浅谈影响透水混凝土强度的因素

时间：2024-09-30

谭建湘，李莎，王伟

（华新水泥股份有限公司，湖北武汉 430080）

0 前言

随着国家大力推进“自然积存、自然渗透、自然净化”的“海绵城市”建设，透水混凝土广泛用于城市道路、人行道、停车场、小区道路、公园道路，园林景观等，可以有效缓解城市内涝，削减城市径流污染负荷，缓解城市的热岛效应；能迅速排水，收集雨水，节约水资源，减轻市政管道压力，补充土壤中的水分，调节城市生态环境，起到排水、防滑、吸音降噪等效果，改善地表生态循环。

1 透水混凝土定义及其结构特点

透水混凝土由粗集料及水泥基胶结料经拌合形成的具有连续孔隙结构的混凝土。透水混凝土内部孔隙率大于 10%，一般为 15%～30%，多数孔径大于 1mm，透水混凝土与普通混凝土结构上有很大的差别，透水混凝土又称多孔混凝土，由骨料表面包裹一层薄水泥浆将骨料相互粘结而开成的蜂窝状结构，所以孔隙率大，具有良好透水性、透气性，并且重量轻。

2 试验概况

2.1 试验原材料

（1）水泥：华新黄石 P·O42.5 水泥，初凝时间174min，终凝时间 241min；3d 强度 27.7MPa，28d 强度 51.3MPa。

（2）碎石：湖北阳新 3～5mm、5～10mm、15～20mm 单粒径颗粒碎石。紧密堆积密度为 1620kg/m3、1600kg/m3和 1590kg/m3；针片状颗粒含量为 3%；压碎指标值为 8.7%。

（3）外加剂：西卡 3301C 聚羧酸高性能减水剂。

（4）拌合及养护用水：自来水。

2.2 试验方法

参考 CJJ/T 135—2009《透水水泥混凝土路面技术规程》和 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》。混凝土试件的制备按照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行；混凝土抗压强度试验方法按照 GB/T 50081—2016《普通混凝土力学性能试验方法标准》，采用体积法确定基准配合比，每种骨料粒径在相同的水胶比下，各成型 5 组，采用标准养护法，测得标准养护 28d 抗压强度结果。配合比见表1 和表2。

表1 大粒径碎石混凝土配合比 kg/m3

表2 小粒径碎石混凝土配合比 kg/m3

3 试验结果与讨论

3.1 骨料粒径对透水混凝土强度的影响

由表1、2 强度数据可知，在水胶比一定的情况下，随着胶凝材料用量的增大，透水混凝土强度增大，相同胶凝材料，骨料粒径越小，紧密堆积密度越大，成型的混凝土试件越密实，胶凝材料在骨料表面包裹更充分，形成的骨料架构更坚实，故透水混凝土的强度会增大。另外如骨料级配更趋合理，骨料间的支撑接触面增加，形成的骨料架构更趋稳定，有利于提高透水混凝土的强度。图1 给出了两种粒径碎石配制的混凝土外观对比，从图上可以看出，由粒径小的碎石制成的混凝土更密实。

图1 两种粒径碎石配制混凝土的外观

3.2 水胶比对透水混凝土强度的影响

水胶比也是影响透水混凝土强度最重要的因素之一，通过研究采用基准配合比的基础上改变水胶比0.25、0.26、0.27，水胶比与强度的关系见表3。

表3 水胶比与强度关系表

由表3 试验结果显示，透水混凝土不含细骨料，由于透水混凝土空隙率大，强度由骨料之间相互支撑并通过胶凝材料粘合，组成的骨料加构体形成，而胶凝材料的粘结强度由水胶比决定，故透水混凝土强度随水胶比增大而降低，这一点与普通混凝土保持一致。

3.3 施工工艺控制对透水混凝土质量的影响

3.3.1 搅拌

施工前，必须符合 CJJ/T 135—2009《透水水泥混凝土路面技术规程》要求，对基层作清洁处理，处理后的基层表面应粗糙、清洁、无积水并保持湿润状态，否则拌合物很快失水会减弱骨料与水泥之间的粘结度。搅拌前测定骨料的含水率，调整施工配合比用水量，原材料计量范围在误差范围内。搅拌顺序应为先将骨料和50% 用水量加入搅拌机拌合 30s，再加入外加剂、水泥搅拌 40s，最后加入剩下的 50% 搅拌 50s 以上。技术人员严格控制出厂质量，控制出厂用水量，检查搅拌是否均匀，包裹性是否良好，用手捏成团，不易分散，坍落度不宜过大，没有明显浆体流出。

3.3.2 运输

透水混凝土从出料至浇筑完毕允许最长时间，透水混凝土初凝时间短，必须采用机械搅拌，搅拌后停留时间不宜过长，混凝土出机到施工现场不宜超过 30min。透水混凝土拌合物从搅拌机出料后，应保持拌合物的湿度，不可离析，根据施工气候和水泥的初凝时间确定运至施工地点，进行摊铺，压实直至浇筑完毕的最长时间。

3.3.3 浇筑、接缝、养护

由于透水混凝土坍落度比较小，比较干硬，铺到设计要求的厚度，摊平即可，松铺系数要求为 1.1。摊铺时应注意对边角等比较细部的位置，发现掉料缺料及时补料人工压实，避免二次摊铺。不可用高频振动器或强烈振捣或夯实，在使用低频振动压实机前，人工用直尺刮平，找准平整度；低频平板振动器振动时，不宜在同一处振动时间过长，时间过长胶结浆体会往下沉，封住底部，增加了密实度，减少了透水混凝土的孔隙率，不易透水，影响透水效果；在压实的过程中，按设计要求确保应有的排水坡度。浇筑后，混凝土强度达到 5MPa以上时，进行切割，切割深度宜为 1/2H～1/3H，控制在不小于 30mm。填缝材料采用橡树塑胶材料，面层干燥后，可涂刷面罩剂。

施工完毕后，应用塑料薄膜覆盖进行养护，养护时间不得少于 14d，透水混凝土孔隙率大，容易快速失水，影响混凝土早期强度，所以须覆盖养护。

3.3.4 透水混凝土季节性施工注意事项

雨天不能施工；当室外日平均气温连续 5 天低于5℃ 时，透水混凝土路面不得施工；当室外最高气温达到 32℃ 时，不宜施工。