关于透水混凝土外加剂的研究

魏斌 ,李保山

西宁特殊钢股份有限公司  810005

摘要：近年来，城市化进程急剧加快，城市内可渗透下垫面比例越来越小，地表入渗率降低，地表径流总量和洪峰流量值增大，内涝现象频发。城市不渗透表面中，交通用地占比高达70%。与传统不透水路面相比，透水混凝土路面具备大量连通和半连通的孔隙结构，允许路面径流入渗至地下，补充地下水；在土壤入渗率较低的地区，面层以下结构还可提供一定的储水空间。本文就掺合料和外加剂等对透水混凝土性能展开探讨。

        关键词：海绵城市；透水混凝土；透水性；外加剂

        引言

我国水资源总量虽然较多，但人均占有水资源却极其贫乏，是世界上闻名的缺水大多。这些年来，国家和地方政府已经采取了一系列措施进行节水节源、雨水回收利用。国家《绿色建筑评价标准》（GBT 50378—2006）的颁布，建议推广透水材料，对露天场地的铺装强调使用透水材料，提出了公共建筑室外的透水地面面积比应大于40%、住宅区室外透水地面面积比应大于45%的规定。透水混凝土作为主要建设材料，在海绵城市中起到举足轻重的作用。从而提高水资源的重复利用，缓解水资源的短缺，符合国家可持续发展理念。
       1 透水混凝土的优缺点

优点：透水混凝土主要是由粒径单一的粗骨料、水泥、水和混凝土外加剂等材料混合加工而成的新型混凝土材料。具体如下：

1.高透性。透水性混凝土结构内部大量的空隙存在使得表面的水能透过该混凝土，空气也得到了良性的循环，使得地表与地下的空气和水体形成一个有机的整体。

2.蓄水能力强。通常我们地面的水都会经过漫长的引导流入河中。这样，不但滋养了土地及地表的植物，还能补充地下水。防止地下水的大量的开采而引起的地面的坍塌和下沉。

3.吸音降噪。其结构内部存在较多空隙。透水性混凝土中的空隙使得噪音不是经过混凝土路面反弹到大气中。

4.良好的装饰性。目前透水性混凝土的应用主要还是采用预制铺装型的施工方法，可以在预制的时候结合使用的环境配以不同的颜色，起到很好的装饰作用。

5. 易维护性。特有的透水性铺装系统使其只需通过高压水洗的方式就可以轻而易举的解决。

6.抗冻融性。不会受冻融影响面断裂，因为它的结构本身有较大的孔隙。

7.耐用性。透水性地坪的耐用耐磨性能优于沥青，接近于普通的地坪，避免了一半透水砖存在的使用年限短。

8.高散热性。材料的密度本身较低降低了热储存的能力，独特的孔隙结构使得较低的地下温度传入地面从而降低整个铺装地面的温度，有效缓解城市热岛作用。

9．生态环保性。这类化合物往往对环境是有污染的、研发、服务、标准、技术指标透水混凝土的技术指标分为拌合物指标和硬化混凝土指标。

缺点：

1.透水混凝土强度不高，不能承受高强度荷载；

2.透水混凝土对路基要求高，施工难度大；

3.透水混凝土运行维护成本较高，灰尘易阻塞空隙，降低渗水能力；

4.透水混凝土空隙中的水易造成冻害。

        2原材料
        （1）原材料。水泥:P．O52．5普通水泥，比表面积为356m2/kg，密度为3．13g/cm3，28d抗压强度为54．5MPa。粗骨料:级配为4．75mm～16mm，表观密度为2700kg/m3，紧密堆积密度为1500kg/m3。减水剂:聚羧酸复合减水剂，掺量为0．1%～0．3%，硫酸钠含量为3%，pH＞7。硅灰:比表面积为23．7m2/g，SiO2含量为95%，掺量为5%～10%。聚酯纤维:直径为0．045mm，平均长度为10mm，体积掺量为0．2%～0．4%。羟乙基纤维素:掺量0．1%～0．5%。砂子:细砂，细度模数为2．1，级配为0．25mm～0．35mm，表观密度为2650kg/m3，掺量为5%。

        3渗透性能
        （1）孔隙率。设计透水混凝土时，渗透能力是衡量透水混凝土好坏的重要指标，透水混凝土渗透能力与孔隙结构相关。一般情况下，透水混凝土孔隙孔径为2~8mm。透水混凝土孔隙由连通孔隙、半连通孔隙和封闭孔隙三部分组成，连通孔隙和半连通孔隙可以过水和储水，称为有效孔隙。有效孔隙率是表征透水混凝土性能的重要指标，与透水混凝土的工作性能和机械性能密切相关。透水混凝土有效孔隙率可通过质量法测得，质量法中假定试件不吸水，孔隙率P可根据试件浮力计算得到：
        （2）
        式中：P———孔隙率；
              m1———试件在水中的质量，g；
              m2———试件的烘干质量，g；
               V———试件的体积，m3。
        由于透水混凝土具备开口孔隙结构，ASTM中测高孔隙率压实沥青孔隙率的真空密封法同样适用于透水混凝土孔隙率的测量。真空密封法中，通过真空密封设备在试件表面紧密包裹上一种柔韧耐穿刺的塑料袋，此时试件处于一种类似于蜡封的状态，在水中称重时水分无法进入开口孔隙中，从而可测得试件毛体积相对密度，进而计算得到试件孔隙率。

4外加剂掺合料

        外加剂主要作用是缓凝和降低用水量，它的用量要严格控制，比如环境因素、温度问题、运输距离都会有很大影响。本文采用是红墙CSP-9高效缓凝型减水剂;掺合料的实质是粉煤灰，其作用一是改善透水混凝土的和易性，使其包裹性更好；二是提供后期强度减少水泥用量，更加节省成本；三是可以减少对水的需求量。
       5透水性结果分析
        通过对透水性试验结果分析可知，伴随着硅灰掺量的增加，透水混凝土的透水性成反比变化，这是因为硅灰的增加使混凝土密实度提升，减小了内部孔隙率，造成透水性下降。随着羟乙基纤维素含量的增加，透水混凝土的透水性有略微下降，掺量为0．2%时，透水性能较好。
        结语
        今后一段时间，孔隙结构与渗透性能之间的关系以及孔隙堵塞病害的预防等研究仍然是透水混凝土材料重点研究方向，透水混凝土路面养护工作标准仍待完善。在可持续发展战略和海绵城市建设的背景下，透水混凝土作为一种具备诸多优点的绿色建筑材料发展前景广阔。
        参考文献

[1]王波，高建明，城市硬化地面铺装呼唤生态回归—推广应用透水性铺装策略初探

[2]张贤超，尹健，池漪.透水混凝土性能研究综述[J].混凝土，2015（12）：47-50.
[3]王玥，闫滨，李成林.透水混凝土制备及性能研究综述[J].硅酸盐通报，2017，36（3）：864-869.