透水混凝土的试验研究

单世恒，张勇，甄广常

（沧兴集团，河北 沧州 061001）

0 前言

随着城市化和工业化进程的加快，沥青混凝土路面、水泥混凝土路面急剧增加，同时土壤中水分减少，雨季城市内涝增加，使夏季地面温度持续走高，多地出现“城内观海”的现象，急待用透水混凝土加以改善。

透水混凝土是一种生态环保、具有连续孔隙的混凝土，既有一定的强度，又有一定的透水透气性。透水混凝土既能满足路用性能，又能实现雨水收集利用，与自然环境协调共生，为人类构造舒适的生活环境。所以，环保型的透水混凝土将成为未来城镇道路和场地地面的发展趋势。

透水混凝土路面主要有以下作用：①雨水可以通过其孔隙渗入地下土壤，净化水体，改善土壤生态环境，保护地下水资源；②通过其多孔结构可以降低空气噪声和摩擦噪声；③通过渗透的水分可以改善城市热环境；④降低城市排水系统压力，减少城市内涝。

透水混凝土主要适用于新建、扩建、改建的城镇道路工程、室外地面工程、园林工程、广场和停车场等。所以环保型的透水混凝土用途很广泛。

1 原材料

1.1 水泥

本次试验均采用石家庄鹿泉金隅 P·O42.5 水泥。技术指标见表1。

表1 水泥技术指标

1.2 石子

本次试验均采用碎石，单粒级配或二级配。技术指标见表2。

1.3 外加剂

北京建工研究院材料研究所生产的聚羧酸高性能减水剂，减水率 30%。

1.4 水

本次试验均采用地下水，符合 JGJ 63—2006《混凝土用水标准》。

表2 碎石技术指标

2 试验方法

试拌：拌合物搅拌时，先投入粗骨料和 50% 的水，拌合30s，再加入水泥、外加剂拌合 40s，最后加入剩余用水拌合50s。

成型：抗压强度试件尺寸：(150×150×150)mm；透水系数试件：Φ100×50mm。为了与施工工艺一致，抗压试件分两层装满：第一层装完后，用压力机缓慢加压至 12kN，装入第二层后缓慢加压至 20kN。透水试件一次性装满，缓慢加压至 20kN。

养护：抗压试件在标准条件下养护，透水试件在自然条件下养护。

测试：在标准养护下，测试 7d 和 28d 抗压强度；自然条件下，测试孔隙率和透水系数。透水系数按照 CCJJ/T135—2009《透水水泥混凝土路面技术规程》附录中透水系数的测试原理，用自制仪器 TS-Ⅲ 型透水系数测定仪进行测试。自制仪器 TS-Ⅲ 型透水系数测定仪见图1。

图1 TS-Ⅲ 型透水系数测定仪

3 配合比

（1）透水混凝土一般采用单粒级配或二级配的粗骨料，个别掺入少量细骨料，所以不必考虑砂率的问题。粗骨料用量为粗骨料的紧密堆积密度乘以修正系数 0.98。

（2）由于透水混凝土的强度受水泥用量影响较大，所以配合比设计时选用了不同水泥用量进行了多组试验比较。

（3）配合比设计时，透水混凝土的重量应为骨料的紧密堆积密度和单方水泥用量及用水量之和。

（4）配合比试验选用三种方案，编号 1～4 为小石；编号 5～8 为小石加砂；编号 9～12 为中石加小石二级配，详见表3。

表3 透水混凝土配合比 kg/m3

4 试验结果与分析讨论

按表3 中的配合比，对应每组试验共制作了立方体标准试件（150mm×150mm×150mm）6 个，圆柱体试件（Φ100mm×50mm）3 个。利用立方体试块测得孔隙率后立即放入标准养护室养护，养护温度 (20±2)℃，相对湿度 95%以上养护至龄期 7d、28d，取出各试件进行力学性能试验；圆柱体试块在常温下，密封养护进行透水系数测试。

立方体标准试件的抗压强度依据 GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行测试，试验设备为TYE—2000B 型压力试验机，透水系数和孔隙率采用自制仪器测试。7d 和 28d 抗压强度、透水系数及孔隙率测试结果见表4。

从试验过程和上表三种方案的结果可以得出：

（1）抗压强度：水泥用量一定时，透水混凝土立方体试件 7d、28d 抗压强度，以二级配无砂透水混凝土强度最高，细石有砂透水混凝土其次，细石无砂透水混凝土最低。

（2）孔隙率：以无砂细石透水混凝土最大，有砂细石透水混凝土其次，二级配无砂透水混凝土最小。

（3）透水系数：以无砂细石透水混凝土的透水系数最大，有砂细石透水混凝土其次，二级配无砂透水混凝土最小。

（4）透水混凝土的强度不取决于水胶比的大小，主要取决于水泥用量和混凝土的孔隙率。水泥用量越高，透水混凝土强度越高；孔隙率越大，透水混凝土的强度越低。

（5）试验表明：骨料级配差，则碎石孔隙率大，透水系数大，有利于混凝土的透水，但会影响透水混凝土的强度，不利于配置较高强度的透水混凝土；骨料级配一定时，随着水泥用量的增加，强度逐渐增大，孔隙率、透水系数随之降低。

表4 试验结果

5 试验结论

通过选取不同水泥用量和不同颗粒级配（无砂细石，有砂细石，无砂二级配），进行试验研究了水泥用量、颗粒级配对透水混凝土孔隙率、透水系数和抗压强度的影响，得出如下结论：

（1）透水系数与孔隙率成正比，与抗压强度成反比，因此控制孔隙率是实现透水混凝土各项指标的关键。

（2）孔隙率与骨料级配密切相关，无砂单粒级配孔隙率高，透水系数大。

（3）透水混凝土的强度取决于水泥用量和孔隙率，与水胶比的关系规律性不强。

（4）透水混凝土为干硬性混凝土，成型较困难且没有统一的成型工艺，填装时各试块的质量差距较大，试验数据离散型大，因此需要完善成型工艺，以获得较为规律的数据。

6 工程应用

我公司生产的透水混凝土已在沧州市绿道示范样板段游园工程中使用，铺设 800 余延米 C20 透水混凝土路面，收到良好的效果。

[1] CCJJ/T135—2009.透水水泥混凝土路面技术规程[S].

[2] 冯乃谦.新实用混凝土大全[M].北京：科学出版社，2005.