多孔透水性混凝土的研制及性能测试研究

夏 日 张健雄 孙志祥 王徐亮 多 凯 冯 浩 张圣菊

(江苏科技大学土木工程与建筑学院，江苏 镇江 212003)



多孔透水性混凝土的研制及性能测试研究

夏 日 张健雄 孙志祥 王徐亮 多 凯 冯 浩 张圣菊

(江苏科技大学土木工程与建筑学院，江苏 镇江 212003)

通过掺入不同种类的粗骨料，改变多孔混凝土的配合比，监测了所配制多孔混凝土的抗压强度、有效孔隙率及透水性等指标，研究结果表明，使用大粒径碎石作为骨料时，孔隙率高、透水性好，但是抗压强度十分低；使用陶粒作为骨料时抗压强度也比较低，透水性最强；使用小粒径碎石作为骨料，抗压强度较高，透水性中等。

多孔混凝土，孔隙率，透水性，抗压强度

0 引言

20世纪50年代，日本就研制出了多孔透水性混凝土。随后，由于其具有多重环境效益(吸音降噪、补充地下水、防止水土流失等)，多孔混凝土在日本和欧美得到了广泛的应用。近年来，多孔混凝土在国内部分地区也有一些应用，但仅仅只是处于试探阶段。多孔透水性混凝土主要是由粗集料、水泥、水以及外加剂拌和而成，与普通混凝土相比具有碱性低，孔隙率高以及成本低的特点。在承载要求较低的情况下，例如园林景观道路，人行道或是城市广场都非常适合采用多孔透水性混凝土。

由于需要较大的孔隙率，多孔混凝土拌和时不使用细骨料，这对于混凝土强度的达标造成了一定的阻碍。因而多孔混凝土的配比，骨料的级配对于其强度的大小起到了至关重要的作用，为此本文通过对比实验研究了不同配比、不同骨料级配、不同材质的骨料对于多孔混凝土强度、透水率的影响。

1 实验用原材料及配合比设计

1.1 原材料

1)水泥。

采用鹤林牌32.5复合硅酸盐水泥，其他性能指标测试结果如表1，表2所示。

表1 水泥技术指标

表2 水泥指标测试结果 MPa

2)骨料。

骨料选用两种不同材料，分别是天然碎石和用于培植花草的陶粒。碎石为镇江当地炸山所得石灰岩碎块。有关技术指标见表3和表4。

3)外加剂及粉煤灰。

外加剂：采用江苏特密斯混凝土外加剂有限公司生产的液体聚羧酸系高效减水剂(固含量约40%)，减水率在30%以上。掺量范围为0.5%～1.5%。

粉煤灰：采用Ⅱ级粉煤灰，表观密度2.3 g/cm3，掺量20%～55%。

表3 碎石的相关技术指标

表4 陶粒的相关技术指标

1.2 多孔透水性混凝土的配合比设计

表5 多孔透水性混凝土基本配比(3×150 mm×150 mm×150 mm)

通过查阅资料，拟定了多孔透水性混凝土的配合比，如表5所示。然后不断尝试粉煤灰与减水剂的加入，改变配比来达到预想的效果，即胶结材料大部分包裹在骨料表面，为骨料的粘结点提供胶结力，使试件的抗压强度与孔隙率都达到理想的要求。最终我们确定了另两组不同的配合比，在石子组又分为粒径在8 mm～16 mm之间和16 mm～25 mm之间这两种情况，如表6，表7所示。

表6 多孔透水性混凝土实验配合比(3×150 mm×150 mm×150 mm)(一)

2 测试多孔混凝土试件强度及透水率的方法

2.1 测抗压强度的方法

表7 多孔透水性混凝土实验配合比(3×150 mm×150 mm×150 mm)(二)

采用压力测试机，其型号为NYL-2000D。标准大小的试块保养7 d，14 d，28 d后，每次每小组拿出一个试块测出其承受的最大压力。

获得数据后即可以根据公式算出试块的抗压强度：

f=F×1 000/s。

式中：f——所测多孔透水性混凝土试块的抗压强度，MPa；

F——所测多孔透水性混凝土试块承受的最大压力，kN；

s——所测多孔透水性混凝土试块受压面积(150 mm×150 mm。

2.2 测有效孔隙率的方法

对多孔混凝土试块透水性有决定性影响的就是有效孔隙率。本次实验是用密封法测量试块的有效孔隙率。密封法是先把试块浸水24 h后，用保鲜带与胶布将其在水中密封，并称量其质量m2，随后拆封让正方体每个面都朝下晾干5 min，再放入60 ℃的烘箱中烘24 h，称出其质量m1。

按照下式计算出有效孔隙率：

n=(m2-m1)/Vρ×100%。

式中：m2——试块浸水24 h后密封测得的质量，g；

m1——试块从水中取出，在60 ℃的烘箱中烘24 h后的质量，g；

V——试块的体积，cm3；

ρ——水的密度，g/cm3。

3 实验结果及分析

3.1 试件抗压强度的影响因素

由于本次试验所用三种集料所制试件的配合比是相同的，所以我们将通过对三种集料的实验数据分析找出配合比对试件抗压强度的影响规律。

实验所用三组配比的粉煤灰比例逐渐增加，至于减水剂的用量第一组与第三组都是占水泥粉煤灰总质量的0.5%，第二组是占水泥粉煤灰总质量的1.0%。

抗压强度数据见图1。

3.2 试块孔隙率的影响因素

由上述实验方法测得的孔隙率数据见图2。

很容易发现减水剂用量的增加不但会减小试件抗压强度，还会降低孔隙率。

比较大粒径和小粒径组，大粒径的有效孔隙率比小粒径大，但

由于第二组减水剂剂量有所增加，减小了水泥的胶结力，对表面相对光滑的大粒径骨料影响较大。

比较陶粒和小粒径组，无论平均值还是中值，多孔陶粒所制多孔透水性混凝土试件的有效孔隙率都大于细骨粒。陶粒与细骨粒的粒径近似，在配比相同的情况下，孔隙率应该相差不大，但由于多孔陶粒本身具有孔隙，这就大大提升了试件的有效孔隙率。

4 结语

1)当使用陶粒作为骨料时，所制得的混凝土抗压强度很低，但是孔隙率很高，具有极强的透水性；

当使用大粒径碎石作为骨料时，混凝土抗压强度较陶粒而言稍有提高，但是孔隙率下降，透水性下降；

当使用小粒径碎石作为骨料时，抗压强度较前两种有很大的提高，但是孔隙率降低，透水性不如前两者好。

2)当减水剂的使用量增加时，会减少混凝土的孔隙率，降低透水性；同时也降低抗压强度。

[1] 刘小康,高建明,吉伯海.粗集料级配对多孔混凝土性能的影响研究[J].混凝土与水泥制品，2005(5):11-13.

[2] 郑木莲,陈拴发,王崇涛.多孔混凝土的强度特性[J].长安大学学报(自然科学版),2006(7):20-25.

[3] 王 智,钱觉时,张朝辉,等.多孔混凝土配合比设计方法初探[J].重庆建筑大学学报,2008,30(3):121-124.

[4] 张朝辉.多孔植被混凝土研究[D].重庆：重庆大学,2006.

[5] 徐荣进，霍延凯，宋四海，等.陶粒多孔混凝土的制备及其性能试验研究[J].混凝土，2014(7)：149-151.

Research and performance test of permeable porous concrete

Xia Ri Zhang Jianxiong Sun Zhixiang Wang Xuliang Duo Kai Feng Hao Zhang Shengju

(CollegeofCivilEngineeringandArchitecture,JiangsuUniversityofScienceandTechnique,Zhenjiang212003,China)

According to the mixing with various types of coarse aggregates, the paper changes the proportional ratio of the porous concrete, supervises the compressive strength of the concrete, effective porous ratio, and permeability, proves by the result that the aggregate with large-diameter gravel has better permeable porous capacity with lower compressive strength， that the aggregate with the ceramic has lower compressive strength with better permeability, that the aggregate with small-diameter gravel has better compressive strength with medium permeability.

porous concrete, porous ratio, permeability, compressive strength

1009-6825(2016)20-0107-02

2016-05-04

夏 日(1994- )，男，在读本科生； 张健雄(1993- )，男，在读本科生； 孙志祥(1994- )，男，在读本科生；

TU528

A

王徐亮(1993- )，男，在读本科生； 多 凯(1993- )，男，在读本科生； 冯 浩(1994- )，男，在读本科生；

张圣菊(1977- )，女，讲师