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摘要：随着社会经济的发展，我国的工程建设越来越多，对混凝土的应用也越来越广泛。本文针对透水混凝土的透水系数与抗压强度不易同时满足的问题，通过对碎石混凝土试块制备中不同的投料、成型、养护工艺进行对比，探讨透水性、抗压强度均满足路面铺设要求的混凝土制备工艺。结果表明，通过净石裹浆的拌合工艺，配合击实法成型，使试块密度达到1.96~2.07g/cm3，经标准蒸汽养护28d后可使试块透水系数达到3mm/s以上，抗压强度达到20~22MPa，满足一般交通路面使用要求。
关键词：透水混凝土；制备工艺；海绵城市；透水系数；抗压强度
引言
由于透水混凝土为多孔结构，孔隙削弱了骨料的有效承载面积。粗骨料之间基本为点接触，且再生骨料的压碎指标明显低于天然骨料，使得再生透水混凝土的力学性能、耐久性等方面与普通混凝土有较大的差距。因此，开展再生透水混凝土各项性能的影响因素规律及其应用研究具有重要意义。
1试验
1.1试验材料
水泥：鼎鹿牌P?O42.5水泥，主要性能指标如表1所示。
表1 水泥的主要性能指标
粗集料：普通碎石，粒径5.65~7.50mm，堆积密度1568kg/m3，压碎值5.28%，吸水率1.2%，符合CJJ/T135—2009《透水水泥混凝土路面技术规程》要求。水：自来水。减水剂：吉林省瑞金公司生产的聚羧酸高效减水剂，减水率为23.5%。
1.2配合比设计
配合比不但影响再生透水混凝土的强度和透水性，而且也会影响纤维的分散性。基于此，为保证结果的有效性。以两种再生粗骨料，粒径分别为9.5～16.0mm和4.75～9.5mm之间，按质量比1∶1掺配，水灰比取固定值0.3，PVA纤维掺量为0.1%(体积分数)，长度为5mm。
1.3制备工艺
①拌合工艺。固定水灰比均为0.22，通过二次投料、净浆裹石2种投料方式，采用电动搅拌机（功率18.5kW）搅拌，每组6个试块，具体拌和操作如下：（1）二次投料法：先投入碎石与60%体积的水，搅拌1min后加入剩余40%水和全部水泥，再搅拌2min；（2）净浆裹石法：先投入水泥与60%体积的水，搅拌1min后投入碎石，再搅拌1min以使石子表面包裹水泥浆，最后加入剩余40%水并搅拌1min。②成型工艺。将搅拌均匀的混凝土装入150mm×150mm×150mm模具中，采用振动成型与击实成型2种方式分别对试块的透水性能与抗压强度进行测试，具体成型操作如下：（1）振动成型：将装模后的试块放至振动台（功率1kW，振动频率50Hz）中，每6个试块为1组，分别振动4、8、12s，每隔4s暂停1次，将产生的空间填满后继续振动，最后用刮刀将模块表面手工压实抹平；（2）击实成型：使用10kg击实锤对装模后的试块进行均匀击实，每6个试块为1组，分别击打10、20、30次，最后手工整平模块表面。③养护方式。以每6个试块为1组，分别以标准养护（温度20℃，相对湿度95%）与水中养护（温度18℃）的方式养护2组，其中第1组测试其7d抗压强度，第2组测试其28d抗压强度。
1.4透水系数的测试
透水混凝土中因为无细骨料，空隙较大，所以拌合方式与投料工艺对透水混凝土的强度及透水性能均有较大影响。而运用上述排水法测试孔隙率时，试块中的连通空隙与半连通空隙一同算入渗水量中，但透水混凝土中只有全连通空隙才可使水顺利流过，造成了试块透水性能测试上的偏差。因此，为更精确测试混凝土的透水性能，在试块浇筑时，每批同时用直径100mm、高度50mm的模具浇筑透水系数测试试样3个，养护7d后取出。将试样用石蜡密封后向溢流槽中加水使混凝土达到饱和，待水槽溢流孔中水流稳定后，用量筒接水，记录5min内流出的水量Q，测量3次取平均值。最后按照CJJ/T135—2009要求计算试样透水系数。
2结果与讨论
2.1试验极差分析
采用直观分析法进行各因素对泡沫混凝土透水系数的影响分析。采用各因素的极差作为影响强度的评价指标。极差越大，表明该因素对试验指标的影响越大。
2.2气孔及养护环境对RPC抗压强度的影响
制备RPC应掺加消泡剂以尽量减少成型混凝土表面及内部气孔；同时，采用木模具浇筑及分段式振捣的方法可进一步减少成型混凝土的气孔。但通过上述试验结果仍无法判断气孔的存在是否会对成型混凝土的抗压强度产生影响。此外，养护条件的差异是否会影响成型混凝土的抗压强度仍需进一步讨论。
2.3拌合工艺对混凝土抗压强度与透水性能的影响
在初拌合时，碎石表面较为干燥，且表面的毛细孔洞可以从水泥浆中吸收一些水，使第1次搅拌时生成“灰裹石”的颗粒，在第2次搅拌时，水泥浆直接与先前的颗粒相粘结，而且在此阶段颗粒间可流动的水泥浆水灰比较总体水灰比有所降低，故能使混凝土颗粒的粘结力更强，达到一种相互搭嵌的效果。此外由于采用净浆裹石，集料的吸水过程被延后，减小了混凝土的需水量，在一定程度上增加了强度，但是混凝土容易由于集料吸水减少了混凝土的凝固时间，这对路面铺设有一定影响。
2.4搅拌时间对分散效果的影响
试验分别选取60s、90s、120s、180s为考察时点，测定不同时点下纤维混凝土的抗压及劈拉强度。结合拌合料的观测结果，以反映纤维的分散效果。搅拌时间从60s到90s，抗压强度值由7.68MPa增至8.76MPa，增幅达14.1%;而从90s到120s，抗压强度增幅只有0.5%，基本可以忽略不计;搅拌时间为180s时，抗压强度由120s时的最高值8.81MPa降至8.66MPa。劈拉强度也有类似上述规律，但变化范围要小得多。如搅拌时间由60s增至90s，劈拉强度增加只有6.5%。说明搅拌时间有一定限度，在此范围内，适当增加搅拌时间，有利于纤维进一步分散，超过该范围，则反而不利于纤维均匀散开。这可能因为:在一定的范围内，延长搅拌时间，可通过搅拌作用使原先集聚的纤维解束、分散直至均匀。搅拌时间过长，则使纤维弯曲、成团、成球，甚至在高速搅拌作用下受损，降低分散系数和纤维有效利用率，反而使分散性能变差。
2.5养护方式对混凝土抗压强度与透水性能的影响
混凝土在水化硬化中强度的发展在很大程度上受养护条件的影响，尤其对于孔隙率较大的透水混凝土。在8s振动成型和二次投料拌合工艺下。在标准养护室蒸汽养护条件下混凝土的抗压强度较水中养护的高，这主要是由于在水中水分不流失，水泥水化速度较快，对于普通混凝土而言会使骨料结合更紧密，而透水混凝土无细骨料，孔隙较大，因此对石子的相互粘接起着相反的作用。
结束语
综上所述，通过净石裹浆的拌合工艺，配合击实法成型，使试块密度达到1.96~2.07g/cm3，最后经标准蒸汽养护28d后可使试块透水系数达到3mm/s以上，抗压强度达到20~22MPa，满足一般交通路面使用要求。拌合混凝土时，通过水泥净浆预先与石块包裹拌匀，可提高混凝土颗粒的嵌实度，在保证混凝土孔隙率的同时不影响石粒间的粘接。
参考文献
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论文作者:王鑫,高榜
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年5期
论文发表时间:2019/7/11
标签：混凝土论文; 透水论文; 抗压强度论文; 骨料论文; 系数论文; 工艺论文; 强度论文; 《建筑学研究前沿》2019年5期论文;