成型方式對透水混凝土性能影響綜述

王祎晨，程海麗，唐海峰

（北方工業(yè)大學 土木工程學院，北京 100144）

透水混凝土作為一種具有生態(tài)功能的環(huán)境友好型材料，主要由水泥、水、粗骨料和外加劑拌和而成，多為骨料被水泥漿相互粘結而形成的孔隙相對均勻分布的蜂窩狀結構，因此具有良好的透氣性和透水性[1]，可緩解由于地面積水、交通噪聲、“熱島效應”等影響所帶來的城市道路交通壓力，有助于城市生態(tài)系統(tǒng)的調節(jié)和改善。但是，由于其多孔結構特征，不同的成型方式對其性能影響很大，在查閱文獻的基礎上，主要綜述各種成型方式對其性能的影響。

1 成型方法

透水混凝土成型方式較多，不同的成型方式對其性能影響差別較大，主要為手工法、機械法及其二者的組合。

1.1 手工成型方法

徐崇仁等應用的一次插搗法[2]是將混凝土拌合物一次性裝入混凝土成型模具后，再統(tǒng)一一次性用插搗棒進行進一步插搗成型，最后將成型的透水混凝土用抹具抹平養(yǎng)護。

王錫峰等通過分層插搗的方式[3]，將拌和好的混凝土分成2～3 次裝入混凝土模具中，在每次裝入混凝土后均用人工插搗的方法進行混凝土之間縫隙的密實工作，最后用抹刀將成型的透水混凝土試件抹平。此外，為了解決分層插搗時透水性不理想的問題，他們又對實驗進行了改進，設計了邊插搗邊加料法。與分層插搗法不同的是，在插搗過程中一直加入混凝土拌合物，最后用抹刀將試件抹平。

1.2 機械成型方法

張勇等采用的機械振動法[4]是通過機械振動成型，在制作過程中先將混凝土拌合物一次性裝入混凝土模具之中，再將裝好的模具放入振動臺上振動5 s，最后用抹刀將成型的透水混凝土試件抹平。此外，王磊[5]及吳冬等人也做過類似振動成型法的研究。

此外，張勇等人還設計了沖壓成型法[4]，與王錫峰等[3]設計的頂層壓重法、徐崇仁等[2]改進的壓力成型法類似，都是將拌和好的透水混凝土一次性全部裝入模具當中，用壓力機或者鋼板施加一定壓力進行夯壓成型工作，最后用抹刀將試件抹平。

先機械振動后靜壓成型法是王磊結合上述兩種機械成型方式所研究的另一種機械成型法[5]，是先將混凝土拌合物一次性加入混凝土模具之中，放到機械振動臺上進行振搗3～4 s 后，再用靜壓裝置靜壓4 s，即壓力機對混凝土進行頂部施壓使之進一步的密實，最后將成型的混凝土試件用抹具進行抹平。

1.3 機械法和手工成型法結合

結合機械成型方法與手工成型方法之間的優(yōu)缺點，王錫峰等設計了先邊插搗邊加料后機械振搗法[3]，此種方法是在邊插搗邊加料后，再放到機械振動臺上進行1 min 的機械振搗, 拌合物振搗后出現(xiàn)沉降可進行一定程度的填充。最后用抹刀將試件抹平。

王磊研究的第二種結合方法是先機械振動后手工插搗法[5]。吳冬等對先機械振動后手工插搗法也做了進一步的試驗研究[6]。先機械振動后手工插搗法是先將拌和好的混凝土料一次性加入混凝土模具之中，放到振動臺上進行機械振搗3～4 s 后，再用帶有可以調節(jié)擾動深度的攪動棒的搗固儀[5]進行手工分層插搗，最后將成型的混凝土試件用抹具抹平。

2 成型方法對透水混凝土性能的影響

2.1 手工成型方法

徐崇仁等[2]應用一次插搗法成型的透水混凝土試件比較松散，形成了許多貫通孔隙使試塊本身不夠密實，內部孔隙大且較多，在其配合比條件下，透水系數能夠達到4.12 mm/s，但是由于手工插搗成型時骨料之前堆集不夠緊密，因此其抗壓強度較低，28 d 時其強度值達到22.6 MPa。

王錫峰等[3]采用分層插搗法成型的透水混凝土，在其配合比條件下，混凝土透水系數可達到21.77 mm/s，7 d 強度可達到13.1 MPa，用改進的邊插搗邊加料法，透水系數達到23.32 mm/s，7 d 抗壓強度可達到20.38 MPa。相比較而言，混凝土拌合物分層插搗可使混凝土孔隙間得到密實、孔隙變小使透水不流暢，使得透水性能較低，且多次插搗可能會導致各層混凝土骨料之間的膠凝漿體遭到少量破壞，從而使每層混凝土之間的連接面成為薄弱環(huán)節(jié)，因而也影響強度。邊插搗邊加料法，在插搗過程中持續(xù)加入混凝土拌料，密實了混凝土試件，避免了連續(xù)插搗破壞骨料之間的膠凝部分，因此既保持了較高的透水系數，也提高了強度。

2.2 機械成型方法

張勇等[4]采用的機械振動法，在其配合比條件下，當設計孔隙率分別為15%、20%、25%時，相應的透水系數分別為為0.34 mm/s、0.57 mm/s、1.17 mm/s，7 d 抗壓強度分別為17.6 MPa、13.5 MPa、8.2MPa，28 d 抗壓強度分別為20.2 MPa、15.4 MPa、9.5 MPa。由于振動成型時一方面會使?jié){體下沉，堵塞連通孔隙通道，使水流不能順利流通，降低了其透水性能，另一方面由于漿體下沉試塊結構不均勻，上部孔隙多易被破壞，因而強度也不是很高。當采用的沖壓成型法時，與機械振動法相同的配合比下，當設計孔隙率分別為15%、20%、25%時，相應的透水系數分別為為0.81 mm/s、1.87 mm/s、2.22 mm/s，7 d 抗壓強度分別為19.9 MPa、16.0 MPa、9.6 MPa，28 d 抗壓強度分別為22.6 MPa、18.2 MPa、12.1 MPa，認為是沖壓成型透水混凝土整體分布均勻，試塊沒有出現(xiàn)分層現(xiàn)象，貫通孔隙較多，因而強度和透水性均好于機械振動法。

但徐崇仁等[2]研究發(fā)現(xiàn)，如果施加壓力時間過長，有可能導致骨料在壓力作用下產生下移，填充了部分孔隙，并且導致混凝土內部骨料產生碎裂形成更小的顆粒進而堵塞原先形成的孔隙，導致透水性能的下降。

王磊[5]采用機械振搗法，在其配合比條件下，透水系數為6.2 mm/s，28 d 抗壓強度為28.5 MPa。又采用先機械振搗后靜壓成型法，其透水系數為3.4 mm/s，28 d 抗壓強度為26.2 MPa，該種方法在前期振搗時可以使透水混凝土的拌合物骨料發(fā)生有效位移移動到最合適的位置，在此基礎上又應用壓力機對頂部施加壓力，進一步減小了骨料顆粒之間的間距，使它們之間接觸點增多，增大了接觸面積，嚙合較為緊密，形成均勻且緊密的多細孔結構，因而透水性能和抗壓強度均較機械振動法有所提高。

2.3 機械法和手工成型法結合

王磊[5]采用的先機械振動后手工插搗法，透水系數為7.3 mm/s，7 d 抗壓強度為21.3 MPa，可見機械振動可保證混凝土強度，但先機械振動使得骨料堆積密實提高強度的同時，對透水性能不利。

王錫峰等[3]采用的先邊插搗邊加料后機械振搗法，透水系數為21.68 mm/s，7 d 抗壓強度為20.87 MPa，綜合性能好于機械法； 與先機械振動后手工插搗法比，強度變化不大，但透水性能提高較多；可見，先手工邊插搗邊加料，可以保持拌合物大致分布均勻的前提下，再采用機械方法進一步使骨料一定程度的緊密堆積，可以避免先振動帶來的水泥漿下沉堵塞孔隙而致透水性下降[7]。與上面手工成型法中的邊插搗邊加料法很接近，但手工成型法中的邊插搗邊加料工藝更簡單。

3 結語

3.1 綜合透水混凝土的透水性能和強度，手工插搗法+機械振搗法優(yōu)于機械法。

3.2 手工插搗法與機械振搗法相結合，先手工邊插搗邊加料后機械振搗法優(yōu)于先機械振搗法后手工插搗法。

3.3 配合比得當時，手工邊插搗邊加料法可達到先邊插搗邊加料后機械振搗法的效果，且工藝較簡單。

3.4 成型方式對透水混凝土強度和透水性能影響程度還要與配合比綜合考慮。