高强透水混凝土的配合比设计与性能研究

　　摘要：采用水泥裹石法拌制并在1.0MPa静压下成型制备透水混凝土，讨论单粒粒级骨料的粒级、水灰比、水泥用量、外加剂及纤维对透水混凝土抗压强度及透水率的影响规律。结果表明：合适粒径单粒粒级骨料可以形成足够多连通孔隙；水灰比的大小决定水泥浆稠度而影响强度及透水率，水泥用量对透水混凝土的强度和透水率影响是矛盾的，增大水泥用量使骨料间粘结点增多，并能填充骨料间孔隙，因此强度增大，透水率减小；纤维作为增强剂在一定范围内可以提高强度而对透水率影响较小。综合，在粒径为5～10mm、水灰比为0.25、水泥用量为400、外加剂掺量为1.75%、纤维用量为0.6kg时，透水混凝土抗压强度达36.2Mpa，透水率为0.29mm/s。在此基础上得到计算透水混凝土配合比的体积法。
　　关键词：透水混凝土；配合比；抗压强度；透水率
　　透水混凝土起源于荷兰，后在欧美地区广泛使用，而在我国尚属较新型的路面材料。透水混凝土具有较大的渗透能力，使雨水能够渗入地层。国内很多大中城市对透水混凝土的关注程度日益增加。据统计，北京、天津、西安、济南四城市的透水铺装年需求量总合超过1000万平方米。在北京市及其他多地区的地方标准中，已将渗透性作为检测检测路面质量的重要指标之一。随着各地城市化进程的加快，人们环保生态意识的提高，以及相关政策和规范的出台，透水混凝土将更广泛的用于城市道路的新建和改造。
　　目前透水混凝土的强度普遍较低，且没有系统的配合比计算方法。通过分析各因素对透水混凝土的性能影响规律，得到由目标孔隙率及强度确定各个参数，并由体积法最终计算得配合比。
　　1实验原材料及步骤
　　1.1实验原材料
　　四川利森水泥集团生产的42.5R矿渣硅酸盐水泥；自筛分单粒级石子；外加剂为奈系高效减水剂；成都科龙化工的聚丙烯纤维；自来水。
　　1.2实验步骤
　　根据目标空隙率及强度目标计算配合比，按照计算配合比称取水泥、骨料、水、纤维及外加剂，采用水泥裹石法在强制式搅拌机中拌制得透水混凝土，在定压（1.0Mpa）状态下静压成型，标准养护条件养护28天测定其性能。
　　强度及透水系数均参照JC/T945-2005中测定方法测定。
　　2各因素对透水混凝土性能的影响
　　分别考察骨料级配与粒径、水灰比与水泥用量、减水剂及外加掺料对透水混凝土的强度及透水系数的影响。
　　2.1骨料粒径的影响
　　当配合比中其他组成材料用量一定：水灰比为0.25、单位水泥用量为400kg、外加剂为7kg，外加纤维为0.6kg。采用不同粒径的单粒粒级粗骨料进行拌制，考察公称粒径对透水混凝土的强度及透水系数的影响，结果如表1。
　　由表4可得，随着减水剂用量的增大，抗压强度先增大后降低，透水系数开始变化幅度较小，略有增加后随之减小，且至减水剂用量为2.25时透水系数降至与普通水泥一致。这可能是由于透水混凝土为干硬性混凝土，减水剂用量增大使水泥浆的稠度降低，在较小范围内随之增大而流动性变好，能够较均匀的包覆骨料，从而抗压强度增大；而减水剂用量增大到一定值之后，稠度足够大导致水泥浆体在底部沉积，强度减小且透水率小。
　　2.4纤维的影响
　　当配合比中其他组成材料用量一定：水灰比为0.25，水泥用量为400kg，粗骨料粒径为5～10mm，外加剂为7kg。采用不同纤维用量进行拌制，考察聚丙烯纤维用量对透水混凝土的强度影响如表5。
　　由表5可得，随着纤维用量的增大强度先有所增大后减小，而对透水率的影响较小，这是可能是由于纤维的存在能能够阻止水泥裂纹扩展，从而使得强度增大，后纤维用量增大，由于分散性不良原因导致在混凝土中团聚，使得强度降低；而纤维用量对混凝土孔隙影响不大，从而透水性变化不明显。
　　2.5讨论
　　综合各影响因素，为制得满足要求的透水率和强度较高的透水混凝土，需选择合适粒径单粒粒级骨料以形成连通孔隙；并在此基础上选择合适水灰比及水泥用量以满足强度要求及保证孔隙率，水灰比的大小决定水泥浆稠度而影响强度及透水率，因此要求水泥浆稠度合适是其能包覆骨料且不在混凝土底部沉积而堵塞孔隙；减水剂用量影响与水灰比影响类似；水泥用量对透水混凝土的强度和透水率影响是矛盾的，水泥用量的增大使骨料间粘结点增多，并能填充骨料间孔隙，从而强度增大，而连通孔隙减少，透水率减小，因此水泥用量必须控制得当。而纤维作为增强剂使用，在一定范围内可以提高强度而对透水率影响较小。