透水混凝土性能影响因素研究

王俊峰

摘要：透水混凝土具有透气、透水、吸声降噪、净化水体、改善地表土壤的生态环境、缓解地表径流和城市热岛效应等优良的使用性能。透水混凝土的推广使用离不开对其性能影响因素的深入研究。本文就透水混凝土的水灰比、胶结材料、粒径、尺寸效应、搅拌方法及成型方法等性能影响因素进行总结，旨在为我国在透水混凝土方面的理论研究与工程应用提供参考。

关键词：透水混凝土;水灰比;粒径;影响因素

透水混凝土又称无砂混凝土，因其结构中存在大量连通孔隙，与普通混凝土相比，具有透气、透水、吸声降噪、净化水体、改善地表土壤的生态环境、缓解地表径流和城市热岛效应等优良的使用性能。

透水混凝土的性能对其推广应用有着重要影响。因此，本研究就透水混凝土的水灰比、胶结材料、粒径、尺寸效应、搅拌方法及成型方法等性能影响因素进行总结，旨在为我国在透水混凝土方面的理论研究与工程应用提供参考。

1 透水混凝土性能影响因素

1.1 水灰比的影响

水灰比是影响透水混凝土强度和透水性的一个非常重要的因素。无砂透水混凝土的水灰比介于0.25～0.40之间，一般是随着水泥用量的增加而减少，只在一个较小范围内波动。

张巨松研究后认为随着水灰比的增加，透水混凝土的强度先增大后趋于平缓，透水系数则一直减小。孟宏睿研究后认为无砂透水混凝土的透水性在灰骨比一定的情况下，随水灰比的增大，透水系数增大，且粒径小的比粒径大的混凝土的透水系数略高。

1.2 胶结材料的影响

同等条件下，透水混凝土强度随着水泥石强度的增加而提高。与普通混凝土相似，透水混凝土形成强度主要靠胶结材料的强度。胶结材料强度增加，透水混凝土的强度当然随之增大。

1.3 粒径的影响

集料是透水混凝土的结构骨架。集料粒径是决定透水混凝土性能的主要因素之一，对透水混凝土的强度有较大影响，但对透水系数并无显著影响，即不同粒径制备的透水混凝土的透水系数无明显变化。

透水混凝土不含或少含细集料，基本上由粗集料堆积而成，粗集料的级配将直接决定其强度。粗集料的粒径越大，其孔隙率越高，配制的透水混凝土强度越低。一般用作细集料的细砂可填充透水混凝土中的空隙，随着砂率的增大，透水混凝土的强度也随之增大，但砂率必须控制在合适范围，否则会降低透水性。

1.4 尺寸效应的影响

抗压强度作为混凝土的重要力学性能之一，它关系到混凝土结构的承载力和耐久性，尺寸效应是影响上述性能的重要因素。对于普通混凝土，尺寸效应问题的研究已有明确结论，而对于透水混凝土，尺寸效应的研究较少。

曾伟做试验采用3种尺寸立方体试模成型，尺寸边长分别100mm、150mm和200mm，每个配合比，每一种试块成型10组，孔隙率分别为10%、15%和20%。研究发现，在试块边缘向中心大约1.Ocm范围内存在薄弱区域，无法和试块整体起到承载作用。对于外层的薄弱区域，一般取粒径的2/3作为边长，因此需通过计算取有效面积再进行试件的强度计算。取有效面积进行强度计算后，透水混凝土试块的强度随尺寸的增大呈现近似于线性减小的趋势，类似于普通混凝土的尺寸效应情况。透水混凝土各尺寸间的强度关系与普通混凝土的情况有着明显的区别。对于10%和15%孔隙率的试块，呈现出边长150mm的试块与边长200mm试块的强度比要远大于边长150mm试块与边长100mm试块的强度比，这种差别大于20%孔隙率试块的同类差别。

徐德飞做试验研究后认为，随着尺寸的增大，透水混凝土立方抗压强度、劈裂强度呈下降趋势。小粒径骨料配制的透水混凝土，尺寸效应对不同孔隙率的混凝土强度均有较明显的影响，对于大粒径骨料，尺寸效应对低孔隙率的混凝土强度影响较大。

1.5 搅拌方法的影响

一种是参照普通混凝土的成型方法，称为常规方法或一次投料法，即集料、水泥、水、外加剂等一起加入搅拌机内，共同搅拌4min;另一种是根据透水混凝土特点设计的搅拌方法，称为集料表面包裹法，即先将100%的集料和70%的拌和水预先搅拌1min，然后加入50%的水泥（若使用外加剂，此时全部加入），继续搅拌1min，最后将剩余的50%水泥和30%的拌和水加入搅拌机，搅拌2min，整个搅拌过程共4 min。集料表面包裹法制备的透水混凝土无论是强度还是透水系数都优于常规搅拌方法。

1.6 成型方法的影响

成型工艺对于透水混凝土的性能至关重要，成型工艺有多种，例如：控制压力成型;控制贯入量成型;振动台成型;上置式振动成型;重型击实成型;插捣成型。徐仁崇研究了4种成型方法对透水混凝土抗压强度及透水系数的影响。结果表明：随着振动时间和成型压力的增加，透水混凝土的抗压强度先增大后减小，而透水系数则逐渐降低;插捣成型法可以使透水混凝土获得较高的透水系数但抗压强度较低;振压成型法可以使透水混凝土获得较优的抗压强度及透水性能;压力成型法和振压成型法可以作为透水混凝土实验室配合比成型方法。透水混凝土路面的施工方法及施工机械的参数选择应根据试验确定。

2 结语

（1）水灰比是影响透水混凝土强度和透水性的一个非常重要的因素，但具体影响结果还不统一，需进一步研究。

（2）透水混凝土的强度随胶结材料强度增加而增大。

（3）集料粒径是决定透水混凝土性能的主要因素之一，对透水混凝土的强度有较大影响，但对透水系数并无显著影响。

（4）随着尺寸的增大，透水混凝土的抗压强度、劈裂强度呈下降趋势。

（5）集料表面包裹法制備的透水混凝土其强度和透水系数都优于常规搅拌方法。

（6）随着振动时间和成型压力的增加，透水混凝土的抗压强度先增大后减小，而透水系数则逐渐降低;振压成型法可以使透水混凝土获得较优的抗压强度及透水性能。

参考文献：

[1] 王啸夫，赵明.透水混凝土性能及构造调控研究[J].山西建筑，2016（27）.

[2] 张巨松，张添华，宋东升，等.影响透水混凝土强度的因素探讨[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版），2006（05）.

[3] 孟宏睿，徐建国，陈丽红，等.无砂透水混凝土的试验研究[J].混凝土与水泥制品，2004（02）.

[4]曾伟，石云兴，彭小芹.透水混凝土尺寸效应的试验研究[J].混凝土，2007，（5）：15-18.

[5] 徐德飞.孔隙率和尺寸效应对透水混凝土力学性能的影响研究[J].商品混凝土，2017（27）.

[6] 徐仁崇，桂苗苗，龚明子等.不同成型方法对透水混凝土性能的影响研究[J].混凝土，2011（11）.

（作者单位：西昌学院土木与水利工程学院）