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摘要：透水混凝土是一种生态环保型混凝土，目前已被广泛应用。本文主要对透水混凝土抗堵塞性能的影响因素进行研究，实验采用控制变量法，分别研究了堵塞物粒径、孔隙率、水灰比和塌落度等因素对透水混凝土堵塞性能的影响，并分析得出实验结果，以期能够为透水混凝土的抗堵塞研究提供一定的指导意义。
关键词：透水混凝土；抗堵塞；影响；分析
引言
透水混凝土是一种经过特殊工艺制成的具有连续性孔隙的生态环保型混凝土，具有自重轻、孔隙率大、透气性和透水性好等特点。它的应用可以减少路面积水，吸声降噪，改善城市地表生态环境，缓解地表径流和城市热岛效应。目前，国内外在透水混凝土路面结构、材料配合比、透水性等方面已开展了一些研究，但是，对透水混凝土堵塞这方面的研究尚比较缺乏，从而使得对于透水混凝土使用寿命、建设与维护成本等方面缺乏成熟的参考依据。因此，开展透水混凝土抗堵塞性能的研究具有极其重要的意义。
1.实验部分
1.1原料
1.1.1水泥
实验用水泥采用某水泥有限公司生产的42.5R级普通水泥。
1.1.2骨料
实验用的骨料为天然中砂，表观密度为2690kg/m3，细度模数为3.2。本实验选取中沙粒径为0.6～1.18mm，1.18～2.36mm，2.36～4.75mm三种级配的砂子作为实验用的集料。将三种骨料分别命名为G1，G2，G3。
1.1.3减水剂
本实验的减水剂采用瑞士西卡高性能聚羧酸减水剂540P，呈白色粉末状。实验中减水剂的掺量通过水泥跳桌实验确定。
1.1.4堵塞剂
本实验中的堵塞剂采用特细砂与重钢生产矿渣，具体性能分别见表1与表2。将粒径为小于0.08mm的部分用矿渣粉代替，记做D1，粒径0.08～0.15mm的特细砂堵塞剂记为D2，粒径0.15～0.3mm的特细砂堵塞剂记为D3，0.30～0.60mm的特细砂堵塞剂记为D4。将75%的全级配特细砂与25%矿渣粉混合的堵塞剂记为D5。
1.2实验方法
表1 特细砂的性能
（1）特细砂的级配
1.2.1强度
本实验采用的搅拌方法为两次加料法，按表3的配比进行加料。全部的试件的混凝土由JJ-5行星式水泥胶砂搅拌机搅拌而成，采用插捣和振动成型，带膜养护24h，拆模后把试件放到实验室的养护室中养护。参照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》中的要求进行抗压强度测试，试件规格：40mmx40mmx160mm。
表3 实验方案
1.2.2透水测试
透水实验试样尺寸为100mmx100mmx20mm，透水仪见图1。该设备为两端开口的有机玻璃方框，尺寸为100mmx100mcmx350mm，上面刻有上下两条刻度线。将试件侧面轻轻浸入蜡液中，四面都均匀的裹上一层蜡，晾干后再重复一遍以上的操作。完成后的效果如图2。用橡皮泥对试件和透水仪进行密封，向透水仪中加水至超过上刻度。待水面下降至上刻度时开始计时，下降至下刻度时计时一次。透水系数按下式计算：
V=H/Δt
式中H为水位下降高度，20mm；Δt为水从上刻度高度降至下刻度的时间。
1.2.3模拟堵塞实验
将10g堵塞剂均匀洒在透水混凝土试件表面，测透水系数。重复加入等量堵塞剂，直至透水时间大于2500s（透水系数小于0.1mm/s），停止实验。记录下加入堵塞剂的次数以及重量。测完后将滞留在试件表面的堵塞剂刮下来，放进鼓风干燥箱中以60℃的温度烘24h，称量并记录收集到的堵塞剂的重量，用来计算堵塞剂滞留在试件表面的百分比。
完成上述步骤的试件放在通风处放置24h，第二天用猪毛刷对该试件进行清洁，然后在水龙头下冲洗15s，模拟透水混凝土路面的清洁方式对其进行清洁。如图3为同一组清洗前后的试件。
清洁完成后，再次进行透水系数测试。获得清洗后的透水时间，与堵塞前的透水时间进行对比，获得透水恢复系数。
图3试件清洗前后对比
2.试验结果及分析
2.1堵塞剂粒径对透水混凝土抗堵塞性能的影响
图4是三种不同粒径集料的透水混凝土，用四种堵塞剂，进行四次堵塞循环的实验。图5为集料为G2，堵塞剂为D2和D5的实验小组对比，比较单一级配的堵塞与连续级配的堵塞剂对透水混凝土堵塞的影响可以看出。
从图4中可以看出，随着堵塞剂的加入，透水混凝土试件的透水系数明显下降。堵塞剂为D4，不同集料粒径透水系数的下降速率都是最慢的，四次循环后试件的透水系数维持在较高的水平，约为未堵塞之前的50%。其他三组试件四次堵塞循环后透水系数都下降到原来的20%以下。所以D4粒径及其以上的堵塞剂不是孔隙率为15%透水混凝土的主要堵塞物质。
（a）G1
（c）G3
图4堵塞剂对透水系数的影响
而从图5可以看出连续级配的堵塞剂更容易形成堵塞。表4为堵塞循环后对试件进行清洗过后的透水系数恢复情况。被D4堵塞的试件，清洗过后透水系数能恢复到未被堵塞时的90%以上，其他三种粒径却恢复程度较低，因此可以认为堵塞剂D4大部分沉积在试件表面，对透水混凝土内部的连通孔隙并未造成严重堵塞。
2.2孔隙率对透水混凝土堵塞性能的影响
本实验设置了实验组4、5和6，设计孔隙率分别为10%，15%，20%。每组试验中包括三种不同粒径的集料成型的试件。图6为不同孔隙率试件的7d抗压强度。由图可知，设计孔隙率越大，透水混凝土的抗压强度越低。这一现象也已被很多研究证明。
图6不同孔隙率和集料粒径试件7天抗压强度
表5为集料G1的不同设计空隙率透水混凝土试件的抗堵塞性能的影响。随着设计孔隙率的增加，堵塞循环次数增加，透水系数恢复百分比增加。原因是设计空隙率越小，浆体含量越多，集料之间的孔隙的充填增加，导致孔隙变小，曲折程度增加，堵塞物更容易堵塞。而对于大孔隙率的试件，联通的孔较多，水流较大，堵塞物易被水流冲走，从而恢复透水系数。但是孔隙大的混凝土强度较低。且孔越大，堵塞物易沉在底部，长期以来也会形成堵塞。
表5 孔隙率对透水混凝土堵塞恢复的影响
2.3水灰比和塌落度对透水混凝土堵塞性能的影响
通过实验组为4、7和8，集料粒径为G2的透水混凝土来探究水灰比对透水混凝土抗堵塞性能的影响，水灰比梯度分别设置为0.24，0.26和0.28，通过调整减水剂的加入量保持水泥净浆扩展度为160mm。图7为水灰比对透水混凝土抗堵塞性能的影响。由图7可知，水灰比增加，堵塞循环次数降低，但影响不大。
通过实验4、实验9和实验10，集料为G2，扩展度分别为160mm，180mm和205mm。来探究浆体流动度对透水混凝土抗堵塞性能的影响。图8为扩展度对堵塞循环次数的影响。从图8可以看出，浆体扩展度增大，透水系数和抗堵塞性能急剧下降。原因是浆体扩展度增大，会出现沉浆，下表面被浆体堵塞，从而导致抗堵塞能力下降。
表6为浆体扩展度对透水混凝土堵塞性能的影响。表中可以看到，随着扩展度的增加，滞留试件表面的堵塞物百分比增加。可能的原因是，扩展度增大时，试件表面孔隙率减小，堵塞物无法进入透水混凝土内部的孔隙，滞留在表面的堵塞物的质量增加。同时表面孔隙较少，透水混凝土的清洁养护的困难程度也大大提高，清洗后透水性能的恢复程度也较低。
图7 水灰比对透水混凝土抗堵塞性能的影响
3.结论
综上所述，透水混凝土在使用过程中，会随着使用时间的推移，出现透水性能下降的问题，而堵塞物粒径、孔隙率、水灰比和塌落度等是透水混凝土堵塞性能的影响因素。因此，为提高透水混凝土抗堵塞性能，建议在设计阶段就应当采取措施，通过改变堵塞物粒径大小、控制浆体的扩展度、增大设计空隙率以及在混凝土表面设置一层孔直径小于大多数路面灰尘的砂浆等措施，来降低透水混凝土中孔隙被阻塞的风险；同时也应该进行定期维护，以保障其渗透能力。
参考文献
[1]刘星雨.透水混凝土抗冻性的影响因素研究[D].哈尔滨工业大学,2012.
[2]符耀亨.透水混凝土的性能分析及工程应用[J].建筑工程技术与设计,2015(33).
[3]张卫东,王成武,陆路,等.生态型透水混凝土物理力学性能研究进展[J].混凝土与水泥制品,2017(2):17-23.
论文作者:杜敬文
论文发表刊物:《防护工程》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/23
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