２０１７年第１１期 １１月 混凝土与水泥制品 ＣＨＩＮＡ ＣＯＮＣＲＥＴＥ ＡＮＤ ＣＥＭＥＮＴ ＰＲＯＤＵＣＴＳ ２０１７ Ｎｏ．１１ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ 不同因素对透水混凝土性能影响的研究 张 勇 ，贾文文 ，徐长科 ，谢慧东 （１．山东华森建材集团有限公司，济南２５０１０１； ２．山东众旺建设工程质量检测有限责任公司，济南２５０１０１） 摘要：以体积法设计透水混凝土配合比，研究了不同成型方式、设计孔隙率、增强料等因素对透水混凝土抗压 强度及透水系数的影响。试验结果表明：冲压成型透水混凝土抗压强度和透水系数均高于振动成型透水混凝土；透水 混凝土抗压强度随设计孔隙率的提高而逐渐降低：添加可再分散乳胶粉和硅粉可以提高透水混凝土抗压强度，但会 在一定程度上降低透水系数。 关键词：透水混凝土；成型方式；孔隙率；透水系数；抗压强度 Ａｂｓｔｒａｃｔ： ｎｌｅ ｍｉｘ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｐｅｒｖｉｏｕｓ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙ ｖｏｉｄ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｅｒｖｉｏｕｓ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｓｕｃｈ ａｓ ｍｏｌｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ，ｐｏｒｏｓｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｉ￣ｏｍｅｒ． Ｉ１１ｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｅｒｖｉｏｕｓ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｂｙ ｓｔａｍｐｉｎｇ ｆｏｒｍｉｎｇ ａｒｅ ｈｉｓｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｐｅｒｖｉｏｕｓ ｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｂｙ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ；ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｐｅｒｖｉｏｕｓ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｐｏｒｏｓｉｔｙ；ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ａｆｔｅｒ ｍｉｘｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｐｏｗｄｅｒ ａｎｄ ｓｉｌｉｃａ ｆｕｍｅ，ｂｕｔ ｔｈｅ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｉｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｔｏ ｓｏｍｅ ｅｘｔｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐｅｒｖｉｏｕｓ ｃｏｎｃｒｅｔｅ；Ｍｏｌｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ；Ｐｏｒｏｓｉｔｙ；Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ；Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ 中图分类号：ＴＵ５２８．５２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００—４６３７（２０１７）１１—２５—０４ ０前言 的透水系数与强度．而两者正常情况下呈反相关关 透水混凝土是由骨料、胶结料等混合而成的多 系，即强度越高，透水系数越低，本试验主要研究透 孔结构，具有透水、透气、密度小的特点，是一种具 水混凝土的成型方式、设计孔隙率及添加不同增强 有生态功能的混凝土。对于缓解城市内涝、降低噪 料对透水混凝土的强度、透水系数等主要性能影 声、加强水资源循环利用等有显著作用。随着城市 响，以寻求既可以保证透水性能，又可以提高透水 化不断发展，人们对环境要求越来越高，为缓解城 混凝土强度的途径。 市热岛效应．开展海绵城市建设。透水混凝土在城 １试验概况 市建设中应用越来越广泛。作为一种环境友好型混 １．１试验原料 凝土，透水混凝土的开发应用越来越被重视。 水泥：淄博市某公司生产的Ｐ・０ ４２．５级水泥。 与普通混凝土相比，透水混凝土的力学性能、 物理性能如表１所示。 工作性及耐久性存在较大差异性，普通混凝土配合 粗骨料：５～ｌＯｍｍ碎石，物理性能如表２所示。 比设计方法在透水混凝土生产应用中并不适用。近 减水剂：聚羧酸减水剂。推荐掺量为２．５％。 年来众多学者对透水混凝土做出大量研究［１－８］，但因 可再分散乳胶粉：主要成分乙烯／醋酸乙烯共 自身存在强度低，施工要求高等特点，了透水 聚物。 混凝土的应用发展。因此，关于开展透水混凝土制 硅粉：ＳｉＯ２含量＞９０％，比表面积１８０００ｍ２／ｋｇ。 备技术、成型方式等基础研究及寻找改善透水混凝 １．２试验配合比 土性能途径的研究仍然是非常必要的。 透水混凝土是由骨料、胶结材料、水及添加剂 影响透水混凝土应用主要因素是透水混凝土 等混合而成，其配合比是将各原材料的体积与空隙 表１水泥物理性能 一２５— ２０１７年第１１期 表２粗骨料物理性能 混凝土与水泥制品 总第２５９期 中质量ｍ。，然后将试块放置于６０℃的烘箱中，将试 块完全烘干，测试试件质量ｍ：，其孔隙率计算公式 如式（２）所示： （１一—ｍ２百－ｍ—１）￣１００％ 式中： （２） 体积之和作为混凝土的体积来计算，其配比计算公 式如式（１）所示： ＋堕ｐｇ Ｐｃ Ｐ＿孔隙率，％； ｍ ——试件在水中的质量，ｇ； ＋ ＋ １ （１）１ ＋盟ｍ２——试件烘干后质量，ｇ； ——Ｐｗ ｐ。 式中： 试件体积，ｅｍ 。 ％、 、 、ｍ 单位体积混凝土中粗骨料、水 １．３－３透水系数测试 透水混凝土透水系数测试参照ＣＪＪ仃’１３５— 泥、水、外加剂用量，ｋ咖 ， 取０．９５ｍ。粗骨料质量。 Ｗ／Ｃ——水灰比．取０．３０ 、２００９（透水水泥混凝土路面技术规程》附录Ａ透水 系数的测试方法，分别通过振动及冲压成型，留置 １５０ｍｍｘ１５０ｍｍｘ１５０ｒａｍ的混凝土试块。养护至２８ｄ， Ｐ 、Ｐ—ｐ 粗骨料、水泥、水、外加剂的表 观密度，ｋｇ／ｍ。。 孔隙率，分别取１０％、１５％、２０％、２５％。 １－３试验方法 利用钻心机及切割机分别制备直径１００ｍｍ、高度 ５０ｍｍ的圆柱试样，透水系数计算公式见式（３）： ： １．３．１搅拌及成型方式 搅拌采用一次投料法．将骨料、水泥、外加剂投 Ｌ 。 ＡＨｔ （３） 式中： ——入搅拌机搅拌３０ｓ，然后加人水搅拌５ｍｉｎ后出料。 成型方式分振动成型和冲压成型两种方式，根据配 试样透水系数。试样结果取三块试样的 比计算透水混凝土表观密度 ，称量０．００１Ｍ拌合 物。振动成型：将拌合物一次装入ｌＯＯｍｍｘｌＯＯｍｍｘ 平均值，计算精确至１．０ｘ１０－￣ｎｍ／ｓ。 ｐ——时间ｔ秒内渗出的水量，ｍｍ ； ——试样厚度，ｍｍ： １００ｍｍ的混凝土模具，在振动台上振动５ｓ，用抹刀 Ａ——试样的上表面积，ｍｍ ； 日——水位差，ｍｍ； ￡——时间。ｓ。 ２试验结果及分析 抹平。冲压成型：将称量好的拌合物一次装入模具， 利用钢板夯压冲击成型，夯压至混凝土拌合物与试 模边缘平齐。试块成型完后。用塑料薄膜覆盖，以防 止水分蒸发，放置于（２０￣２）℃，湿度＞１９０％养护室 中，放置２４ｈ后拆模，拆模后继续在养护室中养护， 分别测试３ｄ、７ｄ、２８ｄ强度，抗压强度测试参照ＧＢ／Ｔ ２．１ 成型方式对透水混凝土性能影响分析 表１为不同成型方式透水混凝土的试验结果。 由表１可以看出：配合比相同的情况下，冲压成型 透水混凝土各龄期强度均高于振动成型透水混凝 ５００８１－－２００２（普通混凝土力学性能试验方法标准》 规定执行。 １．３．２孔隙率测试 将试件完全浸泡在水中２４ｈ后。测试试件在水 土；振动成型的透水混凝土实际孑Ｌ隙率与冲压成型 透水混凝土实际孔隙率相近，但是透水系数均小于 冲压成型透水混凝土：无论通过振动成型还是冲压 表１不同成型方式透水混凝土试验结果 一２６— 张勇，贾文文，徐长科，等 不同因素对透水混凝土性能影响的研究 隙率增加至３Ｏ％时，３ｄ、７ｄ、２８ｄ抗压强度分别降至 ３．１ＭＰａ、６．５ＭＰａ、８．９ＭＰａ，随孔隙率增加，抗压强度 成型，透水混凝土各龄期强度均随孔隙率的提高而 降低。振动成型透水混凝土试验过程中发现有浆体 下沉现象，成型后试块上部浆体较少，试块破碎后， 发现整体分布不均，试块上部空隙较多，底部则被 会出现显著降低。透水混凝土２８ｄ抗压强度相对７ｄ 强度增加幅度较小，当孑Ｌ隙率＜２５％时，７ｄ抗压强度 达到２８ｄ抗压强度的８５％以上。透水混凝土是点接 触的多孔结构，透水混凝土破坏主要发生在骨料点 浆体填充；冲压成型透水混凝土整体分布均匀，试 块没有出现分层现象。贯通孔隙较多，这样就可以 解释振动成型与冲压成型在实际孔隙率接近的情 况下．冲压成型抗压强度及透水系数均高于振动成 型透水混凝土。 接触及浆体骨料界面处，浆体厚度、浆体强度对透 水混凝土抗压强度有重要影响，因此，透水混凝土 性能提高主要是通过改善浆体与骨料黏结力，改善 界面结构，以提高混凝土强度。由图１可知，透水混 凝土透水系数随设计孔隙率提高而逐渐提高，设计 孔隙率为１Ｏ％时，透水系数为０．４１ｍｍ／ｓ，当设计孔 ２．２孔隙率对透水混凝土性能的影响 表２为不同设计孔隙率透水混凝土配合比及 试验结果。图１为透水混凝土强度、透水系数随设 计孔隙率变化曲线。由表２和图１可以看出：透水 混凝土３ｄ、７ｄ、２８ｄ龄期抗压强度均随设计孔隙率 增加而逐渐降低，孔隙率为１０％时，３ｄ、７ｄ、２８ｄ抗压 强度分别为２１．１ＭＰａ、２５．１ＭＰａ、３０．２ＭＰａ，当设计孔 隙率提高至３０％时，透水系数则增加至４．２９ｍｍ／ｓ， Ｃ ＪＪ』Ｔ １３５—２００９规程要求透水混凝土透水系数≥ ０．５ｍｍ／ｓ．发现本试验设计孔隙率≥ｌ５％时，均能满 足此要求 表２不同设计孔隙率透水混凝土配合比及试验结果 凝土添加可再分散乳胶粉和硅粉后各龄期强度均 有不同程度的提高，但是透水系数有所下降。透水 混凝土设计孔隙率为１５％时，添加２％可再分散乳 芝 瞬 胶粉。２８ｄ强度增加１６．４％．同时添加２％可再分散 乳胶粉和５％硅粉，２８ｄ强度增加２７．９％，但透水系 数由０．８１ｍｍ／ｓ分别降低至０．６２ｍｍ／ｓ、０．５１ｍｍ／ｓ。透 水混凝土设计孔隙率为２０％时，添加２％可分散乳 胶粉，２８ｄ强度增加４．９％，添加２％可再分散乳胶粉 设计孔隙率／％ ． 和５％硅粉．２８ｄ强度增加１２．１％，透水系数由 １．８７ｍｍ／ｓ分别降低至１．０７ｍｍ／ｓ、０．５８ｍｍ／ｓ。透水混 凝土设计孔隙率为２５％时，添加２％可再分散乳胶 图１透水混凝土强度、透水系数随设计孔隙率变化曲线 ２．３增强料对透水混凝土性能的影响 本试验通过添加可再分散乳胶粉和硅粉两种 增强料，进一步改善透水混凝土性能，添加增强料 取代部分水泥后透水混凝土试验结果如表３所示。 图２～图４分别为相同设计孔隙率不同增强料对透 粉，２８ｄ强度增加３４．７％，添加２％可再分散乳胶粉 和５％硅粉．２８ｄ强度增加４７．９１％。透水系数则从 ２．２２ｍｍ／ｓ分别降低至１．１Ｏｍｍ／ｓ、０．６１ｍｍ／ｓ。 ２．４机理分析 与普通混凝土不同。透水混凝土仅有少量的细 水混凝土强度的影响。图５为不同设计孔隙率对透 水系数的影响。 由表３及图２、图３、图４、图５可以看出透水混 骨料或不含细骨料．骨料之间咬合点较少。各相黏 结主要依靠包裹粗骨料表面的胶结材浆体硬化后 将骨料颗粒胶结在一起。可再分散乳胶粉遇水乳化 一２７— ２０１７年第１ｌ期 混凝土与水泥制品 总第２５９期 ∞Ｊｄ口 ｆｄ 图２设计孔隙率１５％透水混 凝土强度 一 一 一 邑１．５ １．０ ０．５ 鼍２．０ ， ｝ 彰 ∥ ｝ 嘲 Ｏ ， １５ ２Ｏ ２５ 设计 Ｌ隙率，％ 图３设计孔隙率２０％透水 混凝土强度 图４设计孔隙率２５％透水 混凝土强度 图５不同设计孔隙率透水 混凝土透水系数 分散，水分蒸发后形成稳定的聚合物膜，可以提高 分散乳胶粉和硅粉，透水混凝土抗压强度改善更为 硬化体内聚力，增加胶结材对骨料颗粒的黏结力， 聚合物颗粒滚珠轴承作用及表面活性剂作用。一定 程度上也可以改善浆体和易性。硅粉是一种比表面 积大，且具有极强的火山灰效应，拌合混凝土时，可 以与水泥水化产物Ｃａ（ＯＨ）：发生二次水化反应，形 显著。添加可再分散乳胶粉和硅粉后，透水混凝土 透水系数有所降低，但仍可满足ＣＪＪ厂ｒ １３５—２００９ 中关于透水系数的要求。 参考文献： ｆ１１张巨松，张添华，宋东升，等．影响透水混凝土强度因素探讨 成胶凝产物，填充水泥石结构，改善浆体与骨料界 面过渡区结构，另外，硅灰具有良好的填充效应，填 充水泥石内部孔隙，提高浆体密实性及强度，且具 『Ｊ］．沈阳建筑大学学报：自然科学版，２２（５）：７６０—７６２． 【２】孟宏睿，陈丽红．改善透水混凝土性能方法的试验研究『Ｊ１． 陕西理工学院学报：自然科学版，２０１０，２６（１）：３２—３５． 【３］蒋正武，孙振平，王培铭．若干因素对多孔透水混凝土性能 的影响【Ｊ］．建筑材料学报，２００５，８（５）：５１３—５１９． ［４】程娟，郭向阳．水灰比在采用体积法进行透水混凝土配合 有一定的保水、防止离析、泌水的作用。相同水胶比 下，掺加硅粉及可再分散乳胶粉后浆体黏度增大． 增加了浆体黏结力，提高硬化体密实度，但一定程 度上减小了孔隙率，使混凝土透水性能有所减小。 ３结论 比设计中的作用［Ｊ］．混凝土，２００８（８）：８８—９０． ［５】张朝辉，王沁芳，杨江金，等．透水混凝土配合比研究与设计 ［Ｊ］．混凝土，２００８（６）：１２０—１２１． 【６】陈爱玖，刘耀，王静．正交法分析透水混凝土的基本性能【ＪＪ． 混凝土，２０１０（９）：４０—４１． ［７】雷丽恒，刘荣桂．透水性道路用生态混凝土性能的试验研究 （１）配合比相同情况下，冲压成型透水混凝土 各龄期强度和透水系数均高于振动成型透水混凝 土，冲压成型可以减少成型时浆体下沉现象．成型 试块更为匀质。 ［Ｊ］．混凝土，２００９（９）：９９—１０１． ［８】李彦坤，胡晓波，陈清己．球模型包裹法设计透水混凝土配 （２）透水混凝土抗压强度随设计孔隙率的提高 而逐渐降低，透水混凝土２８ｄ抗压强度相对７ｄ抗 压强度增加幅度较小。孔隙率＜２５％时。７ｄ抗压强度 可达２８ｄ抗压强度的８５％ （３）通过添加可再分散乳胶粉和硅粉，可以很 合比【Ｊ】．混凝土，２００８（９）：２９—３２． 收稿日期：２０１７—０８—０２ 作者简介：张勇（１９８９一），男，硕士研究生。 通讯地址：山东省济南市历下区风山路 Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｙｏｎｇｂｓｈ＠１ ６３．ｏｏｍ 大程度的提高透水混凝土抗压强度，同时添加可再 一２８一
