黄镇斌 刘威
山东协和学院 山东济南 250107
摘要
高透水混凝土是一种生态环保混凝土，是经过特殊工艺制成的具有连续孔隙的混凝土,既有一定的强度,又有一定的透气透水性。透水混凝土又称多孔混凝土，无砂混凝土，透水地坪。是由骨料、水泥、增强剂、和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，它不含细骨料。透水混凝土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，故具有透气、透水和重量轻的特点。我们对其配合比设计实验和性能进行了系统的研究，通过对原材料对水泥、骨料、减水剂(PC)、纤维 的选择，采用体积法设置配合比，检测不同水灰比对透水混凝土的性能影响和不同粒径的骨料对透水混凝土的性能影响，时检测抗折、抗压强度和孔隙率。
关键词：透水混凝土；配合比；性能;抗压强度；透水率
一.研究的背景及意义
随着城市化和工业化进程的加快，高楼大厦林立，人口高度集中，污染急剧增加,生态破坏严重。所以人们的环保意识增强，保护地球环境,维持生态平衡,寻求与自然的和谐发展，走可持续发展的道路成为人们共同关心的问题。目前,我国城市化建设步伐加快，如何在城市中实现环境保护与经济，社会的和谐发展正引起人们的重视。
在城市化建设中，现代化城市的地表逐步被建筑物和混凝土等阻水材料硬化覆盖形成了生态学上的“人造沙漠",便捷的交通设施，铺设平整的道路在给人们的出行带来极大方便的同时，这些 不透水的路面也给城市的生态环境带来极大的负面影响。首先，传统的地面铺装强调的是地面的坚固耐用及使用性，但此种路面铺装的透水性却将宝贵的自然降水完全与下层土壤及地下水阻断，降水大部分通过城市排水系统管网排入江河湖海等地表水源中，加之城市地下水的过量抽取，导致城市地下水位越来越低，形成了地质学.上的“漏斗型”地下水位,引发地面下降,沿海地区还会导致海水倒灌，这就严重影响了雨水的有效利用;其次由于这种表面致密的地面铺装不利于缓解城市的噪音污染，这些噪音主要是来自路面交通产生的噪音，同时在雨天由于不能及时排水，造成路面积水，使雨天行车产生“漂滑”、“吃溅”、“夜间眩光”等现象,给行人出行和车辆行驶带来不便;另外这种不透水的铺装与周围城市建筑共同作用，会增加城市的“热岛效应"。
由以上的分析可见，现在需要一种能满足路用性能，同时又能与自然环境协调共生，为人类构造舒适生活环境的路面铺装材料。高透水性混凝土是一种生态型环保混凝土，它是一种经过特殊工艺制成的具有连续空隙的混凝士。它既有一定的强度,又具有一定的透气透水性，可以很好的缓解不透水铺装对环境造成的影响。与不透水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，高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。
二.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。
1.水泥
研究混凝土的结构破坏特征可以发现，较低强度等级的水泥石与粗骨料界面的粘结强度往往是混凝土中最薄弱的环节。由于骨料的强度远高于混凝土的强度，因而结构的破坏常常是发生在骨料界面间的水泥石层中。可见水泥的活性、品种、数量是决定混凝土强度的关键因素。所以，透水混凝土要采用强度较高、混合材料掺量较少的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥标号最好在32.5级以上。
水泥浆的最佳用量以能在集料表面形成约0.5-1.0mm厚的均匀水泥浆膜为宜，并以采用最小水泥用量为原则。本研究使用水泥为PO(42.5)为主。
2.粗集料
粗集料的性能对透水性混凝土性能起着至关重要的作用，因此对集料的颗粒直径、级配、颗形状及强度的要求是十分严格的。粗集料的级配是控制透水性混凝土质量的一个重要指标。若集料粒径过大，则堆积骨架中含有大量的空隙，当浆体使用量相同时，透水系数大，强度偏低;反之，虽然强度较高，而透水性极差"。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，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。
3.纤维用量
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。
4.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。
三.透水混凝土的配合比设计
1.配合比设计方法
普通混凝土以强度和和易性为目标确定W/C、水泥用量、砂率和骨料用量，而由于透水混凝土为水泥掺量和水灰比均较小的干硬性混凝土，与普通混凝土的配合比设计方法有较大区别。透水混凝土是根据目标透水率，即目标孔隙率先确定骨料粒径，由于透水混凝土为保证连通孔隙，因此采用的是单粒粒级骨料，根据强度要求确定水灰比、水泥用量及外加剂用量，再利用体积法确定骨料用量，再在此基础上加入合适比例纤维作为增强剂。具体步骤如下：
（1）根据目标透水率来确定骨料的堆积孔隙率要求，并在此基础上选择合适粒径的骨料
（2）根据强度要求确定水灰比、水泥用量及外加剂用量；
（3）利用体积法确定骨料用量；
（4）根据水泥用量定纤维用量。
2对确定要求（强度、透水系数）的透水混凝土的配合比设计核算
根据计算所得配合比再进行配合比的核算，具体步骤如下：
（1）根据物料配比拌制混凝土，评定其和易性，流动性太低则增加水泥浆用量，流动性太大则增加骨料用量，直至达到要求；
（2）在1.0MPa恒压下加载成型，测定强度及透水率，强度不符合要求则增加或减少水泥用量，透水率太低则加入小比例较细或较粗一级的单粒粒级骨料；
（3）再根据上述调整计算得最终实验室配合比。
通过对透水混凝土的配制研究，得到以下结论:
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。透水混凝土配合比设计计算目标孔隙率先确定骨料粒径，由于透水混凝土为保证连通孔隙，因此采用的是单粒粒级骨料，根据强度要求确定水灰比、水泥用量及外加剂用量，再利用体积法确定骨料用量，再在此基础上加入合适比例纤维作为增强剂，根据计算所得配合比再进行配合比的核算
参考文献
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