透水混凝土的性能和應用

謝高強

（海南中南標質(zhì)量科學研究院 海南海口 571152）

建筑工程中使用的混凝土材料傳統(tǒng)的往往具有不透水性等劣勢。為了保證施工項目更好的排水促進結(jié)構(gòu)耐久性，混凝土必須具備一定的透水性能。傳統(tǒng)的材料使用過程中帶來的負面影響如雨水難以通過傳統(tǒng)的路面滲入地下，土壤由于難以保持濕度，導致地面塌陷，地下水位下降。建筑由于地表、空間、溫度、濕度等條件影響下，產(chǎn)生所謂的熱島現(xiàn)象，給居住舒適度帶來影響等等。因此傳統(tǒng)的混凝土建筑材料已經(jīng)不具備生態(tài)要求，一種新型的能夠與生態(tài)環(huán)境友好的新型材料出現(xiàn)了，這就是透水性混凝土。

1 透水性混凝土的性能分析

20世紀一些發(fā)達國家開始進行透水材料的研究，從維持生態(tài)平衡、保護地球走可持續(xù)技術(shù)發(fā)展的角度進行了材料的研發(fā)。隨著技術(shù)水平不斷提升，新型的環(huán)保建筑材料透水性混凝土應運而生。透水性混凝土大致可定義為不加或加入少量的集骨料，采用單一級配或添加一定的外加劑、摻合料形成的較大連通孔隙的多孔混凝土。從種類上分，透水性混凝土目前包含了水泥透水性混凝土、高分子透水性混凝土以及燒結(jié)透水性制品等[1]。

以水泥透水性混凝土為例，這種混凝土的水膠比一般為0.25~0.5，骨灰比為3~4，硬化后的混凝土內(nèi)部一般包含20%左右的連通孔隙，表觀密度比普通混凝土要低，在應用上其具有較好的透水性和防滑性，但是抗凍性較差，高分子透水性混凝土是一種使用膠結(jié)材料，形成的透水性混凝土采用單粒級骨料形成瀝青透水性混凝土，而使用有機膠凝材料的混凝土，其性質(zhì)隨溫度變化較敏感，以高分子樹脂為膠結(jié)材料配制的透水混凝土，美觀性強、耐磨性強，但其成本較高。燒結(jié)透水性制品以黏土為代表，這一類透水性材料，耐磨性好、強度高，適用于高檔建筑表面部位施工。

透水性混凝土的原材料包括水泥、骨料、外加劑等。透水性混凝土不用或者少用細骨料，采用強度較高的硅酸鹽水泥或者普通硅酸鹽水泥，水泥標號一般在42.5以上。透水性混凝土使用外加劑提高水泥漿和骨料間的界面強度.目前透水性混凝土配合比設(shè)計尚不常熟。原則是將骨料顆粒進行水泥漿的包裹之后，使得水泥漿膜具有一定的強度和透水能力。成型方式包括壓制和振動兩種。

2 透水混凝土應用分析

原材料選用：

水泥采用硅酸鹽水泥等必須符合現(xiàn)行國家保準，外加劑符合混凝土外加劑的標準要求，透水水泥混凝土采用的增強料分為有機和無機材料。采用的集料應選質(zhì)地堅硬和潔凈的碎石料。

（1）制備透水水泥混凝土。首先從漿體的用量和孔隙率開始，依據(jù)水膠比進行膠凝材料用量和用水量的計算，根據(jù)粗集料的體積分數(shù)和密度進行拌合，需要注意的是，透水性混凝土不能使用普通水泥混凝土的強度關(guān)系和水膠比，流動性能對空隙率會發(fā)生影響。制備過程中，將集料和拌合水預攪拌1min，將剩余的膠凝材料與拌合水混合[2]。應采用攪拌機進行拌合，現(xiàn)場拌合應根據(jù)工程量、工程進度進行，作業(yè)運輸時間不宜超過30min。

（2）成型時每層用16mm鐵棒進行插振搗，振動的同時施加0.8MPa的壓力，試件成型后進行標準條件養(yǎng)護。透水混凝土在配合比設(shè)計的時候要綜合考慮混凝土空隙率和強度，保證透水水泥混凝土的透水性能。例如在透水瀝青混凝土的制備上，選擇原材料確定及料及配-確定最優(yōu)瀝青用量-提高混凝土的抗凍融能力為常見的配比設(shè)計步驟。攪拌工藝根據(jù)設(shè)計情況進行選擇，將所有材料放入攪拌機，攪拌時間為2-4min，預拌水泥漿時如果骨料上的水泥漿較多，通過振動篩子將多余的水泥漿篩出，保證攪拌均勻性。

圖1 透水水泥施工排水設(shè)施橫斷面

（3）在排水方式上結(jié)合區(qū)域的降雨特征和排水體積來進行透水混凝土的合理布置。面層基層構(gòu)成的透水混凝土結(jié)構(gòu)一般采用輕度壓實的機具進行成型，壓實程度要依據(jù)建筑負荷和排水能力來確定。透水混凝土在運用中常見有開裂、沉降、保表面、磨損等破壞形式。應根據(jù)氣溫變化和面層支撐的情況，進行粗集料顆粒之間強度的設(shè)計，對于透水混凝土制備過程中使用引氣劑時注意，在水泥凈漿覆蓋層中，應有均勻分布的小氣泡，以助其提高抗凍融能力。在透水混凝土的水泥混凝土的維護上，保護區(qū)域混凝土施工現(xiàn)場排水過程中，水流中攜帶的細小顆粒會堵塞混凝土的孔隙。應以一定的時間間隔做好孔隙的通透性的維護。維護周期隨著環(huán)境的不同，對于混凝土的維護方法各有差異。常見有使用高壓水沖洗和大功率真空吸塵的方式，將表面孔隙中的大顆粒沖洗出。同時為防止對透水混凝土本身造成破壞，也可以使用負壓的方式使用真空吸塵，將顆粒加以吸出。理想的維護手段是可以結(jié)合兩種方法，實現(xiàn)沖洗和真空吸塵同步進行提升混凝土面層高度，在混凝土面層周邊建造路沿，并對混凝土施工周邊的部分進行維護等措施，也能有效的防止水流帶來的沖擊力造成孔隙堵塞[3]。與普通混凝土相比，透水混凝土的強度也會隨水泥的強度增加而增加，而混凝土透水系數(shù)會隨膠凝材料用量增大導致孔隙被漿體填充而減小，可以摻加適量增強劑，在保證透水混凝土強度的情況降低漿體用量提升其透水性能。

3 結(jié)語

透水混凝土在使用時應充分考慮水膠比、灰集比、膠結(jié)材料強度等對混凝土性能的影響。確定好上述性能指標之后，通過相應的適配實驗以確定配合比指標，這樣才能快捷高效制備優(yōu)異性能的透水混凝土。