廖常伟
（ 四川成都 610000 ）
摘要：近几年“城市看海”现象突出，城市雨水不能快速渗入地下，从而形成地表径流，与此同时城市水资源的短缺问题却一直严峻，而透水混凝土在改善城市内涝、缓解水资源短缺等方面都有着积极的作用。本章节探宄了水泥浆的包裹厚度ＰＣＴ，并测定了透水混凝土抗压强度和透水系数，得到了基于最佳包裹厚度的透水混凝土配合比，基于最佳包裹厚度的配合比设计方法。基于上述透水混凝土抗压强度和透水系数的测试结果，利用熵值法将上述两个指标进行了综合水平分析，综合水平指数最高的即为基于最佳包裹厚度的配合比设计，此方法即为基于最佳包裹厚度的透水混凝土配合比设计方法。
关键词：最佳包裹厚度；透水混凝土；配合比设计；
1引言
透水混凝土是一种大孔隙混凝土，是由集料、水泥和水拌制而成的，其结构特点是采用特定粒径集料作为骨架，胶结材料包裹在骨料表面作为胶结层，形成骨架-孔隙结构的蜂窝状多孔材料，所以具有一定的强度及透水透气能力，故具有透气、透水和重量轻的特点。可以应用到城市小区、公园以及主干道路铺装中，大气降水通过透水水泥混凝土路面渗入地下，可以有效地补充地下水资源，多孔隙结构同样对吸声降噪起到一定作用。作为环境友好型生态混凝土之一，透水混凝土的研究开发受到越来越多的重视。但是，目前国内外，透水混凝土配合比设计一直采用传统的透水混凝土设计方法一经验法，人们只是大概知道透水混凝土各组分用量过多或过少对透水混凝土的质量是不利的，而具体关于透水混凝土各组分用量对混凝土性能的影响规律知之甚少，从而阻碍了对透水混凝土的继续发展。因此，当前我们需要一种更加精确和科学的透水混凝土配合比设计方法。
2透水混凝土试块的制备和养护
（1）试件成型方法
对于普通混凝土而言，常用的混凝土成型方法有三种，即振动成型、插捣成型和压制成型。振动成型是将混凝土拌和物上方施加一个压力，放在振动台上以高频率振动，使拌合料受振动和向下的冲击力而形成更加密实的混凝土。振动成型法由于较高的强度和振动频率，会导致骨料与表面浆料分离，水泥浆体掉落到底部，导致底部孔隙堵塞，降低透水系数，导致透水混凝土失去透水性，因此不适用于透水混凝土，鉴于上述问题，课题组自制了一套制备透水混凝土试件计击实设备，击实步骤如下：将称好的松散拌合料均匀放入模具内，将击实钢板平放在拌合料之上，最后击实杆放在击实钢板上，提起重锤至一定高度，利用重锤的自重自由落体，反复锤击40次，使模具内的拌合料达到密实的状态。
（2） 养护
为延缓表面水分的蒸发，每批次击实成型的试件覆盖薄膜养护24h以后进行脱模，试件放入恒温恒湿养护箱进行养护（温度20±4℃，相对湿度95％左右）。
3. 常见的透水混凝土配合比设计方法
对于普通的密实性混凝土，其配合比设计思路为：首先根据混凝土的坍落度确定其用水量；然后确定水灰比，依据是配制混凝土等级和所用水泥的实测强度；由用水量和水灰比计算出水泥的用量；最后计算其他各组分用量，依据是砂率和混凝土的容重。对于普通密实性的混凝土，其结构致密，要制备不同强度等级的混凝土，只需要通过调节水灰比的大小即可。但是对于透水混凝土来说，不但要满足强度的要求，还要满足良好的透水性要求，这就要求透水混凝土在保证强度的前提下，其内部必须形成骨架-孔隙结构，而且孔隙不仅有半封闭孔隙，还必须要贯通孔隙为透水混凝土提供通水通道。这就导致了透水混凝土的配比设计思路与普通密实性完全不同。常见的透水混凝土的配比设计方法主要是质量法、比表面积法和体积法。
（1）质量法
质量法是利用经验图表来计算原材料的用量，实际操作简单方便，非常适合现场拌合施工，缺点是不够准确，无法确定裹浆厚度及控制孔隙率。
（2）比表面积法
比表面积法首先设定一个包裹厚度，计算出骨料的表面积，两者的乘积即是填浆量；然后根据水灰比计算各种材料用量。采用比表面积法必须计算出骨料粒径的表面积和骨料的数量得到骨料的比表面积，还必须根据强度要求反复多次确定水泥浆包裹厚度。比表面积法的缺点是不能设定目标孔隙率，且水泥浆包裹厚度需多次试验才能确定。
（3）体积法
1ｍ3透水混凝土质量＝骨料的紧密堆积密度＋用水量＋水泥用量。体积法透水混凝土配合比设计首先确定透水混凝土的最佳水灰比，配制几组水灰比不同的透水混凝土拌合物，目测观察一下如果拌合物有类似金属光泽，水泥楽体均匀包裹骨料，成型后水泥浆没有下沉现象即为最佳水灰比，此时根据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55确定水泥和骨料用量。
三种方法比较来说，各自的优点为：体积法的优点在于以目标孔隙率为配合比设计的主要参数，能够有效控制水泥浆体的体积，质量法的优点是配合比计算简单，容易操作，比表面积的优点在于符合透水混凝土水泥浆体包谷厚度理论；各自的缺点为：体积法的实际孔隙率和制定的目标孔隙率误差较大，质量法的缺点是操作人员的经验比较丰富才能降低误差，比表面积的缺点是实际生产过程中操作困难，水泥浆包裹厚度也需要反复确定。
4. 基于最佳包裹厚度的透水混凝土配合比设计方法
4.1 包裹厚度PCT的计算
设定目标孔隙率为15％、20％和25％，中粒径骨料的紧密堆积孔隙率为52％，骨料的比表面积为0.64m2/kg，骨料的总表面积为920.32m2，由公式水泥浆包裹厚度＝（骨料的堆积下的孔隙率－目标孔隙率）／骨料的总表面积，可以得到对应于孔隙率15％、20％和25％的水泥浆包裹厚度PCT1＝(0.52-0.25)/920.32* 1000=0.3mm，PCT2=(0.52-0,0.2)1920.32* 1000=0.35mm，PCT3=(0.52-0.15 ) /20.32 * 1000=0.4mm，故满足目标孔隙率15%-25%的水泥浆包裹厚度最大值为PCTmax= 0.4mm。
4.2 满足PCT≤MPT的透水混凝土拌合物的判定
目标孔隙率为15%的透水混凝土选择NS系列粘度为3303.8mPa-s,4340mPa-s, 6155mPa-s的水泥净浆与4.75-9.5mm的骨料进行拌和，这三个粘度的透水混凝土拌合物的最大包裹厚度MPT分别为0.4mm, 0.44mm和0.51mm;目标孔隙率为20%的透水混凝土选择Si系列粘度3506 Pa-s, 3913mPa-s, 4612.2mPa-s的水泥净浆与4.75-9.5mm的骨料进行拌和，这三个粘度的透水混凝土拌合物的最大包裹厚度MPT分别为0.38mm, 0.49mm和0.62mm;目标孔隙率为25%的透水混凝土选择WR系列粘度4692.4 mPa·s, 4003mPa·s和2986.2mPa·s的水泥净浆与4.75-9.5mm的骨料进行拌和，这三个粘度的透水混凝土拌合物的最大包裹厚度MPT分别为0.57mm, 0.47mm和0.34mm。
5. 结束语
本文探究了水泥浆的包裹厚度PCT，并测定了透水混凝土抗压强度和透水系数，得到了基于最佳包裹厚度的透水混凝土配合比，基于以上研究结果，得出以下结论:PCT≤MPT的判定。设置了15%、20%、25%三个目标孔隙率，计算出相对应的水泥浆包裹厚度PCT，不同粘度的水泥浆最大包裹厚度MPT是己知的，每个水平目标孔隙率选择三种不同粘度的满足PCT≤MPT的透水混凝土拌合物，成型养护后进行下一步透水混凝土抗压强度和透水系数的测定。
参考文献
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作者：廖常伟，身份证号：512322198201243192。