胡卫华
湖南湘建智科工程技术有限公司岳阳分公司 414000
摘要：和普通混凝土相比，透水混凝土具有更强的应用优势，在降水充沛的地区应用效果更好。而水灰比、水胶比、骨胶比、骨料粒径等都会对其性能造成影响，本文通过控制变量、试验等各种方式，探究了骨料粒径和强度对透水混凝土性能的影响。研究表明，水灰比在0.25-0.30之内，骨料粒径在9.5-16mm范围内，透水混凝土的强度最高。
关键词：骨料粒径；骨料强度；透水混凝土；性能；影响因素
0前言
随着我国经济的不断发展，透水混凝土在道路工程中的应用越来越广泛，能够有效解决道路沉降、裂缝等各种问题。该材料可以让路面的雨水渗透到地下，有效解决地下水急剧下降的问题，和普通混凝土相比，透水混凝土在材料、性能、结构等各方面都存在着较大差异。透水混凝土的细骨料含量非常低，在硬化之后，其表面具有均匀分布的孔洞，类似于蜂窝，具有良好的透水性能，在降水量较多的地区具有较强的应用优势。目前很多学者对其都进行了研究，有其是在骨料粒径、强度等发生变化时，透水混凝土的性能是否会发生改变等，本文也以此作为突破口，深入分析了不同条件下透水混凝土的性能变化，旨在为公路建设提供必要参考。
1 试验原材料以及配合比设计
1.1原材料
为了保证试验结果的准确习惯，本次试验主要选择了较为常见的水泥材料，将各种变量控制在了合理范围之内，采用了P.042.5普通硅酸盐水泥，这种材料在很多公路工程中都得到了广泛应用；采用了不同骨料粒径的玄武岩碎石；掺合料使用到了硅灰；此外，还应用到了外加剂、减水剂、胶结剂等。
1.2配合比设计
除了对原材料需要进行严格要求之外，还要合理控制各材料的配合比，要根据目标孔隙的百分比，来合理控制水灰以及各种添加剂的比例。
2 实验结果与讨论
2.1水胶比对透水混凝土的影响
透水混凝土的强度、使用寿命和水胶比都有着十分密切的联系，通常来说透水混凝土的拌合物较硬，水胶比的变化范围并不大，但是会对浆体的流动速度造成影响，因此想要有效提升透水混凝土的强度，就要严格控制水胶比。在试验过程中，通过多个不同的水胶比，配置了不同的透水混凝土，随后纸做成了透水混凝土性能和水胶比的关系曲线，如表1所示，可以清晰的反映出水胶比和透水混凝土强度之间的关系。
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图1 透水混凝土性能和水胶比的关系曲线
从对上图的分析中可以发现，在水胶比为0.30时，透水混凝土的抗压强度最高，有效孔隙率最低，而水胶比越大，透水混凝土的透水系数就越小，两者呈现反比例关系。其主要原理在于，当水胶比不断上升时，其内部液体含量就越高，流动速度也会加快，在重力作用下，浆体就会沉淀在透水混凝土的底部，对孔洞形成堵塞，导致其透水性能降低。而如果水胶比变小，就表明浆体中的含水量也大大减少，其流动速度慢，水泥颗粒之间无法完全粘连，孔隙的连通性大受影响，也会直接影响到透水混凝土的强度，因此，要合理对水胶比进行控制，不能一味的增加或减少比例。
2.2骨胶比对透水混凝土性能的影响
当浆体层厚度、骨料性能等发生变化时，透水混凝土的强度也会受到不同程度的影响，而浆体层的厚度又由孔隙率、透水性等决定，因此在本试验中，将不同骨胶比下的透水混凝土强度变化进行了详细记录，并制作成了图2。
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图2 骨胶比和透水混凝土的关系曲线
从对图2的分析可以发现，当骨胶比越大时，透水混凝土的抗压强度就越小，而透水性能会和抗压强度呈现相反的变化趋势。主要原理在于，当骨胶比增加时，透水混凝土中的孔隙数量也会随之增加，这也是透水性能变好的主要原因，而正是因为孔隙增加，其强度就会大受影响。
2.3骨料性能对透水混凝土性能的影响
2.3.1力学性能
在本次研究中，为了更好的控制其他各种变量，将孔隙率设定为了20%，并将水灰比的变化控制在了0.25-0.35之间，制作了透水混凝土的变化曲线，如图3所示。
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图3 骨料粒径和透水混凝土抗压强度变化情况
从对图3的分析可以看出，当骨料粒径越大时，透水混凝土的抗压强度就越小，而当骨料粒径在4.75-9.5以及9.5-16这两个范围之内时，透水混凝土抗压强度的变化趋势并不明显，当骨料粒径在16这个范围以上时，其抗压强度变化迅速，这也就表明，当骨料粒径在4.75-16mm范围内时，透水混凝土的强度较高，而且十分稳定。主要是以为骨料越大，透水混凝土内部的孔隙也就越大，骨料之间的接触点大大减少，影响其强度。水灰比和透水混凝土的强度是反比例关系，在本次研究中选择了0.25-0.35之间的比例，当水灰比在0.30以上时，透水混凝土的抗压强度就发生了显著变化，这也能够为透水混凝土各材料的配比提供可靠的理论数据支持。
除此之外，从力学性能的角度来看，水灰比和透水混凝土的抗折强度也有着十分密切的联系，依然以0.30这个范围作为区分标志，当水灰比在0.25-0.30时，抗折强度的下降趋势并不明显，而超过0.30这个范围时，透水混凝土的抗折强度变化较大，这也就表明，当骨料粒径越大时，混你凝土的抗折强度就会越小，主要是因为大粒径的骨料之间接触面积更小，对整体结构的强度造成了较为严重的影响。从这一点来看，为了保证透水混凝土力学性能的最佳水平，要将水灰比控制在0.25-0.30之间，骨料粒径要保持在4.75-9.5mm以及9.5-16mm这两个范围之内，确保透水混凝土强度符合要求。
2.3.2物理性能
在对抗压强度分析完毕后，可以从物理的角度对透水混凝土的性能进行分析，依然将孔隙率设置为20%，水灰比的变化范围为0.25-0.35，相应的数据如图4所示。
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图4 孔隙率变化曲线
从图4中可以直观的发现，水灰比在0.30时是分水岭，当水灰比在0.25-0.30之间变化时，透水混凝土的孔隙率浮动较小，而当水灰比在0.30-0.35之间变化时，孔隙率的减小趋势就会逐渐增加。在其他变量不变时，骨料粒径越大，透水混凝土的孔隙率也就越大，主要是因为大粒径的骨料之间连接不够紧密，含水量不高，存在着很多缝隙，还会影响到透水混凝土的质量和强度。从图4中可以得知，当骨料直径在9.5-16和16-19这两个范围时，透水混凝土的孔隙率变化幅度较大，说明骨料粒径增大有利于提升混凝土的实测孔隙率。从以上数据分析中可以得出结论，想要有效提升透水混凝土的物理性能，其骨料粒径要越大越好，而水灰比则要越小越好。
2.3.3透水性能
透水混凝土能够将地表水渗透到地下，解决地下水急剧下降的问题，因此需要具备一定的透水性能。在本次研究中，选取了不同粒径的骨料，将目标孔隙率控制在了20%，水灰比控制在0.25-0.35，绘制了透水系数变化曲线。
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图5 透水系数变化曲线
从对图5的分析可以看出，总体来看，当骨料直径越大时，透水混凝土的透水系数也相应的升高，主要是受到了孔隙率的影响，当其孔隙率变大时，更容易让水从中间流过，降低水灰比就能够有效提升其透水性；而粒径较小的骨料，对水的吸收性更好，透水率也会大大降低。从图中得知，当骨料粒径在9.5-16以及16-19这个范围变化时，透水系数有降低的趋势。
3结语
总而言之，为了更直观的了解到骨料粒径对透水混凝土性能的影响，在不同水灰比例的情况下，对透水混凝土的物理、力学、透水性能进行了研究和分析，也得出了相应的结论。当水灰比在0.25-0.30之间时，透水混凝土的强度最高、透水性最好，当水灰比变化幅度较大时，也会对透水混凝土的强度造成影响。孔隙率和透水性能有着十分密切的联系，当骨料直径较大时，透水混凝土的孔隙数量和直径就会增加，透水性能也会变强；而当骨料粒径较小时，对水分的吸收能力更强，透水性能也会更差。为了提升透水混凝土的强度，让工程符合质量标准，需要合理控制骨料粒径，最好保持在9.5-16mm范围之内。
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