透水混凝土配合比 研究

透水混凝土配合比 研究

卢朋 姚壹星

中交第二航务工程局有限公司第六工程分公司 ，湖北武汉， 430014

摘要：随着城市生态化的趋势的需求日益增加，“海绵城市”应运而生，海绵城市的构建通过透水性混凝土材料来构筑，既有一定的强度，又有一定的透水性。混凝土的水灰比、集灰比是决定透水混凝土强度、透水性的关键性因素，为生产满足透水要求和强度要求的混凝土，我们通过试验研究各项配比对混凝土性能的影响，为透水混凝土的制作提供相关借鉴经验。

关键词：透水混凝土 配合比 水灰比 集灰比

1 试验目的

在武汉军运会道路改造项目及万家湖景观绿化项目施工过程中，为制作出满足透水要求且强度较高的混凝土透水面砖，通过试验研究水灰比、集灰比对透水砖透水性能的影响及透水砖材料强度与透水性能的关系，从而确定满足要求的配合比。

2 试验方法及过程

2.1抗压强度测试

主要仪器介绍：

1、TZA-300型电液压式抗折抗压试验机与抗压夹具。最高荷载300KN，测力范围（0-50）KN、（0-300）KN，压力机精度不低于士2%，抗夹具符合《水泥混凝土路面验收规范》要求。

2、加荷速度为：取每秒钟0.3-0.5MPa（混凝土强度不高于C30），按：M=P/A 计算抗压强度：

M一试件的抗压强度，MPa；

P一试件破坏时所受的破坏荷载，N；

A一承压面积，mm2；

2.2孔隙率的测定

测量采用流体静力学原理：将试样浸泡水中使其饱和，水中称重来确定试样总体积，测算得出多孔体的孔率。测试步骤为：先将试样浸泡至饱和，称量其在饱和时的质量M2，然后用细绳吊着试样放在水中称其质量为M3，再将试样在110℃下烘干到恒重，冷却达到室温，称其质量为M1，最后计算试样的孔隙率。

2.3透水性的测定

采用不变水头法原理的抗渗仪测定透水系数 先将待测试件进行四面封蜡处理，每个试件在测试前确保处于干燥状态，试验前后检查试件的密封性能。测试透水量时重复进行三次测试。从刚透水开始记时，测量时间t内透出来的水的质量Q并记录，每个试块测量三次以求平均值。为确保试验数据的可靠性，待每个试件的透水量测试完成后，重新检查试件的密封性能。则透水性的计算公式为式KT=Q/(A*h*t)

KT—水温T时的透水系数(L/s)

Q—透水量（g）

t—时间（min）

2.4实验过程

根据控制变量法，试验共制作了11个透水混凝土面砖试件，配合比方案分别为：水灰比0.96，0.98；集灰比4.6，4.8，5.0，5.2，5.4，5.6。试件配合比数据见表2-1。实验过程中对试件28天强度、孔隙率、透水性进行测定，测定结果见表2-2。

表2-1实验数据

2.5试验数据分析

图
2-1 各试件稠度变化示意图

图2-1中，集灰比不变时，稠度值随着水灰比的增大而减小；水灰比不变时，稠度值总体上随着集灰比增大而减小。本试验采用矿渣作为细集料来制备透水混凝土，由于矿渣颗粒多孔且前期吸水速度比较慢，造成了稠度随着集灰比的增大而减小。随着集料的不断增加，矿渣因其颗粒疏松的结构、较差的颗粒集配及较强的吸水性能，造成了试件的水灰比及流动性逐渐降低，稠度减小。

图2-2 各试件28天抗压强度变化示意图

图2-2中，28天抗压强度随着集灰比的变化比较明显，水灰比为0.96时，随着集灰比增大抗压强度降低。水灰比为0.98时，抗压强度随集灰比变化成波浪状。其原因是集灰比变化太小，仅差0.2，所以在水灰比为0.98时，也受一定的水灰比的影响，强度较小且变化不是明显。

图2-3 各试件强度随孔隙率变化示意图

图2-3中，试件的有效孔隙率与抗压强度之间的关系总体上是成反比关系的。随着有效孔隙率的不断增加，透水混凝土砖的抗压强度数据不断降低。这是因为：水泥浆在集料间形成的黏结层决定了透水混凝土的抗压强度，当水泥用量一定时，增大集灰比，包裹集料颗粒的水泥浆层厚度变薄，增加了透水混凝土的孔隙率，但透水混凝土的抗压强度随之减小；当水泥用量一定时，减小集灰比，包裹集料的水泥浆层厚度增大，透水混凝土的抗压强度提高，但透水混凝土试件的孔隙率减小，透水性能随之下降。综合考虑试件抗压强度与孔隙率要求，当水灰比在0.75左右，集灰比在4左右时，抗压强度达到16.36MPa，有效孔隙率达到20.32%。综合数据分析，集灰比为3~4，水灰比为0.75~0.8时，28天抗压强度与有效孔隙率能满足透水砖性能的要求。

图2-4 各试件孔隙率随集灰比、水灰比变化示意图

图 2-4中，随着水灰比的增大有效孔隙率减小，水灰比不变时，随着集灰比的变化有效孔隙率呈不规则变化，可能是由于集灰比变化太小，导致集灰比变化产生的孔隙率的变化不明显。随着集灰比的增大，有效孔隙率应呈现增大的趋势，这是因为集灰比增大，所用的矿渣增多，水泥用量少，水泥包裹集料表面的层状较薄，导致集料之间点连接不是很紧密，因而会增加透水砖的贯通孔隙。另外矿渣用量增加，因矿渣本身的多孔性也会增加透水混凝土的孔隙率。

图2-5 各试件透水性随孔隙率变化示意图

图2-5中，透水性随有效益孔隙率的增大先增大后减小又增大的趋势，但从理论上讲，透水性应与有效孔隙率成正比关系。造成图2-5的曲线的原因可能由于时间有限，实验测点较少，难以看出变化规律。另外透水性测试方法也有一定的原因，采用了抗渗仪来测其透水性，采用的压力为0.1MPa，收集单位时间内的透水量会产生一定的误差。

3 结论

在实验制备的透水混凝土中，通过对透水材料配合比设计、强度及透水系数影响因素的研究可总结：

(1)砂浆的稠度值与集灰比成正比关系，与水灰比成正比关系；

(2)透水混凝土的强度与集灰比成反比关系，与水灰比成反比关系；

(3)透水混凝土的有效孔隙率与集灰比成正比关系，与水灰比成正比关系；

(4)透水混凝土的透水性与有效孔隙率成正比关系，即与集灰比、水灰比成正比；

(5)透水混凝土的强度与透水性成反比关系，为同时满足强度要求与透水性要求，推荐的集灰比为：3-4；水灰比为0.75-0.8。

参考文献：

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