淺談影響透水混凝土強度的因素

譚建湘，李莎，王偉

（華新水泥股份有限公司，湖北 武漢 430080）

0 前言

隨著國家大力推進“自然積存、自然滲透、自然凈化”的“海綿城市”建設，透水混凝土廣泛用于城市道路、人行道、停車場、小區(qū)道路、公園道路，園林景觀等，可以有效緩解城市內(nèi)澇，削減城市徑流污染負荷，緩解城市的熱島效應；能迅速排水，收集雨水，節(jié)約水資源，減輕市政管道壓力，補充土壤中的水分，調節(jié)城市生態(tài)環(huán)境，起到排水、防滑、吸音降噪等效果，改善地表生態(tài)循環(huán)。

1 透水混凝土定義及其結構特點

透水混凝土由粗集料及水泥基膠結料經(jīng)拌合形成的具有連續(xù)孔隙結構的混凝土。透水混凝土內(nèi)部孔隙率大于 10%，一般為 15%～30%，多數(shù)孔徑大于 1mm，透水混凝土與普通混凝土結構上有很大的差別，透水混凝土又稱多孔混凝土，由骨料表面包裹一層薄水泥漿將骨料相互粘結而開成的蜂窩狀結構，所以孔隙率大，具有良好透水性、透氣性，并且重量輕。

2 試驗概況

2.1 試驗原材料

（1） 水泥：華新黃石 P·O42.5 水泥，初凝時間174min，終凝時間 241min；3d 強度 27.7MPa，28d 強度 51.3MPa。

（2） 碎石：湖北陽新 3～5mm、5～10mm、15～20mm 單粒徑顆粒碎石。緊密堆積密度為 1620kg/m3、1600kg/m3和 1590kg/m3；針片狀顆粒含量為 3%；壓碎指標值為 8.7%。

（3）外加劑：西卡 3301C 聚羧酸高性能減水劑。

（4）拌合及養(yǎng)護用水：自來水。

2.2 試驗方法

參考 CJJ/T 135—2009《透水水泥混凝土路面技術規(guī)程》和 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設計規(guī)程》?；炷猎嚰闹苽浒凑?GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行；混凝土抗壓強度試驗方法按照 GB/T 50081—2016《普通混凝土力學性能試驗方法標準》，采用體積法確定基準配合比，每種骨料粒徑在相同的水膠比下，各成型 5 組，采用標準養(yǎng)護法，測得標準養(yǎng)護 28d 抗壓強度結果。配合比見表1 和表2。

表1 大粒徑碎石混凝土配合比 kg/m3

表2 小粒徑碎石混凝土配合比 kg/m3

3 試驗結果與討論

3.1 骨料粒徑對透水混凝土強度的影響

由表1、2 強度數(shù)據(jù)可知，在水膠比一定的情況下，隨著膠凝材料用量的增大，透水混凝土強度增大，相同膠凝材料，骨料粒徑越小，緊密堆積密度越大，成型的混凝土試件越密實，膠凝材料在骨料表面包裹更充分，形成的骨料架構更堅實，故透水混凝土的強度會增大。另外如骨料級配更趨合理，骨料間的支撐接觸面增加，形成的骨料架構更趨穩(wěn)定，有利于提高透水混凝土的強度。圖1 給出了兩種粒徑碎石配制的混凝土外觀對比，從圖上可以看出，由粒徑小的碎石制成的混凝土更密實。

圖1 兩種粒徑碎石配制混凝土的外觀

3.2 水膠比對透水混凝土強度的影響

水膠比也是影響透水混凝土強度最重要的因素之一，通過研究采用基準配合比的基礎上改變水膠比0.25、0.26、0.27，水膠比與強度的關系見表3。

表3 水膠比與強度關系表

由表3 試驗結果顯示，透水混凝土不含細骨料，由于透水混凝土空隙率大，強度由骨料之間相互支撐并通過膠凝材料粘合，組成的骨料加構體形成，而膠凝材料的粘結強度由水膠比決定，故透水混凝土強度隨水膠比增大而降低，這一點與普通混凝土保持一致。

3.3 施工工藝控制對透水混凝土質量的影響

3.3.1 攪拌

施工前，必須符合 CJJ/T 135—2009《透水水泥混凝土路面技術規(guī)程》要求，對基層作清潔處理，處理后的基層表面應粗糙、清潔、無積水并保持濕潤狀態(tài)，否則拌合物很快失水會減弱骨料與水泥之間的粘結度。攪拌前測定骨料的含水率，調整施工配合比用水量，原材料計量范圍在誤差范圍內(nèi)。攪拌順序應為先將骨料和50% 用水量加入攪拌機拌合 30s，再加入外加劑、水泥攪拌 40s，最后加入剩下的 50% 攪拌 50s 以上。技術人員嚴格控制出廠質量，控制出廠用水量，檢查攪拌是否均勻，包裹性是否良好，用手捏成團，不易分散，坍落度不宜過大，沒有明顯漿體流出。

3.3.2 運輸

透水混凝土從出料至澆筑完畢允許最長時間，透水混凝土初凝時間短，必須采用機械攪拌，攪拌后停留時間不宜過長，混凝土出機到施工現(xiàn)場不宜超過 30min。透水混凝土拌合物從攪拌機出料后，應保持拌合物的濕度，不可離析，根據(jù)施工氣候和水泥的初凝時間確定運至施工地點，進行攤鋪，壓實直至澆筑完畢的最長時間。

3.3.3 澆筑、接縫、養(yǎng)護

由于透水混凝土坍落度比較小，比較干硬，鋪到設計要求的厚度，攤平即可，松鋪系數(shù)要求為 1.1。攤鋪時應注意對邊角等比較細部的位置，發(fā)現(xiàn)掉料缺料及時補料人工壓實，避免二次攤鋪。不可用高頻振動器或強烈振搗或夯實，在使用低頻振動壓實機前，人工用直尺刮平，找準平整度；低頻平板振動器振動時，不宜在同一處振動時間過長，時間過長膠結漿體會往下沉，封住底部，增加了密實度，減少了透水混凝土的孔隙率，不易透水，影響透水效果；在壓實的過程中，按設計要求確保應有的排水坡度。澆筑后，混凝土強度達到 5MPa以上時，進行切割，切割深度宜為 1/2H～1/3H，控制在不小于 30mm。填縫材料采用橡樹塑膠材料，面層干燥后，可涂刷面罩劑。

施工完畢后，應用塑料薄膜覆蓋進行養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不得少于 14d，透水混凝土孔隙率大，容易快速失水，影響混凝土早期強度，所以須覆蓋養(yǎng)護。

3.3.4 透水混凝土季節(jié)性施工注意事項

雨天不能施工；當室外日平均氣溫連續(xù) 5 天低于5℃ 時，透水混凝土路面不得施工；當室外最高氣溫達到 32℃ 時，不宜施工。

4 結語

（1）水膠比和骨料粒徑是影響透水混凝土強度最關鍵的因素。

（2）透水混凝土原材料的要求和施工工藝的要求及氣候條件也是直接影響透水混凝土質量的因素。