不同胶凝体、骨料对透水混凝土的透水系数和抗压强度的影响①

刘宁宁，陈征征

(宿州学院资源与土木工程学院,安徽 宿州 234000)

0 引 言

由于现在城市路面普遍由透水性不好的一些混凝土铺设而成，由此产生了各种生活与环境问题，所以需要对此领域做进一步研究从而解决现有问题。由于路面透水性不好而造成的生活问题，透水混凝土目前是该领域的最优解。按性能分，透水混凝土分为多个类型，分别应用于生活中的各个方面，从透混凝土的组成成分和配合比研究了透水混凝土的性能。国内对此也得到了一些研究成果，刘明乐[1]研究结果表明在中等大小粒径境况下参杂一些粒径较小的颗粒时，透水混凝土的整体性能处于最佳状态;刘军[2]分析研究了透水混凝土每个水灰比情况下，混凝土的整体性能数值，从而得出性能与水灰比之间存在的关系；孙宏友[3]不仅得出了关于影响透水混凝土性能的主次因素，也得出了最佳配合比；黄国阳[4]得出了透水混凝土整体性能最佳时，水灰比与骨料的范围取值；陈代果[5]结果表明:利用体积法配制出混凝土的实际孔隙率与所设计的孔隙率差别不大；透水性能由孔隙率所决定的，随着孔隙率的上升，透水性能逐渐增大，力学性能随之减下；随着水灰比的增加，透水性能逐渐减小，力学性能先曾后减，在0.31达到最佳值；凌天清[6]得到了影响透水混凝土整体性能的主次因素分别是空隙率(主要取决于骨料粒径)、其次是骨料的级配分布、与水灰比的关系最小。本文以胶凝材料、骨料和水灰比为主，不加入其它通过试验、分析数据，研究了透水混凝土的性能与胶凝体和骨料以及水灰比的影响。

1 试 验

1.1 原材料

骨料分为下表三种，物理参数如下表表1：

表1 骨料物理性能一览表

胶凝材料分为“南海牌”PO.42.5 的水泥和树脂，物理性能如下表表2、表3：

表2 水泥性能一览表

表3 树脂物理性质一览表

1.2 配合比

1.2.1 水泥胶凝透水混凝土配合比设计

采用体积法进行配合比设计，将水灰比作为变量 ，将水灰比的大小控制在0.25-0.40之间，计算出透水混凝土的其它物质含量，计算出的配合比如下表表4所示：

表4 每立方米透水混凝土配合比

1.2.2 树脂胶凝透水混凝土配合比设计

本实验采取试配的方式，将树脂作为胶凝体的混凝土配置成——树脂可以均匀覆盖在骨料接触面即可，同时保证其它材料用量保证不变，配合比如下表5所示：

表5 每立方米透水混凝土试配配合比

1.3 试验方案

1.3.1 试件制作与养护

试件制作与养护如下图图1所示：

1.3.2 抗压性能试验

抗压性能试验要点如下图图2所示：

图1 试件制作与养护流程图

图2 抗压性能试验流程图

1.3.3 透水混凝土系数试验

本文的渗透系数测量方法参照标准 JC/T 945-2005，使用规范所要求的变水头法进行测量。

2 实验结果与分析

2.1 试验结果

表6 水泥胶凝时不同水灰比时情况下透水混凝土的透水系数和抗压强度

表7 在不同胶凝材料情况下不同骨料时透水混凝土的透水系数和抗压强度

图3 不同水灰比与透水系数的关系

图4 不同水灰比与抗压强度的关系

2.2 结果分析

由图3、图4可知，混凝土的整体性能都因水灰比的上调而下降。这是因为水灰比增大导致了胶凝体变多，堵塞了孔隙率，使其变小，进而影响了透水系数；并且由于混凝土的强度主要来源于骨料，水灰比的增大，减小了骨料的用量，就导致了整体强度的降低。

图5 不同骨料类型与混凝土透水系数的关系

由图5可知：

(1)当胶凝材料相同时，轻质骨料的透水性能最好，次之是高强陶粒，最差的是碎石。其中的原因主要是因为透水性能主要取决于孔隙率，而孔隙率取决于骨料粒径，因为实验中粒径的选取大小排序是：轻质陶粒、高强陶粒、碎石，所以出现了这种试验结果；

(2)树脂胶结比水泥胶结的透水性能好。这是因为孔隙率直接控制着透水系数，水泥不仅存在与骨料表面，还可以填充骨粒间的间隙但是树脂因其是有机物所具备的流动性，并且骨颗粒之间的缝隙不存在树脂胶凝剂；

图6 不同骨料类型与混凝土抗压强度的关系

由图6可知：

(1)当胶结材料相同时，高强陶粒作为骨料的抗压强度最高，次之是碎石，最后是轻质陶粒，其中的主要原因是当混凝土的胶结材料相同时，混凝土的力学性能主要是骨料提供，骨料的力学性能就直接决定了混凝土的力学性能，而实验中所采用的骨料强度从强到弱依次是：高强陶粒、碎石、轻质陶粒，所以才产生了这种试验结果；

(2)当骨料相同时，水泥胶结的试件力学性能明显比树脂胶结而成的试件高，这是因为水泥经过28d凝固后,水泥本身就具有一定的抗压性能，由此增加了透水混凝土的抗压强度。

3 结 论

1、当胶凝材料是水泥时，混凝土的整体性能都因水灰比的上调而下降；

2、当其他材料相同时，与树脂作为胶凝材料相比，水泥作为胶凝材料时，透水性能较差，但力学性能较好；

3、当使用同一种材料作为胶凝体时，高强陶粒作为骨料时，力学性能最佳，次之是碎石骨料，最差的是轻质陶粒；

4、当使用同一种材料作为胶凝体时，轻质陶粒作为骨料时，透水性能最好，随之是高强陶粒，然后是碎石骨料；

5、对于透水系数和抗压强度，轻质骨料强度非常小，而透水性能非常好，所以对于抗压强度要求不高而透水性能要求很高的地方可使用轻质陶粒作为骨料，例如排水暗沟的填充。