摘要：近年来，随着城市化进程的加快，城市内可渗透下垫面比例越来越小，地表入渗率降低，地表径流总量和洪峰流量值增大，内涝现象频发。城市不渗透表面中，交通用地占比高达70%。与传统不透水路面相比，透水混凝土路面具备大量连通和半连通的孔隙结构，允许路面径流入渗至地下，补充地下水；在土壤入渗率较低的地区，面层以下结构还可提供一定的储水空间。本文就掺合料和外加剂等对透水混凝土性能展开探讨。
关键词：海绵城市；透水混凝土；透水性；掺合料
引言
透水混凝土作为主要建设材料，在海绵城市中起到举足轻重的作用。在国外，透水混凝土技术已十分普遍，在多个实际工程中使用。相比于国外，国内的技术才刚刚起步，透水混凝土强度普遍较低，目前多用于人行道，园林景观和室内地面装饰等。因此，适量提高透水混凝土的强度，可以有效地促进海绵城市的发展，从而提高水资源的重复利用，缓解水资源的短缺，符合国家可持续发展理念。
1外加剂作用机理
外加剂最初使用目的是为了节省水泥用量，随着外加剂的使用范围越来越广，人们对外加剂的应用了解也越多，掺用外加剂已经成为改善混凝土性能的主要措施。外加剂能够在不增加用水量的情况下增加混凝土的流动度，调整混凝土的凝结时间，改善和易性和抗水淘洗性，减少坍落度损失，增加泵送混凝土的可泵性，延缓混凝土初期水化热，降低大体积混凝土的温升速度，减少裂缝发生等。配比试验主要使用的外加剂为聚羧酸高效减水剂。
2原材料与试验方法
（1）原材料。水泥:P．O52．5普通水泥，比表面积为356m2/kg，密度为3．13g/cm3，28d抗压强度为54．5MPa。粗骨料:级配为4．75mm～16mm，表观密度为2700kg/m3，紧密堆积密度为1500kg/m3。减水剂:聚羧酸复合减水剂，掺量为0．1%～0．3%，硫酸钠含量为3%，pH＞7。硅灰:比表面积为23．7m2/g，SiO2含量为95%，掺量为5%～10%。聚酯纤维:直径为0．045mm，平均长度为10mm，体积掺量为0．2%～0．4%。羟乙基纤维素:掺量0．1%～0．5%。砂子:细砂，细度模数为2．1，级配为0．25mm～0．35mm，表观密度为2650kg/m3，掺量为5%。（2）试验方法。透水系数试验:按照行业标准CJJ/T135—2009透水水泥混凝土路面技术规范制作透水系数试验仪器(如图1所示)。将试件侧面用黄油密封后安装在试验装置内，保证水流只往一个方向流动。在量筒内加入一定量的水，记录水下落至某刻度所需的时间，根据式(1)和式(2)计算得出透水系数。
抗压强度:按照GB/T50081规定的方法进行试验和评定，试件采用透水系数测试后的试块。
3渗透性能
（1）孔隙率。设计透水混凝土时，渗透能力是衡量透水混凝土好坏的重要指标，透水混凝土渗透能力与孔隙结构相关。一般情况下，透水混凝土孔隙孔径为2~8mm。透水混凝土孔隙由连通孔隙、半连通孔隙和封闭孔隙三部分组成，连通孔隙和半连通孔隙可以过水和储水，称为有效孔隙。有效孔隙率是表征透水混凝土性能的重要指标，与透水混凝土的工作性能和机械性能密切相关。透水混凝土有效孔隙率可通过质量法测得，质量法中假定试件不吸水，孔隙率P可根据试件浮力计算得到：
（2）
式中：P———孔隙率；
m1———试件在水中的质量，g；
m2———试件的烘干质量，g；
V———试件的体积，m3。
由于透水混凝土具备开口孔隙结构，ASTM中测高孔隙率压实沥青孔隙率的真空密封法同样适用于透水混凝土孔隙率的测量。真空密封法中，通过真空密封设备在试件表面紧密包裹上一种柔韧耐穿刺的塑料袋，此时试件处于一种类似于蜡封的状态，在水中称重时水分无法进入开口孔隙中，从而可测得试件毛体积相对密度，进而计算得到试件孔隙率。（2）孔隙结构。质量法和真空密封法能够测得透水混凝土孔隙率，但无法得到透水混凝土内部孔隙结构信息。近年来，XRT（X-rayTopography）、CT（ComputedTomography）扫描等技术被广泛应用于多孔材料细观结构的研究，该类技术可以在不破坏透水混凝土内部孔隙结构的基础上提取孔隙信息。通过一系列透水混凝土切片图片详细研究了透水混凝土的平面孔隙特征，并重构三维孔隙模型进一步分析了透水混凝土内部孔隙结构。利用XRT技术对透水混凝土总孔隙度、有效孔隙度，孔隙曲折度和孔径分布（PSD）等孔隙特征进行了研究，构建了一系列孔隙结构模型，修正了现有的KozenyCarman渗透模型。
4透水性结果分析
通过对透水性试验结果分析可知，伴随着硅灰掺量的增加，透水混凝土的透水性成反比变化，这是因为硅灰的增加使混凝土密实度提升，减小了内部孔隙率，造成透水性下降。随着羟乙基纤维素含量的增加，透水混凝土的透水性有略微下降，掺量为0．2%时，透水性能较好。
结语
今后一段时间，孔隙结构与渗透性能之间的关系以及孔隙堵塞病害的预防等研究仍然是透水混凝土材料重点研究方向，透水混凝土路面养护工作标准仍待完善。在可持续发展战略和海绵城市建设的背景下，透水混凝土作为一种具备诸多优点的绿色建筑材料发展前景广阔。
参考文献
[1]张贤超，尹健，池漪.透水混凝土性能研究综述[J].混凝土，2015（12）：47-50.
[2]王玥，闫滨，李成林.透水混凝土制备及性能研究综述[J].硅酸盐通报，2017，36（3）：864-869.
论文作者:刘杰
论文发表刊物:《建筑实践》2019年11期
论文发表时间:2019/10/29
标签：孔隙论文; 透水论文; 混凝土论文; 透水性论文; 结构论文; 性能论文; 外加剂论文; 《建筑实践》2019年11期论文;