基于骨料不同级配透水混凝土试验研究

徐 昌曲正军

(1山东科技大学土木与建筑学院 2中建筑港集团有限公司)

基于骨料不同级配透水混凝土试验研究

徐 昌1曲正军2

(1山东科技大学土木与建筑学院 2中建筑港集团有限公司)

透水混凝土是一种环境友好型的新型材料。通过透水混凝土的试验，探究透水混凝土配制的重要参数，对骨料孔隙率的测定方法进行改进，得到骨料空隙率，设计孔隙率和实测孔隙率的关系，并探究了不同骨料级配透水混凝土孔隙率和抗压强度的关系；在相同水泥剂量下，三种粒径骨料级配的透水混凝土的设计孔隙率和实测孔隙率最接近，而粒径较小的骨料级配透水混凝土的孔隙率较小，抗压强度最高。

透水混凝土；骨料级配；设计孔隙率；实测孔隙率；抗压强度

近年来随着城市化进程的推进，城市路面及公共场所的硬化面积也越来越大，这使得城市的环境问题也越来越突出。首先，城市热岛效应使得夏季市区高温，硬化路面以及城市建筑吸收大量热量，并不断辐射出去；其次，夏季暴雨以及降水量大时，容易造成低洼地区的内涝；与此同时，随着城市规模的扩大，对水的需求也越来越大，地下水位不断下降，而地面上的雨水则白白浪费。此外，过多的硬化路面也使得路面噪音污染越来越严重。透水混凝土这种新型的路面材料则很好的解决了上述环境问题。透水混凝土路面，能够使雨水下渗到土壤，补充了地下水源，同时也使土壤得以“呼吸”，降低了路面温度，而且透水混凝土路面可以有效的减少路面的噪音。虽然透水混凝土有如此多的优点，但在城市的路面上的应用并没有得到广泛推广，其主要原因是透水混凝土的强度较低，耐久性不理想，并不能满足一定交通流量道路的使用，特别是一些中型或重型车辆的通行。因此，如何提高透水混凝土的强度，成为推广这种新型路面材料亟需解决的问题。通过透水混凝土的配制，不同粒径骨料级配，不同孔隙率设计，以及混凝土的拌合等方面进行了探究，得出一些相关结论，并给出一些具体的建议，为透水混凝土路面的配制及现场施工提供相关指导。

1 透水混凝土的配制

1.1 相关参数

（1）设计孔隙率

—设计孔隙率； —骨料孔隙率；—每立方米透水混凝土中水的质量；—每立方米透水混凝土中水泥的质量；—水泥的密度；—每立方米透水混凝土中其他添加物的质量；—其他添加物的密度

（2）骨料孔隙率

由公式（1）可知，透水混凝土的孔隙主要由骨料的孔隙来提供，现有的试验规范中对粗集料的自然堆积密度、振实密度、捣实密度均有规定，但透水混凝土拌合料的成型过程兼有捣实和振实的过程，为真实反应骨料的堆积状态，骨料孔隙率的测定也必须经过捣实和振动。

——水泥混凝土粗集料的空隙率(%)；

ρa——粗集料的表观密度(kg／m3)；

ρ——捣实、振实状态下测定的粗集料的堆积密度(kg／m3)

(3)水灰比

水灰比对透水混凝土的强度有一定影响，水灰比过小，会使水泥水化不充分，水泥颗粒成团，不能很好的粘结骨料；水灰比过大，又会容易使混合料离析，水泥浆往底部聚集。水灰比应在0.3左右，视骨料的含水率上下浮动0.02左右。

2 不同骨料级配透水混凝土试验

2.1 搅拌方式

目前搅拌方式有两种：一种是将骨料、水泥、水一次加入搅拌，另一种是先将骨料和三分之一水进行搅拌，然后再加入水泥和剩下水进行搅拌。第二种搅拌方式，可以使水泥浆包裹粗骨料，有利于骨料的粘结，提高强度。

搅拌时间，不宜低于三分钟，正常应在五分钟左右。出料后检查骨料干湿状态，用手抓取一把握成一团，松手后，若颗粒完全松散，则说明未搅拌均匀，或添加水太少。

2.2 骨料不同级配相同水泥剂量透水混凝土试验

基于不同级配骨料孔隙率的的不同，重新选取三种级配骨料，加入相同剂量的水泥进行试验。见表1.

表1 不同级配骨料的空隙率

图1 不同级配骨料空隙率关系图

由表 1可知，不同级配的骨料其骨料孔隙率、实测孔隙率各不相同。三种级配的骨料，其骨料孔隙率相差不大，而实测孔隙率相差较大。这说明骨料的孔隙率与实测孔隙率并不存在完全相符的线性关系。三种级配的骨料，添加相同的水泥剂量，其最终实测孔隙率各不相同，特别是1号和2号级配的骨料实测孔隙率相差4.8%，说明不同级配的粗集料对透水混凝土的最终孔隙率是有影响的，不同粒径的粗集料对实测孔隙率的影响是不同的，较小粒径的粗集料设计孔隙率和最终孔隙率相差较大。

由图2可知，1号级配设计孔隙率和实测孔隙率相差较大，3号级配设计孔隙率和实测孔隙率相差较小；1号级配设计和实测孔隙率相差6.1%，3号级配设计和实测孔隙率相差仅为1.4%。1号级配2.36-4.75mm粒径集料含量30%，粒径间空隙较小，水泥浆包裹集料颗粒后，剩余空隙较少，导致试块的实测孔隙率与设计孔隙率相差较大。在进行较小粒径骨料的配合比设计时，一定要考虑到骨料空隙对实际孔隙率的影响，设计值应偏大，与最终孔隙率相差5%左右。

2.3 不同级配骨料孔隙率与抗压强度关系

表2 不同级配骨料孔隙率与抗压强度

图2 不同级配骨料孔隙率和抗压强度关系

由表2可知，第一组孔隙率最低，而7d和28d抗压强度最大，第二组孔隙率最大，7d和28d抗压强度最低，说明孔隙率和抗压强度具有负相关关系。此外，透水混凝土的7d强度占到28d强度的70%以上，说明透水混凝土的强度增长主要集中在早期，要特别注意早期透视混凝土的养护。

图2表明随着孔隙率的增加，试块的抗压强度降低，从试块的28天强度能够明显的看出这一趋势；而试块的7d强度，第二组和第三组相差不大，表明孔隙率接近的试块早期强度相差不大，强度差别在7d之后才明显加大。对于不同级配的试块，其强度增长趋势是不同的，其孔隙率和强度关系也是不同的，这与透水混凝土内颗粒的排列方式以及水泥浆厚度、接触面积有关的，同时与所形成的空隙大小也有关系。

3 结论

（1）不同级配骨料的孔隙率各不相同，两种相近级配的骨料空隙率随粒径的增大而增大，三种粒径级配的骨料孔隙率最小，颗粒的镶嵌更好。

（2）不同骨料级配透水混凝土的设计孔隙率与实测孔隙率相差大小各不相同。三种粒径级配的骨料设计孔隙率和实测孔隙率相差最小，粒径最小级配设计孔隙率和实测孔隙率相差最大；在进行透水混凝土粗集料配合比设计时应结合不同级配比例的骨料进行测定、试验，以确定骨料孔隙率及设计孔隙率。

（3）不同骨料级配的透水混凝土抗压强度随孔隙率的增大而减少，不同骨料级配的透水混凝土强度增长趋势不同，7d强度占28d强度的70%以上，要特别注意透水混凝土早期的养护。

[1]宋中南，石云兴等编著．透水混凝土及其应用技术[J]－北京：中国建筑工业出版社，2011.6

[2]交通部公路科学研究所主编.公路工程集料试验规程(JTG E42-2005)

[3]徐仁崇等．透水混凝土配合比参数选择及设计方法研究[J]．混凝土，2011（8）：109-112.

[4]蒋正武等．若干因素对多孔透水混凝土性能的影响[J]．建筑材料学报，2005（10）：513-519.

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1007-6344（2016）07-0260-02

徐昌 山东科技大学土木与建筑学院 研究方向 结构工程

曲正军 中建筑港集团有限公司一公司营销总监 助理工程师