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【来 源】 《科技展望》 2017年第7期P27-28页
【关 键 字】 透水混凝土 透水系数 孔隙率 再生骨料
【摘 要】 本文介绍了一种新型材料透水混凝土,研究了在水灰比为0.28的条件下,其各材料用量以及混凝土的强度,通过对其孔隙率,透水系数的测定来确定一种最优配合比,另外在节约环保的方面考虑,选出粒径最优的一组透水混凝土,加入再生骨料进行一系列的实验测定,发现当替代率为50%,制备材料的抗压性,透水性达到最优。
随着科技的不断进步，人生活水平的不断提高，社会对于透水混凝土的透水性能的要求也日益提高[1]，因此，人们开始探究不同的水灰比、骨料的粗细、再生骨料的运用对于透水系数的影响来进一步确定一个最佳的配合比[2]。以此制作一种强度最好、透水性最优的透水混凝土，应用于道路，有利排除雨天道路排水，使这种材料更绿色，性能更好的建筑材料逐步融入让人们的现代生活，为人类的可持续发展做出更大的贡献[3]。
1实验参数的设计与选取
透水混凝土的组成和设计应同时满足透水性能和强度要求，其配合比也应满足此两点要求。到目前为止，还没有成熟的透水混凝土配合比计算方法，依据透水混凝土所要求的透水性能和结构特征，可以认为1m3耐混凝土的表观体积由骨料堆积而成。因此，配合比设计原则是将骨料颗粒表面用水泥浆包裹，并将骨料互相赫结起来，形成一个整体,具有一定的强度和透水性能。不需要将骨料之间的空隙填充密实[4]。1m3耐混凝土的重量应为骨料的紧密堆积密度和单方水泥用量及用水量之和，在1600～2100kg/m3的范围之内，由此初步确定透水混凝土的配合比。根据临沂市的降雨情况和路面情况，选取合适的透水率。
根据已确定好的水灰比，利用以下公式计算水泥用量：
(1)
(2)
WW=WJ-WC
(3)
2实验方法
2.1抗压强度
试件模型尺寸:10mm×10mm×10mm
(1)将准备好的石子骨料和30%的水预搅拌10秒，使石子表面充分润湿增强其与水泥的粘合性，增强其抗压性能。
(2)然后加入P.O42.5水泥和剩下的水继续搅拌2分钟，搅拌完成后倒出，清洁模具，刷油装填透水混凝土。
(3)24小时脱模处理，恒温养护室养护，分别测其3d、7d、28d抗压强度。
2.2透水系数
测试透水系数步骤如下：
(1)在空心矩形柱(10cm×10cm×20cm)内装入混凝土块，用橡皮泥(凡士林)密封试块与透水装置之间的接缝。
(2)向透水仪中加水至一定高度(10cm)保持不变一段时间(10S)后停止加水，从距试件上表面10cm起计时，直至0mm为止。
透水系数的计算公式如下：
(4)
2.3孔隙率
首先取出干燥的混凝土块测量其总体积为V，在使用大小不同的两个盛水器具(小桶与塑料箱，二者体积差较大)，将大塑料箱去皮称重为m1并将小桶盛满水置于干燥的大塑料箱中，将混凝土块用铁丝绑定慢慢置于小桶中，等到试块完全浸没于水中并且水不再从小桶中溢出，将小桶与试块取出，测得塑料箱与溢出水的质量为m2，则溢出水质量为m2-m1，其体积为空隙体积。
孔隙率的计算公式如下：
(5)
2.4实验结果的统计与分析
(1) 不同石子粒径混合组合混凝土的性能结果参见表1。
表1 不同石子粒径混合组合混凝土的各性能结果
(2) 结果分析
①石子颗粒的级配对混凝土的透水率和强度影响较大，连续级配的石子配制的混凝土孔隙率较小，透水系数较低,强度较高。
②透水率随混凝土孔隙率降低而减小，而强度随透水率的降低而提高。可见透水混凝土的强度和透水率互相制约，配制混凝土时应充分考虑这两项指标，孔隙率高，则混凝土强度低。通常使用透水混凝土必然要求其具有一定的透水性，所以透水混凝土配合比设计时应首先保证其孔隙率，然后通过改变胶结材强度和集料性能等方法来满足强度的要求。
③从水泥用量方面分析：在保证最佳用水量的前提下，适当增加水泥用量能够使集料周围水泥浆膜层的稠度和厚度变大，可有效提高透水混凝土的强度。但水泥会使浆体增多，孔隙率减少，降低透水性。水泥用量随着所用集料粒径的增大而减少，一般控制在2.5kg～4kg。
3再生骨料的应用
3.1再生骨料的加入
(1)根据上述实验结果，选择石子粒径组合最优组(10mm+20mm)加入再生骨料替代10mm粒径石子，根据《普通混凝土力学性能实验方法标准》(GB/T50081—2011)逐步加大取代量分别测其再生混凝土强度、透水性能进行试验[5]，统计结果参见表2。
表2 再生骨料不同取代10mm粒径石子混凝土的各性能结果
(2)结果分析
由表2可以看出，由再生骨料的替代，试块强度，透水系数均有所提升，但其替代不可过多，试块还是需要基础的石子与水泥来增强其强度。0.01m3混凝土所用的再生骨料总量通常取骨料的紧密堆积密度数值,该值大致为1200～1700kg/m3。骨料主要采用粗骨料,在必要时可以掺加部分细骨料,但细骨料不宜太多,应控制在骨料总量的50%以内。
再生骨料的加入对混凝土的透水性有重要关系，再生骨料透水混凝土的透水系数随着实测孔隙率的增大而增大。同天然骨料相比,再生骨料表面还包裹着相当数量的硬化水泥砂浆,这些硬化水泥浆使得再生骨料的表面更加粗糙,棱角较多,并且硬化水泥浆自身孔隙率大,又存在大量微裂纹,这使得再生骨料吸水率和吸水速度都比天然骨料大得多，使得其透水系数有了极大的提高。
4结论
通过改变混凝土的骨料级配以及再生骨料的掺量，研究了再生骨料对透水混凝土性能的影响，研究表明：
(1)再生混凝土的透水率仍然和空隙率成正比，同时由于再生骨料自身存有微裂纹，其透水性能更好。
(2)再生混凝的强度与再生骨料的替代量相关，掺量小于50%时混凝土强度随之增加，再生骨料掺量多于50%时制备的再生骨料透水混凝土强度随之减小，确定再生骨料掺量为50%时可以制备性能较好的透水混凝土。
参考文献：
[1] 董建纲，张吉顺．预压应力混凝土大管桩钢绞线与水泥浆体粘结力试验研究[J]．结构工程师，2013，29(6):157～161．
[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部．JGJ 55—2010普通混凝土配合比设计规程[S]．北京:中国建筑工业出版社，2011．
[3] 鄢朝勇.发展生态环境友好型混凝土材料[J].襄樊学院学报,2006(3):84～86
[4] 陆季平.国外预制混凝土隔声屏障的应用现状[J].混凝土与水泥制品,1998,(1):55～56
[5] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB/T 50081—2011普通混凝土力学性能试验方法标准[S]．北京:中国建筑工业出版社，2011．
基金项目：本文系国家大学生创新创业项目(201510452047)。
