水灰比对透水混凝土强度及孔隙率的影响

唐维前

泰州中海建材有限公司

摘要：本文通过设定4个不同的透水混凝土水灰比，探究其对透水混凝土强度及孔隙率的影响规律，试验结果表明：随着水灰比的增加，透水混凝土的强度出现先增加后减小的规律；透水混凝土的孔隙率出现减小的规律。当水灰比为0.28~0.30时，制备出的透水混凝土有着良好的强度值及孔隙率。

1前言

随着我国城镇化建设的不断发展，大量的人行道、商业街、花园广场等市政设施被相继建立，其多数采用的是密实的混凝土路面、沥青路面[1，2]，这些路面热岛效应高，并且容易导致积水积污，2014年6月20日[3]，湖北长沙突降大雨，长沙城区道路和居民区多处出现积水现象，将街道变成“小河”，对行人及车辆出行安全带来了严重的影响。

因此制备出一种透水透气的路面材料显得尤为重要，经过各学者多年的研究与验证[4-6]，提出了透水混凝土的概念，透水混凝土是由骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，具有透水透气的性能，但其强度深受其孔隙率的制约，对透水混凝土强度及孔隙率的影响因素主要有水灰比、水泥用量、骨料用量、骨料粒径等[7，8]，本文就水灰比对透水混凝土强度及孔隙率的影响进行了研究，以期探讨出水灰比对透水混凝土强度及孔隙率的影响规律，寻求出一个合理的透水混凝土水灰比。

2试验原材料与测试方法

2.1原材料

2.1.1水泥

采用泰州海螺水泥厂生产的P•Ⅱ52.5硅酸盐水泥，水泥物理力学性能见表2.1。

表2.1水泥物理力学性能检测成果表

检测项目凝结时间/min安定性抗压强度/MPa抗折强度/MPa

初凝终凝3d28d3d28d

检测结果135195合格32.258.66.18.2

2.1.2细骨料

采用江西赣江河砂，含泥量为0.2％，细度模数为2.5。

2.1.3粗骨料

采用为海（泰州）建材有限公司的（5～10）mm碎石，含泥量为0.2%；

2.1.4外加剂

采用巴斯夫中国有限公司生产的聚羧酸外加剂，型号为WH-1。

2.1.5拌和用水

采用城市生活自来水。

2.2试验方法

2.2.1强度测试

参照建材行业标准JC446-91测定试件的抗压强度，采用YAW4360微机控制电流伺服压力试验机测试透水混凝土的各龄期的强度值。

2.2.2孔隙率测试

透水混凝土孔隙率的测定方法如下：

（1）用直尺量出试件的尺寸，并计算出其体积v0；

（2）称出试件浸水饱和状态下在水中的质量m1；

（3）称量试件在饱和面干状态时的重量m2；

（4）按下式计算试件的孔隙率P（精确到0.1%）：

P=[1-（m2-m1）/v0]×100%

2.2.3试验方案

透水混凝土配合比设计参数见表2.2，其中水泥用量为260kg/m3，细骨料用量为80kg/m3，粗骨料用量为1470kg/m3，外加剂WH-1用量为0.8kg/m3。水灰比分别选择为0.25、0.28、0.30、0.32。

3试验结果与讨论

3.1试验结果

图3.1为不同水灰比对透水混凝土强度及孔隙率的影响，从图3.1（a）中可以得出，随着水灰比的增加，透水混凝土的强度出现先增加后减小的规律，其中水灰比为0.30时，制备的透水混凝土强度最大，其7d强度为12.9MPa，28d强度为14.0MPa；水灰比为0.25时，制备的透水混凝土强度最小，其7d强度为4.9MPa，28d强度为4.4MPa。当水灰比为0.25、0.28、0.32时，制备的透水混凝土的28d强度值略低于7d的强度值，仅有水灰比为0.30时，制备的透水混凝土28d强度值高于7d强度值。从图3.1（b）中可以得出，随着水灰比的增加，制备的透水混凝土的孔隙率出现减小的规律，其中水灰比为0.25时，制备的透水混凝土的孔隙率最大，为26.9%，水灰比为0.32时，制备的透水混凝土的孔隙率最小，为22.7%，水灰比0.28与0.30制备的透水混凝土孔隙率相差较小，差值为0.2%。

（a）水灰比对透水混凝土强度的影响（b）水灰比对透水混凝土孔隙率的影响

图3.1水灰比对透水混凝土强度及孔隙率的影响

图3.2为不同水灰比制备的透水混凝土的外观图示，从图3.2中可以得出，水灰比为0.25制备的透水混凝土表面较干涩，骨料间连接点较少，水灰比为0.28和0.30制备的透水混凝土表面具有金属光泽，骨料间连接点较多，水灰比为0.32制备的透水混凝土出现了封面现象，显著降低了其透水性能。

图3.2不同水灰比制备的透水混凝土的外观图示

3.2讨论

根据3.1试验结果，表明随着水灰比的增加，透水混凝土的强度表现出先增加后减小的规律，这可能是因为当水灰比较小时，水泥浆体流动度小，包裹骨料的能力较弱，从而使得骨料与骨料间的连接点较少，凝结力较小，因此当水灰比较小时，透水混凝土的强度较低；随着水灰比的增加，水泥浆体流动度也随之增加，包裹骨料的能力也增强，使得骨料与骨料间的连接点增多，凝结力增加，从而透水混凝土的强度随之增加；当水灰比过大时，水泥浆体的流动度也过大，使得水泥浆体在重力的作用下在骨料表面流动，最终沉降在一起，使得透水混凝土出现封面现象，由于过多的浆体沉降于混凝土试件底部，使得试件其他部位浆体量较少，从而骨料与骨料间的连接点较少，凝结力较小，因此其强度也随之出现了降低。另外可见随着水灰比的增加，透水混凝土的孔隙率随之减小，这可能是因为随着水灰比的增加，其水泥浆体的体积也是增加的，从而降低了透水混凝土的孔隙率。

根据以上试验结果与分析，可以得出水灰比对透水混凝土的强度及孔隙率的影响是显著的，当水灰比为0.28~0.30时，制备出的透水混凝土具有良好的强度值及孔隙率。

4结论

（1）随着水灰比的增加，透水混凝土的强度出现先增加后减小的规律；

（2）随着水灰比的增加，透水混凝土的孔隙率随之减小；

（3）当水灰比为0.28~0.30时，制备出的透水混凝土具有良好的强度值与孔隙率。

参考文献：

[1]徐芬莲，赵晚群，卢佳林等.C20露骨透水混凝土的研制及工程应用[J].混凝土，2013，（9）：140-143.

[2]张瑶，刘荣桂，徐荣进.透水型生态混凝土性能试验研究[J].混凝土，2012，（4）：97-99.

[3]网易新闻.长沙暴雨全城“看海”市区道路积水成河[EB/OL].http：//news.163.com/photoview/00AN0001/67924.html#p=9V6LUGP000AN0001，2014.

[4]雷丽恒，刘荣桂.透水性道路用生态混凝土性能的试验研究[J].混凝土，2009（9）：99-101.

[5]孟刚，张凯峰，李预奇等.C30透水路面混凝土性能试验研究[J].广东建材，2014（5）：8-10.

[6]张贤超.高性能透水混凝土配合比设计及其生命周期环境评价体系研究[D].长沙：中南大学，2012.

[7]姜健，金怡，陈元元.无砂透水混凝土透水性能影响因素分析研究[J].混凝土，2008（8）：91-93.

[8]王智，钱觉时，张朝辉等.多孔混凝土配合比设计方法初探[J].重庆建筑大学学报，2008，30（3）：121-124.