骨料对透水混凝土性能的影响研究

刘 建 杨建永

江西理工大学（341000）

透水混凝土的主要材料是粗骨料、水泥、水和外加剂，这是一种孔隙比较多的混凝土，因为透水混凝土内部孔隙呈贯穿状，所以其透水性能和透气性能非常优秀，重量较轻，是一种绿色、环保的混凝土， 广泛应用于城市建设和建筑工程等诸多领域。透水混凝土用于铺设城市道路路面时，可以调节城市气温、降低地表温度，能有效缓解城市“热岛效应”。 透水系数和抗压强度是透水混凝土的两大重要指标。 文章主要分析骨料的品种、粒径对透水混凝土性能的影响。

1 试验概况

1.1 试验材料

本次试验主要选择某公司生产的32.5 级普通硅酸盐水泥。 骨料主要是以碎石、卵石为主，4 种骨料的粒径范围分别为：2.33～9.4 mm、4.69～9.6 mm、9.6～16.9 mm、13.1～24.2 mm。 采用饮用水进行拌和与养护。

1.2 试验方法

进行透水混凝土的配置时，要保证其配合比合理，配比为1∶0.33∶5.6。明确配合比后，再进行混凝土搅拌。 在透水混凝土的制备过程中，先将骨料和水进行预拌，持续30 s，然后再掺入水泥进行拌和，时间控制在30 s 左右；待到骨料表面形成一层水泥浆壳之后，再利用剩余的水进行搅拌，时间持续3 min左右，直至搅拌均匀为止。 采用人工插捣、加压成型两种方式确保其成型， 以提高透水混凝土的密实度。 将混凝土拌合物装到试模中，其高度控制在试模的2/3 即可；采用人工插捣的方式，不少于15 次；再将拌合物继续装入，直至装满为止；确保其表面平整后，采用压力机进行操作，保证其成型，再对表面进行处理，确保表面平整，而后进行养护。

总孔隙率的测定通常是在透水混凝土得到充分养护后，将其整体浸入水中，确保试块吸水充分后对其进行称重；然后将试块从水中取出烘干，再进行冷却、称重。 这样就可以计算出总孔隙率。

透水系数测定主要采用的试验工具是自制的透水装置。 将试件的四周侧面用蜡进行密封，再将透水装置与试件相连，用蜡对二者的相连位置进行密封，使透水装置中的水能够顺利通过。 在装置中掺入200 mm 以上的水，对水位进行测定，将位置设置在160 mm 处， 观察水位逐渐下降到140 mm 之后，确定时间；再以160 mm 为起点，观察水位下降到0 的时间。 然后对定水位透水系数和变水位透水系数分别予以计算。 测定抗压强度时，要结合《普通混凝土力学性能试验方法标准》的要求，保证混凝土的养护时间不少于28 d 后， 再对其抗压强度进行测试。

2 试验结果

2.1 骨料品种对透水混凝土性能的影响

在透水混凝土中， 骨料是一种重要的原材料，不同骨料的颗粒大小不同、形状不同、表面状态不同，这样就会对混凝土性能产生不同的影响。 与之相比，卵石表面比较光滑、没有棱角，大多是以球状、蛋状为主；碎石表面通常比较粗糙，而且还有明显的棱角。 骨料表面的性状主要有两点，一是表面的粗糙程度，二是孔的特点。 这两大元素会对骨料和水泥石的粘结强度产生很大的影响，混凝土的抗压强度也会因此而受到影响， 如果表面比较粗糙，而且孔隙比较多，这种类型的骨料通常会与水泥石之间保持良好的粘结效果[1]。

骨料粒径一致的情况下，拥有较大孔隙率的骨料会使得透水混凝土的孔隙率变大，由于碎石材质的骨料棱角比较多、卵石骨料相对少而圆滑，因此，碎石材质的混凝土透水系数会进一步提高。 2.33～9.4 mm 粒径的透水混凝土中，碎石骨料的透水系数会小于卵石骨料，这主要是因为碎石骨料表面粗糙，呈片状，孔隙率相对较小。 试验结果显示，碎石材质的骨料混凝土抗压强度变化幅度大于卵石材质混凝土，也发现其余粒径的碎石混凝土的抗压强度比卵石材质混凝土略高些。 因此，骨料品种对透水混凝土的性能具有非常重要的影响。

2.2 骨料粒径对透水混凝土性能的影响

骨料粒径对透水混凝土的性能有很重要的影响。 如果骨料的粒径比较小，骨料的堆积密度就会增大，每个骨料颗粒之间就会有许多接触点，这意味着透水混凝土的强度也会随之增大，而透水性能会进一步下降[2]；如果骨料的粒径比较大，接触点就会比较少，尽管混凝土的强度会下降，但透水性能会大大提升。

根据试验结果可知，在骨料粒径逐渐增大的情况下，碎石与卵石材质的透水混凝土的总孔隙率会进一步增大；当粒径继续增大时，总孔隙率不仅会增大，而且其增大的幅度也会随之变大。 骨料之间的接触点之所以会越来越少，主要就是因为粒径逐步增大的缘故，而这样就会导致孔隙变大，总孔隙率自然会变大。 相比之下，碎石材质的接触点偏少，卵石比较多；卵石的孔隙比碎石少。 透水系数与混凝土内部的连通孔隙有密切关系，透水系数会与总孔隙率的变化成正比，因此，骨料就会有更好的透水性能。 透水混凝土的抗压强度与粒径之间同样关系密切，粒径对透水混凝土的强度有较大影响。 在粒径增大的情况下，抗压强度会越来越大。

3 结论

本次试验主要得出以下结论：1）在骨料粒径相同的情况下，碎石材质骨料透水混凝土的总孔隙率和透水系数比卵石配置的透水混凝土要大；碎石的强度变化幅度更大，卵石的强度变化幅度相对较小；2）骨料粒径与透水混凝土的总孔隙率、透水系数的变化成正比，因此粒径越大，透水混凝土的透水能力越强；3）透水混凝土抗压强度与骨料粒径的关系非常密切，并深刻受到其影响。