透水混凝土的配合比设计及其性能研究

谢佳耀 徐云远 熊 俊

浙江龙业建材有限公司

透水混凝土的配合比设计及其性能研究

谢佳耀 徐云远 熊 俊

浙江龙业建材有限公司

城市建设水平的不断提高使得当前城市的路面己经不再是以前的泥路，而是水泥沥青等路面，这些路面往往是由阻水材料铺就，在特殊的情况下会给城市的生态环境带来一定的影响。而透水混凝土作为一种现代的绿色环保材料，是由骨料、水泥和水拌制而成的一种具有连续孔径的混凝土。为能更好地推动透水混凝土这种新型材料的发展，需要更加深入地对其进行研究。基于此，本文针对透水混凝土的配合比设计及其性能进行分析研究。

透水混凝土；配合比；性能

透水混凝土又称无砂混凝土，多孔混凝土，透水地坪。是由粗骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，它不含细骨料，由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构。它既具有一定的强度，又具有一定的透气性、透水性。将其用于人行道路、城市广场的铺设，水分可以很快渗入地下，在雨天不会积水、反光，从而很好的缓解不透水铺装对环境造成的影响，又可以有效补充地下水，缓解城市的地下水位急剧下降等等的一些城市环境问题;它还可以调节城市的温湿度、维持地下土壤水位，减少交通噪音并增加行人、行车的舒适性，也对保护城市环境、调节城市气候具有重要作用。

1 透水混凝土的配合比设计

1.1 设计原则及设计目标

透水混凝土的一大特点是多孔性，在进行配合比设计优先要考虑孔隙率，当前配合比设计主要有三种：质量法、体积法、比表面积法。这三种方法有各自的优缺点。质量法利用经验得到图表，可根据图表计算出原材料的用量，简化了配合比设计的计算过程，方便现场拌合施工；缺点是填浆量大小无可供依循的目标。体积法以孔隙率为目标，经过计算可控制填浆体积，有利于控制拌合后的孔隙率；缺点是填浆量增大时，实测孔隙率与目标孔隙率有较大差距。比表面积法通过计算骨料的表面积与浆体厚度的乘积，得出填浆量，在计算前必须先得到骨料比表面积和浆膜厚度，而浆膜厚度需要经过多次试验得到，工作量大。透水混凝土在拌合时坍落度为0，为干硬性混凝土，通常以骨料被浆体包裹、没有较多水泥浆流出为恰当。

1.2 配合比参数选择

1.2.1 孔隙率

透水混凝土的特性很大部分来源于其自身结构的多孔性，而且目标孔隙率与透水混凝土实际测得的孔隙率是直接关联的。在路面设计中，要求混凝土透水性高，需要的孔隙率就要高，但是不能一味追求高的孔隙率，太高的孔隙率会影响混凝土强度，反之，若混凝土强度要求高，设计的孔隙率就要低些。

1.2.2 骨料粒径

相关研究表明，骨料的粒径越小，透水混凝土的强度越大，这是因为小粒径的骨料的堆积表面积大，颗粒之间相互接触面广，增加了水泥浆的粘结力，表面积大，所需包裹的水泥浆也就增多，粗骨料之间的空隙就会被填充，这结果是混凝土强度变大但是透水能力下降，因此为了兼顾强度和透水性，一般选用粒径较小的单一粒径作为粗骨料。

1.2.3 水胶比

在孔隙率一定的情况下，较小的水胶比对拌合物的流行性不好，水泥浆不能完全包裹骨料，骨料之前的空隙也相应增多，这对透水性能有好处，但是对强度不利，反之，水胶比过大，拌合物的和易性好，超出的水泥浆量填充了骨料之间的空隙，水泥浆甚至有可能流入至拌合物底部，造成成型后的试件发生封底现象，这时对混凝土的透水性和强度都不利。根据前人的研究成果，透水混凝土的水胶比在0.25～0.40之间。

1.2.4 外加剂掺量

为了得到一个合适的外加剂掺量，可以在配合比设计前选取同配合比的原材料，在骨料、水泥用量一定的情况下按从小到大的水胶比(在固定的水胶比变化±0.05内)进行透水混凝土的试拌，在拌制时观察拌合物状态，以水泥浆均匀地包裹骨料表面且不出现下滴现象，拌合物颗粒有类似金属的光泽，此时的水胶比可认为是最佳水胶比，按最佳水胶比状态确定胶凝材料体系的流动度。当考虑到混凝土强度需要变化水胶比时，可通过调整外加剂的掺量使流动度与最佳水胶比状态下的流动度一致，此时的掺量就为配合比设计外加剂掺量。

2 性能分析

2.1 水胶比对透水混凝土抗压强度与透水系数的影响

水胶比的值增大的过程中，透水混凝土的强度值是先大后小。而透水系数则随着水胶比的增大而减小。引起这个结论的原因是：选择较小的水灰比时，较小的水灰比在孔隙率一定的情况下，试块中水泥的量会增多，而水的量不多而导致水泥浆干的快也硬的快，这时透水混凝土拌合物的流动性就会不好，粗骨料不能够被水泥浆完全的包裹，骨料之间的空隙也相应的增多，这样虽然对透水混凝土的透水性是有好处的，但对其强度却反而不利;反之，水灰比太大，透水混凝土的和易性就会特别的好，这时水泥浆的量就会超出范围，多出的水泥浆有可能会将骨料之间的空隙填堵，还有种可能，是从骨料之间的缝隙流出到试块底部，最终发生封底现象，这种情况的发生对混凝土的强度以及透水性都有严重的不利影响。所以选择最优水胶比，对强度的控制起到促进作用。

2.2 骨料粒径对透水混凝土抗压强度和透水系数的影响

透水混凝土中粗骨料的粒径愈大，对强度而言，它的值是越来越小的。究其原因是粗骨料的粒径愈小，混凝土单位体积的表面积是愈大的。这种情况下，单位体积的透水混凝土里，骨料与胶凝材料的接触面就会增大;同时与胶凝材料的粘结力也就会增大。因为就混凝土而言，其强度的主要贡献力来源就是骨料之间的粘结力度，在这种情况下，透水混凝土的强度显然的会增强。

透水混凝土对人们生活带来的重大影响，当前我国行业标准中透水混凝土已经开始占据了一席天地，成为道路施工不容忽视的一环，相信随着透水混凝土技术的更加成熟，其施工功能将会更加强大，应用范围将会更加广阔。

[1] 张贤超，尹健，池漪.透水混凝土性能研究综述[J].混凝土，2010，(12)：47-50.

[2] CJJ/T135-2009，透水水泥混凝土路面技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.