张兴民
济南鲁冠混凝土有限责任公司山东济南250022
摘要：目的为了研究透水混凝土强度的影响因素，配制出强度高于30MPa并满足透水要求（透水系数不低于1mm/s）的路面材料.方法采用轻型击实密实方法，利用粗集料的级配试验及改变砂率试验进行平行对比，确定最佳级配，根据水灰质量比与强度及透水系数关系曲线，确定合理的水灰质量比.结果随着锤击次数的增加，透水混凝土的强度及体密度增大，当达到18次后，强度及体密度趋于稳定；粗集料存在最佳级配，当采用5～10mm、5～25mm两种集料质量比为1∶1时，空隙率最低。
关键词：透水混凝土；建材强度；影响因素
引言
早在20世纪中后期，欧、美、日本等国家为了寻求与自然共同发展，开发出一种有利于维护生态平衡的透水性混凝土，这种透水性混凝土由于绿色环保、吸收噪音、多孔隙、轻质、透气性及透水性较好等优点得到广泛运用，直至目前依然被应用于广场、停车场、公园等地，为保持生态平衡起到了巨大的作用。相比于国外，我国虽然对透水性混凝土的研究也比较早，但是由于抗压强度过低等原因在我国并没有得到广泛运用，以前多数透水性混凝土强度通常都不会超过20MPa，也正是由于强度原过低的原因，使透水性混凝土的运用得到限制。笔者根据以往透水性混凝土强度不高的问题，通过查阅大量资料进行透水性混凝土成型方式及粗集料级配、细集料的掺量、水灰质量比等对透水性混凝土强度的影响，得出能够配制出强度高于30MPa的透水性混凝土，并且能够满足透水路面层的材料要求。
1原材料与试验方法
1.1原材料
普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5级.集料采用A（5～10mm）、B（5～25mm）两种碎石，高效减水剂，普通中砂.拌合及养护用水为饮用水.基准配合比连续级配。
1.2试验方法
透水混凝土成型密实方法：由于透水混凝土水泥浆较少，不含或含少量细集料，所以在成型时不应采用机械振捣的方式，否则将使水泥浆聚集到底部，使混凝土底部封闭，失去透水能力.本研究采用土工轻型击实[4]的方法，分层锤击，第一层为试件模具高度的2/3处、第二层为满高度.试验过程：第一次，当新拌混凝土铺满100mm×100mm×100mm试模高度的2/3处时，锤击3次，当装满料时锤击3次.第二次，每层各6次，第三次，每层各9次，第四次是每层各12次.空隙率测定：将准备好的级配碎石按设计好的比例混合后放满铁壁圆柱形10L容器中，加水注满直到水将要流出为止，根据加入水的体积算出该级配碎石的孔隙率k.每组测2次，取平均值.（3）透水系数测定：采用自制的简易装置对透水混凝土的透水系数进行了测试，装置采用的是非恒压（变压）的办法。该设备为一上下两端均开口的长方柱形透明塑料筒，装置的正面有刻度可用于计量.测量前，首先将透水仪套在试件的上面，然后用橡皮泥从透水仪的内外两面密封透水仪与试管之间的接缝.测量时，将水快速注满塑料筒，待塑料筒中液面高度降为200mm时开始计时（t1），直至液面下降到试件上面0mm刻度处时计时（t2），通过试件表面的水的体积为2L，经过时间为t2t1，可以折算出透水系数，即V（mm/s）=200/（t2-t1）.每个试件测3次，取平均值。
2试验结果与分析
2.1密实方法对渗水水泥硬度的作用
运用标准配比，基于击打频率解析其对于水泥硬度和密度的作用，也由于击打频率更加频繁，水泥硬度及密度也在不断升高。其关键的原因在于击打过于频繁，有效挤压了水泥自身的空隙，甚至保证水泥内部没有空隙，表现更高的密实度。
2.2粗料级配对空置率的作用
考虑细料在渗水水泥的占比极低，因而也可以得出结论，渗水水泥的主要构成为粗料，因而粗料的级配也会对水泥的空置率产生显著的作用，因而探寻粗料的级配也是十分关键的。
2.3水灰质量比对透水混凝土强度及透水系数的影响
其实，不管是哪种种类的混凝土，影响混凝土性能最重要的因素始终是水灰质量比，最根本的原因便是在透水性混凝土中，水灰质量不仅影响着其强度，同时对透水性混凝土透水性也有着一定影响，因此，在透水性混凝土制作过程中，有效选择水灰质量比是保证透水性混凝土制作能否合格的主要因素。通常来说，水灰质量比所采用基准配合比一般是0.20，0.22，0.24，0.26，0.28，0.30。通过配合比可以发现，它们之间是呈一个递进关系的，换句话说，伴随着水灰质量比的不断增加，透水性混凝土的强度也必然会大幅度增强，最后呈现平缓状态，而透水系数则会呈现出下降的趋势。对于这一方面，国内外的专业也有一定的研究，通过水灰质量比增加透水性混凝土强度，然后呈现出强度不增加或是降低的状态，根据专家得出的结论，这种情况并不是偶然的实验失误结果，有着重大的原因影响着整个实验结果，增加了集料间的粘结力，内部更加密实，使透水混凝土的强度提高，加入适量细集料对透水混凝土的强度是有利的，但不能加多，否则透水混凝土将变得密实，失去透水作用.
2.4透水混凝土强度及透水系数综合分析
通常来说，根据T．C．Hansen的孔隙率理论，混凝土的强度主要取决于孔隙率，孔隙率的计算方式是根据T．C．Hansen的孔隙率理论演变而来的：F/f0=1－S1－S2（1）其中，f为透水混凝土的强度，f0无孔隙水泥石的强度，用空置率带入（1）得：f/f0=1－k1Vp1－k2Vp2（2）在粗集料的空置率处于较稳定的情况时，水灰质量比对透水混凝土强度的影响取决于公式（2）进行计算，Vp1、Vp2的变化取决于影响的程度。当水灰质量比较小时，随着水灰质量比的增加，Vp2将增加，而Vp1将减小，由于存在着水泥水化的原因，有相当一部分水将和水泥水化形成了固相而没有全变成孔隙，因此Vp1减小的量要大于Vp2增加的量，Vp1的减少占主导，即公式（1）中S1+S2将减小，所以透水混凝土的强度f将随着水灰质量比的增加而增加，同时，水灰质量比较小的试验结果也是类似。与此同时，在水灰质量比不断上涨的情况下，Vp1、Vp2两者的变化基本是一样的，如果出现这种情况，那就表明透水混凝土的强度已经够了，可以不需要在强度方面下手了。换句话说，此时的混凝土与已密实混凝土的强度基本处于同一水平了，在这种情况下，水灰质量比得到最佳的质量比。在公式（1）中，随着水灰质量比超过最佳值后，不停止进行继续增加，S1+S2也将同时增大。所以，透水混凝土的强度f将随着水灰质量比的增加而减小，符合水灰质量比定规则。
结束语
成型密实操作可以保证渗水水泥的硬度及密度得以上升，而且水泥的硬度及密度上升的规律往往与击打的频率存在显著相关性。不过击打次数高于18次，则渗水水泥的硬度及密度趋于稳定。这也表现出渗水水泥的渗水参数与硬度存在冲突，即为反比关系，简单而言，硬度增加，则渗水参数减小。因而在具体规划流程中则需要优先考虑渗水参数的最小化，方能保证硬度的最大化。
参考文献：
[1]崔巩，光鉴淼，姜骞，周华新．预拌透水混凝土试验研究及应用［J］．混凝土，2017，4
[2]解伟，范程程，陈爱玖，汪志昊，王静．再生橡胶透水混凝土基本性能试验研究［J］．混凝土，2017，5
[3]韩唯伟，陈景，卢佳林．透水混凝土耐久性研究进展［J］．商品混凝土，2017，
[4]王书斌，杜群乐.公路路基施工要点与质量控制[M].北京：人民交通出版社，2005.
[5]陈志山.大孔混凝土的透水性及其测试方法[J].混凝土与水泥制品，2001，22（1）：132-138