透水混凝土性能研究

王勇

【摘 要】透水混凝土是一种生态友好型混凝土，是经过特殊工艺制成的具有连续孔隙率的混凝土。它具有较高的强度和良好的透气、透水性。本文对其配合比设计和基本的物理力学性能进行了一系列的试验研究，利用体积法进行透水混凝土的配合比设计，通过以水灰比、目标孔隙率、集料级配和矿物掺合料为因数设计正交试验，获得了最佳配合比；最后对透水混凝土的透水性能进行分析。

【关键词】透水混凝土；正交试验；配合比设计；透水性

0 前言

透水混凝土是一种新型生态环保混凝土，能够与环境共生，是经过特殊工艺制成的具有连续孔隙的混凝土，既有一定的强度，又有一定的透气透水性。透水混凝土国外主要用于公园及住宅小区道路、人行道、广场、停车场等路面结构中。国内虽然还未出现统一合理的透水混凝土配合比设计方法，但是作为环境友好型生态混凝土环境负荷减少型的混凝土，透水混凝土在国内的研究开发利用也会逐渐受到越来越多的重视。

1 透水混凝土的试验方案

1.1 原材料选择

透水混凝土的强度与水泥的活性、品种、数量至关重要。所以，透水混凝土要求采用强度较高、混合材料掺量较少的水泥，本实验选用水泥标号在42.5级以上的水泥。

骨料粒径大小是根据透水混凝土结构的厚度和强度来决定，通常所选粒径不可以很大。粗骨料粒径较小时，颗粒间的接触点增多，透水混凝土的强度就会提高。骨料粒径愈小，骨料的比表面积愈大，需用的水泥浆数量增多，混凝土内的连通空隙就会被填充密实，透水性能降低。为保证透水性和一定的强度，选择的骨料粒径为：2.36mm-4.75mm和4.75 mm-9.5mm两类的骨料。

粉煤灰作为掺合料可以填充集料孔隙，增加混凝土密实度，取代部分水泥降低工程造价并改善混凝土的拌合物的施工和易性，减少离析。

采用一般清洁的饮用水。

1.2 试验方法

制作尺寸为100mm×100mm×100mm的立方体试件，搅拌：将集料和70%的拌合水预搅拌1min，然后加入50%的胶结材料，继续搅拌1min，最后将剩余的50%胶结材料和30%的拌合水加入搅拌机 ，搅拌2min，整个过程共搅拌 4min；振动成型，振动时间为15s。

试件成型后，用湿布覆盖表面，在室温20±2℃，相对湿度大于50%的情况下，静放1～2昼夜，然后拆模并编号，放在温度为20 ±2℃，相对湿度为90%以上的标准养护室中养护。

2 透水混凝土的配合比设计

本文采用正交设计方法对碾压透水混凝土进行室内试验。通过选取水灰比、目标孔隙率和矿物掺合料各个配合比参数的三个水平，安排九组试验方案，测定透水混凝土的透水系数、28天抗压强度和抗折强度。试验的因素表、正交表和试验用的配合比表如表1、表2、表3。

3透水混凝土的透水性能分析

3.1 透水性能结果分析

对透水混凝土的计算孔隙率、透水系数、7天抗压强度和28天抗压强度进行了测定，试验的结果如表4。

按照正交试验的试验结果分析方法，以透水系数和计算孔隙率为指标对正交试验的各个因素进行了极差分析，分析的结果如表5：

由表5透水混凝土的正交试验结果分析表可得，以计算孔隙率为指标分析，得出影响透水混凝土计算孔隙率因素的重要性从主到次依次是：目标孔隙率、集料级配、粉煤灰掺量、水灰比；但是以透水系数为指标分析，得出影响透水混凝土透水系数因素的重要性从主到次依次是：目标孔隙率、粉煤灰掺量、集料级配、水灰比。

由图1可知，计算孔隙率、透水系数均随着目标孔隙率的增大而增大，计算的孔隙率与目标孔隙率基本上保持一致，目标孔隙率与透水混凝土的透水性能有良好的相关性。用目标孔隙率作为技术参数来进行配合比设计是可行的。

由图2可知，随着细集料比例的增加，计算孔隙率有减小的趋势，透水系数有增加的趋势。当采用单粒径集料时，混凝土的透水性能较好；随着集料中小粒径颗粒比例的增加，大颗粒间隙被填充，混凝土的孔隙率呈下降趋势；当小粒径集料比例进一步加大时，由于小颗粒对大颗粒的干涉作用将大颗粒拨开，混凝土的透水系数又逐渐增大。

由图3可知，随着粉煤灰掺量的增加，计算孔隙率减小，透水系数有增加的趋势。粉煤灰在早期的水化产物不多，填充空隙的能力差，宏观上则表现为计算孔隙率较大，透水性比较好。

由图4可知，随着水灰比的增加，计算孔隙率减小，透水系数有先减小后增加的趋势。在水灰比较小时，水泥浆少，填充的集料的孔隙少，试件的孔隙率会较大；但是随着水灰比的增加，水泥浆数量增加，填充的空隙会增加，形成的有效的孔隙率会减少，透水性能会有所下降；水灰比到一定值后，试件中自由水的数量会增加，导致形成连通的孔隙，透水性能又会增加。

4 结论

（1）以计算孔隙率为指标分析，得出影响透水混凝土计算孔隙率因素的重要性从主到次依次是：目标孔隙率、集料级配、粉煤灰掺量、水灰比；但是以透水系数为指标分析，得出影响透水混凝土透水系数因素的重要性从主到次依次是：目标孔隙率、粉煤灰掺量、集料级配、水灰比。

（2）计算孔隙率、透水系数均随着目标孔隙率的增大而增大，计算的孔隙率与目标孔隙率基本上保持一致，目标孔隙率与透水混凝土的透水性能有良好的相关性。用目标孔隙率作为技术参数来进行配合比设计是可行的。随着细集料比例的增加，计算孔隙率有减小的趋势，透水系数有增加的趋势；随着粉煤灰掺量的增加，计算孔隙率减小，透水系数有增加的趋势。随着水灰比的增加，计算孔隙率减小，透水系数有先减小后增加的趋势。

【参考文献】

[1]马学英，杨欣，吕兴国.透水混凝土的研究和应用[J].北京新奥混凝土有限公司，2009.

[2]陈正清.高强绿色环保透水混凝土的试验研究[J].北京城建混凝土有限公司， 2010.

[3]王瑞燕，吴国雄，郭鹏.路面透水水泥混凝土性能研究[J].重庆交通大学学报，2009.

[4]周黎军，付长红，赵忠兴.透水混凝土的研究[J].苏州交通工程集团有限公司，2009.

[责任编辑：薛俊歌]

【摘 要】透水混凝土是一种生态友好型混凝土，是经过特殊工艺制成的具有连续孔隙率的混凝土。它具有较高的强度和良好的透气、透水性。本文对其配合比设计和基本的物理力学性能进行了一系列的试验研究，利用体积法进行透水混凝土的配合比设计，通过以水灰比、目标孔隙率、集料级配和矿物掺合料为因数设计正交试验，获得了最佳配合比；最后对透水混凝土的透水性能进行分析。

【关键词】透水混凝土；正交试验；配合比设计；透水性

0 前言

透水混凝土是一种新型生态环保混凝土，能够与环境共生，是经过特殊工艺制成的具有连续孔隙的混凝土，既有一定的强度，又有一定的透气透水性。透水混凝土国外主要用于公园及住宅小区道路、人行道、广场、停车场等路面结构中。国内虽然还未出现统一合理的透水混凝土配合比设计方法，但是作为环境友好型生态混凝土环境负荷减少型的混凝土，透水混凝土在国内的研究开发利用也会逐渐受到越来越多的重视。

1 透水混凝土的试验方案

1.1 原材料选择

透水混凝土的强度与水泥的活性、品种、数量至关重要。所以，透水混凝土要求采用强度较高、混合材料掺量较少的水泥，本实验选用水泥标号在42.5级以上的水泥。

骨料粒径大小是根据透水混凝土结构的厚度和强度来决定，通常所选粒径不可以很大。粗骨料粒径较小时，颗粒间的接触点增多，透水混凝土的强度就会提高。骨料粒径愈小，骨料的比表面积愈大，需用的水泥浆数量增多，混凝土内的连通空隙就会被填充密实，透水性能降低。为保证透水性和一定的强度，选择的骨料粒径为：2.36mm-4.75mm和4.75 mm-9.5mm两类的骨料。

粉煤灰作为掺合料可以填充集料孔隙，增加混凝土密实度，取代部分水泥降低工程造价并改善混凝土的拌合物的施工和易性，减少离析。

采用一般清洁的饮用水。

1.2 试验方法

制作尺寸为100mm×100mm×100mm的立方体试件，搅拌：将集料和70%的拌合水预搅拌1min，然后加入50%的胶结材料，继续搅拌1min，最后将剩余的50%胶结材料和30%的拌合水加入搅拌机 ，搅拌2min，整个过程共搅拌 4min；振动成型，振动时间为15s。

试件成型后，用湿布覆盖表面，在室温20±2℃，相对湿度大于50%的情况下，静放1～2昼夜，然后拆模并编号，放在温度为20 ±2℃，相对湿度为90%以上的标准养护室中养护。

2 透水混凝土的配合比设计

本文采用正交设计方法对碾压透水混凝土进行室内试验。通过选取水灰比、目标孔隙率和矿物掺合料各个配合比参数的三个水平，安排九组试验方案，测定透水混凝土的透水系数、28天抗压强度和抗折强度。试验的因素表、正交表和试验用的配合比表如表1、表2、表3。

3透水混凝土的透水性能分析

3.1 透水性能结果分析

对透水混凝土的计算孔隙率、透水系数、7天抗压强度和28天抗压强度进行了测定，试验的结果如表4。

按照正交试验的试验结果分析方法，以透水系数和计算孔隙率为指标对正交试验的各个因素进行了极差分析，分析的结果如表5：

由表5透水混凝土的正交试验结果分析表可得，以计算孔隙率为指标分析，得出影响透水混凝土计算孔隙率因素的重要性从主到次依次是：目标孔隙率、集料级配、粉煤灰掺量、水灰比；但是以透水系数为指标分析，得出影响透水混凝土透水系数因素的重要性从主到次依次是：目标孔隙率、粉煤灰掺量、集料级配、水灰比。

由图1可知，计算孔隙率、透水系数均随着目标孔隙率的增大而增大，计算的孔隙率与目标孔隙率基本上保持一致，目标孔隙率与透水混凝土的透水性能有良好的相关性。用目标孔隙率作为技术参数来进行配合比设计是可行的。

由图2可知，随着细集料比例的增加，计算孔隙率有减小的趋势，透水系数有增加的趋势。当采用单粒径集料时，混凝土的透水性能较好；随着集料中小粒径颗粒比例的增加，大颗粒间隙被填充，混凝土的孔隙率呈下降趋势；当小粒径集料比例进一步加大时，由于小颗粒对大颗粒的干涉作用将大颗粒拨开，混凝土的透水系数又逐渐增大。

由图3可知，随着粉煤灰掺量的增加，计算孔隙率减小，透水系数有增加的趋势。粉煤灰在早期的水化产物不多，填充空隙的能力差，宏观上则表现为计算孔隙率较大，透水性比较好。

由图4可知，随着水灰比的增加，计算孔隙率减小，透水系数有先减小后增加的趋势。在水灰比较小时，水泥浆少，填充的集料的孔隙少，试件的孔隙率会较大；但是随着水灰比的增加，水泥浆数量增加，填充的空隙会增加，形成的有效的孔隙率会减少，透水性能会有所下降；水灰比到一定值后，试件中自由水的数量会增加，导致形成连通的孔隙，透水性能又会增加。

4 结论

（1）以计算孔隙率为指标分析，得出影响透水混凝土计算孔隙率因素的重要性从主到次依次是：目标孔隙率、集料级配、粉煤灰掺量、水灰比；但是以透水系数为指标分析，得出影响透水混凝土透水系数因素的重要性从主到次依次是：目标孔隙率、粉煤灰掺量、集料级配、水灰比。

（2）计算孔隙率、透水系数均随着目标孔隙率的增大而增大，计算的孔隙率与目标孔隙率基本上保持一致，目标孔隙率与透水混凝土的透水性能有良好的相关性。用目标孔隙率作为技术参数来进行配合比设计是可行的。随着细集料比例的增加，计算孔隙率有减小的趋势，透水系数有增加的趋势；随着粉煤灰掺量的增加，计算孔隙率减小，透水系数有增加的趋势。随着水灰比的增加，计算孔隙率减小，透水系数有先减小后增加的趋势。

【参考文献】

[1]马学英，杨欣，吕兴国.透水混凝土的研究和应用[J].北京新奥混凝土有限公司，2009.

[2]陈正清.高强绿色环保透水混凝土的试验研究[J].北京城建混凝土有限公司， 2010.

[3]王瑞燕，吴国雄，郭鹏.路面透水水泥混凝土性能研究[J].重庆交通大学学报，2009.

[4]周黎军，付长红，赵忠兴.透水混凝土的研究[J].苏州交通工程集团有限公司，2009.

[责任编辑：薛俊歌]

【摘 要】透水混凝土是一种生态友好型混凝土，是经过特殊工艺制成的具有连续孔隙率的混凝土。它具有较高的强度和良好的透气、透水性。本文对其配合比设计和基本的物理力学性能进行了一系列的试验研究，利用体积法进行透水混凝土的配合比设计，通过以水灰比、目标孔隙率、集料级配和矿物掺合料为因数设计正交试验，获得了最佳配合比；最后对透水混凝土的透水性能进行分析。

【关键词】透水混凝土；正交试验；配合比设计；透水性

0 前言

透水混凝土是一种新型生态环保混凝土，能够与环境共生，是经过特殊工艺制成的具有连续孔隙的混凝土，既有一定的强度，又有一定的透气透水性。透水混凝土国外主要用于公园及住宅小区道路、人行道、广场、停车场等路面结构中。国内虽然还未出现统一合理的透水混凝土配合比设计方法，但是作为环境友好型生态混凝土环境负荷减少型的混凝土，透水混凝土在国内的研究开发利用也会逐渐受到越来越多的重视。

1 透水混凝土的试验方案

1.1 原材料选择

透水混凝土的强度与水泥的活性、品种、数量至关重要。所以，透水混凝土要求采用强度较高、混合材料掺量较少的水泥，本实验选用水泥标号在42.5级以上的水泥。

骨料粒径大小是根据透水混凝土结构的厚度和强度来决定，通常所选粒径不可以很大。粗骨料粒径较小时，颗粒间的接触点增多，透水混凝土的强度就会提高。骨料粒径愈小，骨料的比表面积愈大，需用的水泥浆数量增多，混凝土内的连通空隙就会被填充密实，透水性能降低。为保证透水性和一定的强度，选择的骨料粒径为：2.36mm-4.75mm和4.75 mm-9.5mm两类的骨料。

粉煤灰作为掺合料可以填充集料孔隙，增加混凝土密实度，取代部分水泥降低工程造价并改善混凝土的拌合物的施工和易性，减少离析。

采用一般清洁的饮用水。

1.2 试验方法

制作尺寸为100mm×100mm×100mm的立方体试件，搅拌：将集料和70%的拌合水预搅拌1min，然后加入50%的胶结材料，继续搅拌1min，最后将剩余的50%胶结材料和30%的拌合水加入搅拌机 ，搅拌2min，整个过程共搅拌 4min；振动成型，振动时间为15s。

试件成型后，用湿布覆盖表面，在室温20±2℃，相对湿度大于50%的情况下，静放1～2昼夜，然后拆模并编号，放在温度为20 ±2℃，相对湿度为90%以上的标准养护室中养护。

2 透水混凝土的配合比设计

本文采用正交设计方法对碾压透水混凝土进行室内试验。通过选取水灰比、目标孔隙率和矿物掺合料各个配合比参数的三个水平，安排九组试验方案，测定透水混凝土的透水系数、28天抗压强度和抗折强度。试验的因素表、正交表和试验用的配合比表如表1、表2、表3。

3透水混凝土的透水性能分析

3.1 透水性能结果分析

对透水混凝土的计算孔隙率、透水系数、7天抗压强度和28天抗压强度进行了测定，试验的结果如表4。

按照正交试验的试验结果分析方法，以透水系数和计算孔隙率为指标对正交试验的各个因素进行了极差分析，分析的结果如表5：

由表5透水混凝土的正交试验结果分析表可得，以计算孔隙率为指标分析，得出影响透水混凝土计算孔隙率因素的重要性从主到次依次是：目标孔隙率、集料级配、粉煤灰掺量、水灰比；但是以透水系数为指标分析，得出影响透水混凝土透水系数因素的重要性从主到次依次是：目标孔隙率、粉煤灰掺量、集料级配、水灰比。

由图1可知，计算孔隙率、透水系数均随着目标孔隙率的增大而增大，计算的孔隙率与目标孔隙率基本上保持一致，目标孔隙率与透水混凝土的透水性能有良好的相关性。用目标孔隙率作为技术参数来进行配合比设计是可行的。

由图2可知，随着细集料比例的增加，计算孔隙率有减小的趋势，透水系数有增加的趋势。当采用单粒径集料时，混凝土的透水性能较好；随着集料中小粒径颗粒比例的增加，大颗粒间隙被填充，混凝土的孔隙率呈下降趋势；当小粒径集料比例进一步加大时，由于小颗粒对大颗粒的干涉作用将大颗粒拨开，混凝土的透水系数又逐渐增大。

由图3可知，随着粉煤灰掺量的增加，计算孔隙率减小，透水系数有增加的趋势。粉煤灰在早期的水化产物不多，填充空隙的能力差，宏观上则表现为计算孔隙率较大，透水性比较好。

由图4可知，随着水灰比的增加，计算孔隙率减小，透水系数有先减小后增加的趋势。在水灰比较小时，水泥浆少，填充的集料的孔隙少，试件的孔隙率会较大；但是随着水灰比的增加，水泥浆数量增加，填充的空隙会增加，形成的有效的孔隙率会减少，透水性能会有所下降；水灰比到一定值后，试件中自由水的数量会增加，导致形成连通的孔隙，透水性能又会增加。

4 结论

（1）以计算孔隙率为指标分析，得出影响透水混凝土计算孔隙率因素的重要性从主到次依次是：目标孔隙率、集料级配、粉煤灰掺量、水灰比；但是以透水系数为指标分析，得出影响透水混凝土透水系数因素的重要性从主到次依次是：目标孔隙率、粉煤灰掺量、集料级配、水灰比。

（2）计算孔隙率、透水系数均随着目标孔隙率的增大而增大，计算的孔隙率与目标孔隙率基本上保持一致，目标孔隙率与透水混凝土的透水性能有良好的相关性。用目标孔隙率作为技术参数来进行配合比设计是可行的。随着细集料比例的增加，计算孔隙率有减小的趋势，透水系数有增加的趋势；随着粉煤灰掺量的增加，计算孔隙率减小，透水系数有增加的趋势。随着水灰比的增加，计算孔隙率减小，透水系数有先减小后增加的趋势。

【参考文献】

[1]马学英，杨欣，吕兴国.透水混凝土的研究和应用[J].北京新奥混凝土有限公司，2009.

[2]陈正清.高强绿色环保透水混凝土的试验研究[J].北京城建混凝土有限公司， 2010.

[3]王瑞燕，吴国雄，郭鹏.路面透水水泥混凝土性能研究[J].重庆交通大学学报，2009.

[4]周黎军，付长红，赵忠兴.透水混凝土的研究[J].苏州交通工程集团有限公司，2009.

[责任编辑：薛俊歌]