率降低相比普通透水混凝土降低明显，相对动弹性模量的提高也更加显著。硅灰的掺和能够显著提高透水混凝土的抗压强度，50次冻融循环后抗压强度损失低于10%，再考虑到硅灰对抗压强度的提高作用，透水混凝土掺和硅灰后抗压强度高，保证性好。硅灰的掺和对透水混凝土的抗冻性能提高程度大，最佳掺量约为8%。
3.3 其他掺和料
除以上提及的粉煤灰、矿粉和硅灰三种掺和料外，常用的掺和料还有无机石英砂、聚乙烯纤维和VAE-707乳液等，但向透水混凝土中掺和时要注意掺量，避免掺和料的掺入降低透水混凝土的抗冻性能。
4 结语
本文总结归纳了透水混凝土抗冻性能的主要评价指标，对普通透水混凝土的抗冻性能进行了总结，重点分析了添加粉煤灰、矿粉、硅灰等不同掺和料对透水混凝土抗冻性能的改善情况。正确添加相应掺和料可以减少其质量损失、抗压强度损失，增强相对动弹性模量，显著增强透水混凝土的抗冻性能。通过研究，为透水混凝土在冻融破坏区的安全应用提供依据，并为提高其抗冻性能找到了可行途径，有利于透水混凝土的耐久性设计和使用推广。
参考文献
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[9]楼俊杰.不同掺和料影响下透水混凝土性能及冻融循环劣化研究[D].山东大学,2016.
作者简介
董学超（1996~），男，汉族，河北省涞水县人，本科，在读学生。
论文作者:董学超
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/27
标签：透水论文; 混凝土论文; 性能论文; 抗压强度论文; 损失率论文; 弹性模量论文; 粉煤灰论文; 《基层建设》2017年5期论文;