admin [摘要]本文通过调整透水混凝土设计孔隙率和骨料等级，制备透水系数大于0.5mm/s、抗压强度等级C15、C20、C25、C30透水混凝土。透水混凝土混合料的工作性可以通过振动坍落度和振动扩展度定量测试、C30强度等级透水混凝土振动坍落度85 ~ 10来实现。
0 引言
透水混凝土是由骨料、胶结料等混合而成的多孔结构，具有透水、透气、密度小的特点，是一种具有生态功能的混凝土，对于缓解城市内涝、降低噪声、加强水资源循环利用等有显著作用。随着城市化不断发展，人们对环境要求越来越高，为缓解城市热岛效应，开展海绵城市建设，透水混凝土在城市建设中应用越来越广泛，作为一种环境友好型混凝土，关于透水混凝土的开发应用越来越重视。近年来众多学者对透水混凝土做出大量研究，对透水混凝土成型方式、透水系数测试、骨料级配等研究较多，但是关于透水混凝土拌合物工作性的测试方法研究很少。本试验主要侧重研究不同性能要求透水混凝土拌合物工作性测试方法。
1 试验概况
1.1 试验原料
水泥：淄博市宝山 P·O425 水泥，物理性能如表1所示；骨料：3～5mm 粗砂，5～10mm 碎石（碎石 1），5～ 16mm 碎石（碎石 2），物理性能如表 2 所示；减水剂：聚羧酸减水剂，推荐掺量2.5%；可分散乳胶粉：主要成分乙烯/醋酸乙烯共聚物；硅粉：SiO 2 含量＞90%，比表面积18000m 2 /kg。
1.2 试验方法
1.2.1 搅拌及成型方式
搅拌采用一次投料法，将骨料、水泥、外加剂投入搅拌机搅拌30s，然后加入水搅拌 5min 后出料。试块成型采用平板振动器振动成型，依照 DB11/T 775—2010《透水混凝土路面技术规程》附录 A 透水混凝土强度试验，分两层将混凝土拌合物装入模内，第一层厚度约为试模高度的2/3，第二层高出试模 20mm，每层插捣 25 次，试件按“品”字形放于水平地面上，把面板压在试件上，启动平板振动器振动 30s，然后用抹刀抹平。试块成型完后，用塑料薄膜覆盖，以防止水分蒸发，放置于(20±2)℃、湿度≥ 90% 养护室中，放置 24 小时后拆模，拆模后继续在养护室中养护，分别测试3d、7d、28d 强度，抗压强度测试参照 GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》规定执行。
1.2.2 孔隙率测试
将事件完全浸泡在水中 24 小时后，测试试件在水中质量m1，然后将试块放置于 60℃ 的烘箱中，将试块完全烘干，测试试件质量 m2，其孔隙率计算公式如式(1)。
其中：P——孔隙率，%；
m1——试件在水中的质量，g；
m2——试件烘干后质量，g；
V——试件体积，cm3。
1.2.3 透水系数测试
透水混凝土透水系数测试参照 CJJ/T135—2009《透水水泥混凝土路面技术规程》附录 A 透水系数的测试方法，留置 (150×150×150)mm 的混凝土试块，养护至 28d，利用钻心机及切割机制备直径100mm、高度50mm 的圆柱试样，透水系数计算公式见式 (2)。
其中：k——试样透水系数；
Q——时间 t 秒内渗出的水量，mm3；
L——试样厚度，mm；
A——试样的上表面积，mm2；
H——水位差，mm；
t——时间，s。
试样结果取三块试样的平均值，计算精确至1.0× 10-2mm/s。
1.2.4 工作性测试
关于透水混凝土工作性检测，相关规范并没有定量的准确测试方式，坍落度试验无法检测透水混凝土的工作性。关于透水混凝土的相关文献及著作中一般对透水混凝土拌合物描述为“手攥成团”即可。本试验在参照GB/T 2419—2005《水泥胶砂流动度测定方法》的基础上，利用上口内径尺寸为 (50±0.5)mm、下口内径尺寸为 (100±0.5)mm、高度尺寸为(150±0.5)mm 的砂浆扩展度筒放置在跳桌上进行测试。
将砂浆扩展度筒放置在跳桌中心，透水混凝土拌合物分三次装入砂浆扩展度筒，每次装入混凝土用捣棒由边缘至中间均匀插捣15 次，最后一次插捣完毕后，刮去多余透水混凝土，使混凝土拌合物与砂浆扩展度筒持平。将砂浆扩展度筒缓慢垂直提起，立刻开动跳桌，完成 25 次跳动，拌合物坍塌或下沉。用钢尺测量砂浆扩展度筒与坍落后混凝土拌合物最高点之间的高度差，即为透水水泥混凝土振动坍落度；测量坍落后透水混凝土垂直方向扩展度最大值与最小值，其平均值即为透水水泥混凝土振动扩展度。
1.3 试验配合比
透水混凝土是由骨料、胶结材料、水及添加剂等混合而成，其配合比是将各原材料的体积与空隙体积之和作为混凝土的体积来计算，其配比计算公式如式(3)。
其中：
mg、mc、mw、ma——分别为单位体积混凝土中粗骨料、水泥、水、外加剂用量，kg/m3，mg取 0.95m3 粗骨料质量，kg；
ρg、ρc、ρw、ρa——分别为粗骨料、水泥、水、外加剂的表观密度，kg/m3。
W/C 设计 0.3，试验中根据拌合物状态调整。设计孔隙率分别为15%、20%、25%，硅粉掺量 6%，可分散乳胶粉掺量 2%，粗骨料按不同比例混合粗砂、碎石 1、碎石 2，具体配合比如表 3 所示。
2 试验结果及分析
混凝土工作性能及力学性能测试结果见表 4。
由表 4 试验结果可以看出：
（1）由单粒级碎石 1 及粗砂、碎石 1、碎石2 混合骨料配制透水混凝土抗压强度均随实际孔隙率降低而增加，但是混合骨料透水混凝土强度高于单粒级透水混凝土强度，设计孔隙率 20% 时，单粒级透水混凝土28d 抗压强度 21.5MPa，混合骨料透水混凝土 28d 抗压强度最高可达 35.7MPa。单粒级透水混凝土透水系数随孔隙率降低而逐渐降低，但混合骨料透水混凝土透水系数随孔隙率变化没有呈现显著的线性规律。
透水混凝土是一种由胶凝材料、骨料、增强料、外加剂等加水硬化形成的一种多孔物质，其强度主要由骨料嵌挤力、胶凝材料强度及胶凝材料与骨料粘结力共同提供，添加可分散乳胶粉与硅灰等增强料可以改善骨料表面过渡区，增加胶凝材料与骨料粘结力，而通过调整透水混凝土骨料级配可以增加骨料之间机械咬合力，提高骨料整体嵌挤力及抗压强度，试验结果表明，通过调整骨料级配可以显著改善透水混凝土强度，且透水系数满足CJJ/T 135—2009《透水水泥混凝土路面技术规程》大于 0.5mm/s 的要求。
（2）透水混凝土振动坍落度及振动扩展度均随设计孔隙率降低而降低，设计孔隙率25% 时，振动坍落度及振动扩展度分别为 105mm、210mm，设计孔隙率降低至 15% 时，振动坍落度及振动扩展度分别降低至 80mm、160mm。由粗砂、碎石1、碎石 2 按不同比例混合配制的透水混凝土拌合物黏聚力相对较高，振动坍落度、振动扩展度低于单粒级骨料配制透水混凝土，强度等级达到 C30 时，透水混凝土振动坍落度85～100mm，振动扩展度 175～190mm。
3 结论
（1）通过调整透水混凝土设计孔隙率，可以配制C15、C20、C25强度等级透水混凝土，改善骨料级配可以配制强度等级 C30、透水系数大于 0.5mm/s 透水混凝土。
（2）参照胶砂流动度及普通混凝土工作性测试方法可以定量测试透水混凝土工作性，单粒级骨料透水混凝土振动坍落度及振动扩展度随设计孔隙率降低而降低，C30强度等级透水混凝土振动坍落度 85～100mm，振动扩展度 175 ～190mm。