透水混凝土性能評價方法研究

透水地坪罩面劑，雙丙聚氨酯密封劑首選邦偉建材BW303，耐黃變性能好，使用進口固化劑。

曹英弟

【來源】《國防交通工程與技術》 2017年第4期P32-34頁

近年來,隨著環境污染嚴重，國家對綠色環保、生態建筑材料需求日益增加，相關單位開始逐漸使用、創新各種特種環保型建筑材料。透水混凝土是一種環保型建筑材料，它具有高透水性、高強、施工簡便等特點，主要應用于地面、路面工程。

眾所周知，透水混凝土性能評價指標主要是透水率和抗壓強度，而透水系數與抗壓強度成反比。依據《透水混凝土路面技術規程》(CJJ135—2009)，參考《透水混凝土路面施工及驗收規程》(DGJ32/TJ61—2007)，要求透水系數≥1 mm/s，抗壓強度≥C20。本文結合透水混凝土生產經驗，依據填充理論及體積法設計配合比，結合混凝土原材料品質，通過加強混凝土內部界面強度并兼顧較大孔隙率，依次做出不同試配并檢測其透水率及抗壓強度，最后以透水混凝土綜合性能評價方法，來確定透水混凝土各種性能是否達到均衡，并驗證此方法的可行性。

1 試驗設計

1.1 試驗目的

(1)本試驗使用攪拌站常用材料，配制達到透水系數5 mm/s以上、抗壓強度25 MPa以上且符合國家環境綠色環保要求的混凝土。

(2)驗證界面改性和漿體增強技術對混凝土綜合性能的提升作用。

(3)驗證綜合性能評價法的可行性，確定評價方法。

1.2 試驗思路及方案

1.2.1 界面區結構及性能的改性

(1)改善骨料表面形態及選擇適當空隙率、壓碎指標值。骨料表面形態是影響粘結強度的重要因素之一，而粗骨料空隙率直接決定了透水混凝土透水系數。粗骨料的空隙率越大，混凝土透水系數越大，但抗壓強度會減小，因此需通過試驗確定最佳空隙率骨料。出于強度因素考慮，壓碎指標值越低，受壓時骨料破壞越小，強度越高。

基于上述因素考慮，試配選用5～10 mm、10～20 mm壓碎指標值低的碎石骨料以保證界面粘結并選定最優骨料。

(2)使用有機增強劑。使用一些有機增強劑，利用其微填充、阻裂和提高粘結力的作用，對界面區域改性，提高混凝土表層的力學性能。

根據此想法進行了兩組試驗，使用的有機增強劑為環氧樹脂類增強劑，有刺鼻氣味，出于環保考慮，只作為對比試驗，不作為選定配合比。

(3)骨料表面預處理。使用一些明礬硫酸溶液、硫酸酸化的水泥懸濁液對骨料進行處理，使水泥漿體與骨料的粘結強度提高，改善界面區和結構，提高砂漿和混凝土的強度。

但是使用明礬硫酸溶液、硫酸酸化的水泥懸濁液不符合環保要求，不作為參考項，只作為對比項。

1.2.2 提高漿體強度

(1)使用抗壓強度高的水泥。出于成本和實際應用(北京地區攪拌站通用水泥)考慮，對比幾種水泥，選擇了成本適中的28 d抗壓強度可達52.7 MPa的P.O42.5水泥。

(2)選取合適的水膠比。根據規范要求和實際生產經驗，水膠比選擇0.20～0.30。

(3)摻加適量的活性礦物摻合料。出于降低透水混凝土表觀密度及綠色低碳環保的考慮，根據實際生產經驗選擇2 000目硅灰和粉煤灰漂珠作為礦物摻和料并根據試驗確定合理摻量。

(4)添加適量的外加劑。出于成本及環保性的考慮，根據實際生產經驗選擇減水率較高的聚羧酸系高性能減水劑。

1.3 原材料選取

(1)選用P.O42.5普通硅酸鹽水泥。

(2)粗骨料為粒徑為5～10 mm及10～20 mm連續級配的碎卵石。

(3)摻合料為細度為2 000目硅灰和自然堆積密度為240 kg/m3粉煤灰漂珠。

(4)外加劑選用減水率為32%的聚羧酸系高性能減水劑。

1.4 試配過程

綜合上述幾種設計思路及方案，經試驗得到12種強度等級為C25透水混凝土配合比，如表1所示。

表1 透水混凝土配合比 kg

每個配合比試拌成型量：20 L，成型3組(100×100×100)mm3立方體抗壓強度試件和1組?100 mm×50 mm透水系數試件。

成型后的試件1 d后脫模放入標準養護室中標準養護28 d后取出，比較干表觀密度、強度、透水系數、經濟性、環保性，根據評定方法確定最終配合比。

2 試驗結果

試件標準養護28 d后取出、晾干，依次對編號1～12試件進行干表觀密度、抗壓強度及透水系數試驗，試驗結果見表2。

3 綜合性能評定

3.1 測試方法

以混凝土試件的抗壓強度、表觀密度、透水系數等指標對照混凝土配合比設計方案進行綜合評定。綜合性能評價分數(G)為強度分值(G1)、表觀密度(G2)、透水系數分值(G3)的總和。評定原則：

(1)設計方案中設計使用非環保化學物品則評定為0分。

表2 試驗結果統計

(2)設定抗壓強度范圍25 MPa≤f≤30 MPa，超出設定范圍則評分為0。

3.2 計算方法

(1)強度比評價分值(G1)，權重系數為30。

G1=(fa/f)×30

式中：fa為試件抗壓強度；f為設計標號值。

(2)表觀密度比評價分值(G2)，權重系數為30。

G2=(ρ/ρa)×30

式中：ρa為試件表觀密度值(kg/m3)，取3個試件密度的算術平均值(精確至1 kg/m3)；ρ為固定系數，取1 600 kg/m3(根據要求透水混凝土設計密度在1 600～2 000 kg/m3，所以取最低值作為固定系數)。

(3) 透水系數比評價分值(G3)，權重系數為40。

G3=(Ka/K0)×40

式中：Ka為透水系數，取3個混凝土試件現場檢測值的平均值。當強度測試結果取中間值時，Ka取中間值試件的透水系數。K0=10 mm/s(以目前北京市場材料為基礎，經多次試驗設定系數)。

(4) 綜合性能評價系數(G)。選定的混凝土評分總成績G= G1+G2+G3，配合比符合性能評定達到各性能均衡并符合經濟環保的原則。

3.3 評定結果

采用上述方法進行的評定結果見表3。

3.4 評分分析

表3中編號為1、4、5、6、12的配合比抗壓強度小于設計強度范圍，編號為2、3、8、9的配合比使用非環保化學物品及超出設計強度范圍，所以以上編號不符合設計要求評分為0。編號為7、10、11的配合比符合評分設計要求，最終選取編號為7、10、11的三個配合比進行分數比較，編號為7的配合比此次性能評價分數最高。

表3 性能評定結果