透水混凝土的力学性能的影响因素

朱站 樊旭 杨亮

摘要：透水混凝土是由水泥、粗骨料、外加剂和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，由粗骨料表面包覆薄层水泥浆相互粘结，而形成孔穴均布的蜂窝状结构，故其具有透水、透气和重量轻的特点。本文主要对透水混凝土的概念进行介绍，并对其优缺点、现状、发展趋势、性能的影响因素等进行探讨，以期为透水混凝土在实际应用中发挥更优良的作用提供帮助。

关键词：透水混凝土;试验方法;现状;性能;影响因素

目前世界上使用的道路材料仍以普通混凝土为主，普通混凝土道路具有刚度大、承载能力强、耐久性强、耐高温、耐候性优良等优点。但是普通混凝土路面的缺点也日益显现出来：同等平整度舒适性较低、板体性强、对基层的抗冲刷性要求高、混凝土板块刚性大、不适应大沉降量、容易形成路面积水等等。因此，很多国家致力于开发使用能够有效应对原城市道路路面缺陷的新型道路材料，透水混凝土便是其中的一种，它的主要作用为使雨水通过路面流人地下从而补充地下水、缓解城市地下水位下降的问题。

相比于普通材料，透水混凝土具有高孔隙率、高透水性、粗骨料配比高的优点，并且更加环保、优良。自2012年4月“海绵城市”的概念被提出并正式被推广建设之后，透水混凝土便广泛应用于海绵城市的建设之中。透水混凝土道路既美观且实用，可满足近年来海绵城市建设的发展趋势，以及节约水资源、保护城市绿化的生态要求。

但凡事总有两面性，透水混凝土也有一些问题尚未解决：因为孔隙率高，透水混凝土的强度自然会低，故而透水混凝土不能用于机动车道路上，只能用在一些可变荷载小的人行道，自行车道或者地坪，所以强度低这个缺点缩小了它的应用范围。透水混凝土路面造价过高，面层的单位造价是普通混凝土的2-4倍，且长期使用时表面容易出现开裂现象，后期维护频率高，大范围应用透水混凝土从经济方面来说便不可取。透水混凝土路面的性能受温度影响较为严重，温度升高时容易软化流淌，对其透水性及抗压强度均有不利影响。并且维护成本比较高，透水混凝土的孔隙率需要保持在20%-25%以上才可以保证具有优良的透水性能，且透水混凝土孔隙中极易积攒灰尘等杂质，需要隔一段时间清洗一次。现阶段透水混凝土还处于起步状态，各地区应用领域很少，因此它缺少国家标准。而没有标准，其施工工艺以及质量和后期维护就没有保障，这也是透水混凝土目前面临的的一个囧境。

综合来看，降低生产成本、增强抗老化性和热稳定性、完善后期维护体系是透水混凝土接下来一段时间的发展趋势。同时，从更长远的眼光来看，透水混凝土的发展遵循生态性、科技性、美观性的总趋势，生态性是指透水混凝土在选材、制作、使用中都遵循环保、可持续发展、可回收再利用的原则;科技性是指在未来的研究中，除了要注重其功能性的研究外，也要更加注重对透水性材料科技性的注入，例如增加透水混凝土路面的自我检测、自我预警、自我清洁等功能;美观性即是让人看着赏心悦目，有放松身心的作用。

目前国内通用的透水混凝土拌合物工作性试验方法主要有目测法、密度法、旋转压实法、富余浆量法等。密度法简单易行，可在一定程度上评价透水混凝土的工作性;旋转压实仪法可精确模拟现场各种压实状态，但设备庞大，并不适用于現场试验;富余浆量法所需设备简单易得，但是富余浆量比公式是通过免振捣透水混凝土的相关试验得到的，而免振捣透水混凝土的水灰比、浆集比与普通透水混凝土之间的差异非常大，因此在用于普通混凝土的工作性评价时，需重新考察各参数的影响程度，得到适用于普通透水混凝土的富余浆量比回归公式。强度试验方法与普通混凝土试验方法相同，可参照规范。透水混凝土孔隙率试验方法主要有排水法、灌水法和图像分析法等。测定透水混凝土透水系数的试验方法分为室内实验法和现场实验法。

本课题主要探究骨料、水灰比、砂率、孔隙率等在不同条件下对透水混凝土的力学性能的影响。

骨料是透水混凝土主要组成成分之一，也是决定其透水性能的关键因素。当采用细骨料时，单位体积内骨料颗粒数目增多，与水泥浆接触面积增大，内部更加密实，使得透水混凝土抗压强度增大、透水性降低。当采用粗骨料时，粗骨料之间间距增大，提高了孔隙率，骨料与水泥浆的接触面积减小，降低了抗压强度。总体上来说，随着骨料的颗粒粒径越大，透水混凝土的透水性增强，抗压强度降低。

实验证明，随着水灰比的增大，透水混凝土的抗压强度呈开口向上的抛物线趋势，而透水系数会一直减小。将抗压强度最高值时对应的水灰比称为最佳水灰比，在最佳水灰比之前，水灰比较小，和易性差，粗骨料与水泥浆无法充分混合，混凝土的空隙增大，抗压强度变低;当超过最佳水灰比之后，混凝土中浆体增多，流动性大大增加，抗压强度随之降低。随着水灰比的增大，透水混凝土中的水泥浆越来越多，水泥浆包裹骨料颗粒越来越充分，透水混凝土中的间隙越来越小，导致其透水性越来越差。

由实验可知，随着砂率的增大，透水混凝土的抗压强度、抗折强度均逐渐增大，而透水系数和孔隙率则逐渐降低。

透水混凝土完成其透水功能所依靠的便是其内部极多的孔隙。而满足强度标准的前提是其内部完全密实，透水混凝土的孔隙率越高，其抗压强度越低。

经过分析，透水混凝具有独特的透水性、保水性等优点，有效克服了我国城市化发展进程中城市建设遇到的一系列问题。但透水混凝土低强、易老化开裂等不足也限制了它的广泛应用。随着当前“海绵城市”的建设，透水混凝土的大范围应用与进一步发展已不可避免，期待更加完善的透水混凝土能早日应用到实际建设中。