周黎軍， 付長(zhǎng)紅2 趙忠興2
(1．蘇州交通工程集團(tuán)有限公司 江蘇蘇州 2151 31； 2．無(wú)錫中材化工有限公司 江蘇無(wú)錫 214116)
隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的加快，現(xiàn)代城市的地表逐步被鋼筋混凝土或不透水路面所覆蓋。這些不透水路面缺乏呼吸性、吸收熱量和滲透雨水的能力，破壞生態(tài)平衡。因此，人們開(kāi)始研究透水性混凝土，與普通混凝土相比，它具有以下優(yōu)點(diǎn)。
(2)提高地表的透氣，透水能力，保持土壤的濕度，改善城市地表生態(tài)平衡。
(3)吸收車(chē)輛行駛產(chǎn)生的噪音，創(chuàng)造安靜舒適的交通環(huán)境。
(4)雨天能防止路面積水和夜間反光，改善車(chē)輛行駛以及行人行走的舒適性和安全性。(5)透水性路面具有較大的孔隙率，能蓄積較多的熱量，有利于調(diào)節(jié)城市地表的溫度和濕度，消除“熱島效應(yīng)”。
1實(shí)驗(yàn)方案
1．1原材料 一
1．1．1水泥
透水性混凝土一般選用32．5級(jí)以上的強(qiáng)度等級(jí)硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。也可用礦渣水泥或快硬水泥。本試驗(yàn)所選用的水泥為P·042．5級(jí)普通硅酸鹽水泥。水泥漿的最佳用量以剛好能夠完全包裹集料的表面，形成一種均勻的水泥漿膜為適度，并以采用最小水泥用量為原則，因?yàn)樵俣嗟乃嘤昧繒?huì)造成透水性的喪失，且增加成本。通常水泥用量在250kg／m3～400kg／m3范圍內(nèi)。
1．1．2集料
集料的級(jí)配是控制透水性混凝土的重要指標(biāo)，若級(jí)配不良，則堆積骨架中含有大量孔隙，透水系數(shù)大但強(qiáng)度降低；反之，雖然強(qiáng)度較高但透水系數(shù)很低。集料的自身強(qiáng)度(壓碎值)、顆粒形狀(針狀、片狀含量)、含泥量等都有一系列要求。
1．1．3外加劑
一般包括高效減水劑和增強(qiáng)劑，兩者的其作用是提高顆粒間的粘結(jié)強(qiáng)度，進(jìn)而提高制品的整體力學(xué)性能和耐磨性能。本試驗(yàn)采用高效減水劑。
1。2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
透水性混凝土與普通密實(shí)的混凝土相比，本身的抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度都較低，因此可以說(shuō)透水性混凝土的強(qiáng)度和透水性是一對(duì)矛盾。本研究的透水性混凝土以小粒徑石子作骨料配制無(wú)砂或少砂多孔混凝士，研究各參數(shù)對(duì)混凝土力學(xué)，透水性能及抗凍性能等的影響。
1．2．1配合比參數(shù)的確定
影響透水性混凝土的技術(shù)性能的因素有透水方式、材料密度、原材料性能，配合比、成型方法和養(yǎng)護(hù)條件等。而對(duì)于透水混凝土來(lái)說(shuō)，強(qiáng)度和透水性是N-立的，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)必須綜合考慮。
1．2．2水灰}L(w／C)的選擇
水灰比既影響透水性混凝土的強(qiáng)度，又影響其透水性，對(duì)特定的菜一骨料有一最佳水灰比。當(dāng)水灰比小于這一最佳值時(shí)，水泥漿過(guò)于干稠，混凝土拌和物的和易性太差，水泥漿體不能充分包裹集料表面，不利于透水性混凝土強(qiáng)度的提高；反之，水灰比過(guò)大，水泥漿可能把透水孔隙部分全部堵死，既不利于透水，也不利于強(qiáng)度的提高，具有代表性的水灰比介于0．25～0．35之間。
1．2．3用水量的選擇
透水性混凝土和易性較差，無(wú)需坍落度測(cè)試，只要目測(cè)判斷所有集料顆粒表面均形成平滑的水泥漿包裹層，而且包裹層有光澤，不流淌就可以了。對(duì)于普通集料來(lái)說(shuō)，一般用水量為80kg／m3～120Rg／m3，對(duì)于透水性混凝土的實(shí)際用水量應(yīng)根據(jù)其透水性及強(qiáng)度由實(shí)驗(yàn)確定。
1．2．4集灰比(G／C)的選擇
水泥用量一定時(shí)，增大集灰比，集料顆粒周?chē)乃酀{厚度減薄，增加了孔隙率，但透水性混凝土的強(qiáng)度減??；相反集灰比減小，集料周?chē)乃酀{層厚度增大，透水性混凝土的強(qiáng)度提高，但孔隙率減小，透水性能下降。另外，小粒徑集料具有較大比表面積，為保持水泥漿體的合．理厚度，小粒徑集料的集灰比適當(dāng)比大粒徑的小一些。通常透水性混凝土的集灰比在3～6之間。
1．2．5集料用量
lm3透水性混凝土的所用集料總量取集料的緊密堆積密度的數(shù)值，大致在1200kg／m3～1800k．g／m3。其中主要是粗集料，細(xì)集料應(yīng)控制在20％以?xún)?nèi)。
1．2。6水泥用量
根據(jù)集料的單位體積空隙率，膠凝材料在集料內(nèi)的填充率一般為25％～50％，再根據(jù)水泥密度定出水泥用量。
1．3實(shí)驗(yàn)方法
1．3．1實(shí)驗(yàn)裝置
本研究的透水性能測(cè)試采用日本最近提出的《(固定水位透水測(cè)定法》來(lái)確定透水系數(shù)。其裝置如圖l所示。該裝置采用高度為H(mm)，斷面積為A(mm2)的圓柱形試件，上部密封連接透明的圓柱形套筒，并在套筒的上部設(shè)一流出口。將其放入一個(gè)水槽中，水槽的上部設(shè)出水口。水槽出水口至套筒出水口之間的距離為水位差h。試驗(yàn)前將試件充分飽水，將水槽中充滿(mǎn)水，直至水從出水口流出；從套筒上部不斷給水，使試件上部水位高度保持不變，測(cè)定從水槽出水口流出的水量Q(mm3)和出水時(shí)間At(s)，則透水系數(shù)T按下式計(jì)算；
1．3．2其他技術(shù)要點(diǎn)
(1)攪拌。
透水性混凝土拌和物中水泥漿稠度較大，且數(shù)量較少，為了保證水泥漿能夠均勻的包裹在集料上，宜采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，攪拌時(shí)間為2min～4min。其投料次序采用水泥裹石法，其工藝流程如圖2所示。采用這種方法，預(yù)拌水量(w．)為總用水量的8％～10％。這項(xiàng)技術(shù)要注意控制W．，W，太少石子預(yù)濕不完全，下一步加水泥拌和時(shí)，形成不了包裹石子表面的水泥漿殼，W．太多則形成的漿殼很稀，易被第二次加水?dāng)嚢钑r(shí)沖刷破壞，所以要控制好W，和兩次攪拌時(shí)間。
(2)養(yǎng)護(hù)。
透水性混凝土由于存在大量孔洞，易失水，干燥很快，所以在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中保濕養(yǎng)護(hù)非常重要。尤其是早期養(yǎng)護(hù)，要注意避免混凝土中水分大量蒸發(fā)，所以在試件裝模后應(yīng)用塑料在及時(shí)覆蓋，并在拆模后養(yǎng)護(hù)時(shí)保持養(yǎng)護(hù)室內(nèi)的濕度。
2試驗(yàn)結(jié)果
2．1配合比
影響透水混凝土的技術(shù)性能的因素有透水方式、材料密度、原材料性能、配合比、成型方法和養(yǎng)護(hù)條件等：而對(duì)于透水混凝土來(lái)說(shuō)，強(qiáng)度和透水性是對(duì)立的，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)必須綜合考慮。表l列出了透水混凝土配合比設(shè)計(jì)中的各組參數(shù)。
計(jì)算所得配合比如表2所示。
2．2實(shí)驗(yàn)得出各項(xiàng)性能指標(biāo)
2．2．1透水混凝土抗壓強(qiáng)度的測(cè)定本實(shí)驗(yàn)配制的透水混凝土屬于低強(qiáng)混凝土。其抗壓強(qiáng)度的測(cè)定方法與普通低強(qiáng)混凝土的澳日定方法完全相同，具體操作參照GB／TS008 1-2002標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行。透水混凝土的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。
從表-3可以看出，基層混凝土的抗壓強(qiáng)度值普遍偏低，其中A組和B組并不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的l 5MPa，這主要是因?yàn)榛鶎踊炷羶?nèi)部孔隙較多。
2．2．2透水混凝土千體積密度的測(cè)定試件在養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)28天以后，將試件烘干恒重，測(cè)量它的千體積密度。測(cè)量方法如下。
①用天平稱(chēng)量試件質(zhì)量m(精確至0．tg)。
②用游標(biāo)卡尺測(cè)量試件尺寸。每個(gè)需要測(cè)量的尺寸要測(cè)三處，各取其平均值為試件長(zhǎng)、寬、高的尺寸(精確至0．1ram)。
③根據(jù)上述幾何尺寸計(jì)算出試件體積V0(cIn3)，
④試驗(yàn)結(jié)果按下式計(jì)算：
pod=m／Vo
以三個(gè)試件的結(jié)果的算術(shù)平均值作為測(cè)試結(jié)果，各次結(jié)果的誤差不得大于0．02kg／m3。測(cè)量結(jié)果如表4所示。
由表4可以發(fā)現(xiàn)，A—E組的千體積密度逐漸增大，這是因?yàn)槠潴w積填充率和水灰比逐漸增大。但各組的體積密度均在ITOOksr／m3—2200kg／m3范圍內(nèi)。
2．2．3透水系數(shù)的測(cè)定
測(cè)定透水系數(shù)T，結(jié)果如表5所示。
由表5可見(jiàn)，A—E組的連通孔隙率逐漸減小，同時(shí)透水系數(shù)也逐漸減小。這是因?yàn)橥杆曰炷林饕蕾?lài)于混凝土內(nèi)部的連通孔隙來(lái)透水，所以連通孔隙率越大，透水系數(shù)越大，透水性也就越好。
3結(jié)語(yǔ)
由于透水混凝土內(nèi)部存在較多的孔隙，采用常規(guī)的材料很難達(dá)到較高的強(qiáng)度，在制備時(shí)盡量選用高強(qiáng)度等級(jí)的水泥以提高混凝土強(qiáng)度。另外還發(fā)現(xiàn)，隨著填充率的增大、粉煤灰和砂摻量的增加，混凝土的強(qiáng)度增大，干體積密度增大，連通孔隙率減小，透水系數(shù)減小。通過(guò)本試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，填充率為50％～60％，粉煤灰摻量為lO％～20％，砂摻量為0～8％時(shí)混凝土綜合性能最佳。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，透水混凝土是一種有價(jià)值的新型建筑材料。用其配制透水路面磚既可以應(yīng)用在人行路、廣場(chǎng)、停車(chē)場(chǎng)、公園、小區(qū)、體育場(chǎng)內(nèi)，也可以應(yīng)用在地下水排放工程、降低水壓工程上。
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