透水混凝土性能与工程应用研究

2020-11-27王帅

建材发展导向 2020年11期

王帅

（山西西山金信建筑有限公司，山西古交 030020）

透水混凝土的应用尚属于起步阶段，但由于透水混凝土铺装面有利于解决城市内涝和热岛效应，保护生态环境及水资源的持续利用，其应用场合可以现场拌制或集中供应，应用范围也超过透水砖、透水沥青铺面，因此透水混凝土在未来的城市建设中具有更广阔的前景。

1 透水混凝土特点

透水混凝土起源于欧美、日本等国家，是针对原城市道路、广场及景观的路面缺陷而开发使用的一种能让雨水流入地下，补充地下水，缓解城市的地下水位急剧下降等城市环境问题的材料。透水混凝土具有透气、透水和重量较轻等特性，其特点主要是：1）采用接近单一粒径或均匀连续级配、断级配粗骨料为骨架，细骨料则少量或完全没有；2）胶凝材料作为骨料形成骨架的表面的粘结层，其未完全填充颗粒间的空隙，形成多孔混凝土结构；3）结构破坏主要是颗粒间的粘结破坏，因此在一定的孔隙率下，增加粘结数量及面积是提高透水混凝土强度的关键；4）强度与透水性之间相互影响、密切相关。

2 透水性路面的作用

1）雨水渗透作用。通过透水性路面可保证自然下落的雨水直接下渗到地表，缓解城市排水系统的压力；2）减小热岛效应。水的比热容相对较大，在蒸发过程中，水将会吸收大量热量，同时，也会将部分路面表层的热量带走。夏季高温时节，相比传统沥青混凝土路面，透水沥青混凝土路面温度更低；3）降低路面径流污染。一般情况下，透水路面都会与海绵生态植草沟等一起设置，当径流水从其流过时，很大程度上将大幅降低路面径流污染，起到净化水体的作用。

3 透水混凝土的应用现状

主要是因为透水混凝土材料在性质上属于半脆性材料范畴，在多方面荷载作用力的影响下，孔隙尖端的应力会愈加集中且表现明显，容易造成裂纹破坏问题或者拓展问题，进而引发严重的路面开裂现象。与此同时，透水水泥混凝土在应用钢筋问题的过程中容易出现明显的锈蚀问题，因此相较于普通水泥混凝土路面，其抗荷载能力较弱。

4 透水混凝土性能的影响因素

4.1 水胶比对透水混凝土性能的影响

在骨料粒径、胶骨比相同的条件下，透水混凝土的强度均随水胶比的减小出现先增加后减小的现象，说明透水混凝土存在一个最佳水胶比。透水混凝土如果水胶比过大，坍落度过大，则强度必然受影响，同时混凝土在自重和振动作用下浆体与骨料分离，在混凝土底部易形成致密的胶浆层，影响混凝土的透水性。反之，如果水胶比过小，透水混凝土会因和易性差而搅拌不均匀、骨料表面浆料包裹不完全，颗粒间的粘结效果差，从而影响混凝土强度。同时水胶比较低时易结团而堵塞孔隙，从而影响混凝土的透水性。

4.2 外加剂对透水混凝土性能的影响

透水混凝土除应达到设计要求的强度、透水性、耐久性等指标外，在施工前尚应满足一定的工作性。一般来说需具备以下几点：1）缓凝性，保持运输过程中及施工过程中的工作性能；2）振捣后获得一定的密实性，且没有浆体流至混凝土底部堵塞混凝土透水通道。为达到以上要求，需通过特殊的外加剂进行调节，而目前并无透水混凝土的专用外加剂，实际工程中多用普通混凝土外加剂代替，从而造成透水混凝土和易性差、凝结时间过快，不易卸料，耐久性差、后期强度低、工作性能差等问题，给生产及施工人员带来诸多不便。而透水混凝土为达到其性能，其外加剂组份中应包含减水剂、缓凝剂、粘度改性剂和引气剂，以达到减水、缓凝、粘度改善的功能。目前常用的是聚羧酸类外加剂的基础上添加增强料，增强料分有机和无机，也不局限于几种，只要达到预定的效果就可。常见的有添加5% ～25%的一些高分子复合聚合物来改善粘度，提高透水混凝土的密实性、保水性，减少浆体流失，防止早凝，便于卸料。如非反应型的：丙烯酸酯乳液、聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素醚等；反应型的：环氧树脂和不饱和聚酯树脂等。采用聚合物作为添加料时能使胶凝材料浆体与骨料柔性有效粘结，同时又能保证填满骨料之间的间隙。

4.3 骨料的影响

由于透水混凝土需要同时具备透水的性能以及保证一定的强度，所以选用的骨料种类和粒径必须考虑到这两者之间的平衡关系。研究表明，透水混凝土在制备中使用颗粒较小的单一级配骨料效果较好［5］。而骨料粒径的大小会直接影响透水混凝土结构内部的孔隙，往往粒径小的骨料堆积形成的孔隙小于大粒径骨料。从抗压强度上来看，则是小粒径骨料有更好的表现，从结构上来看，一定体积内的透水混凝土，使用小粒径骨料的颗粒数量必然要比使用大粒径骨料要多，因此，骨料间的接触点数量和面积都会更多。