工程檔案：C30彩色透水混凝土的研究與應(yīng)用

1 原材料選擇

（1）水泥：由于透水混凝土是基于碎石間粘結(jié)力的增強(qiáng)來達(dá)到強(qiáng)度要求的，所以宜選用P·O42.5 級水泥，具體指標(biāo)如表 1 所示。

 

（2）礦粉：淮安淮龍 S95，7d 活性指數(shù)83%，28d 活性指數(shù) 102%，比表面積 420m2/kg，燒失量 1.8%。

 

（3）骨料：考慮到工程的特種性，選用兩種骨料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。即5～16mm 的碎石和 2.4～4.75mm 的米砂，具體指標(biāo)如表 2 所示。

 

（4）外加劑：減水率20%，固含量 25%。

 

（5）增強(qiáng)劑：高效透水混凝土專用增強(qiáng)劑SBT-PRC(1)。

 

（6）顏料：道路專用顏料S-190。




2 配合比設(shè)計(jì)及試驗(yàn)

此次彩色透水混凝土依據(jù) CJJT 135—2009《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)及試驗(yàn)。抗壓強(qiáng)度依據(jù)GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)試驗(yàn)方法》的有關(guān)規(guī)定測試，透水系數(shù)采用“固定水量法”進(jìn)行測試，測試裝置如圖 1 所示。



2.1  確定骨料用量

 

透水混凝土的主要指標(biāo)是透水系數(shù)。透水系數(shù)主要與混凝土的孔隙率相關(guān)，混凝土孔隙率越大，其透水系數(shù)越高。而骨料的孔隙率是混凝土孔隙率的主要決定因素，先確定骨料的堆積密度和表觀密度，才能求得骨料的孔隙率。骨料的用量可以參考其堆積密度的數(shù)值，考慮到實(shí)際生產(chǎn)使用中的因素，可以按照規(guī)程CJJT 135—2009《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定乘以系數(shù)0.98。

 

通過試驗(yàn)，本次骨料的堆積密度為1450kg/m3，因此米砂用量為：1450kg/m3×0.98=1421kg/m3。

 

5～16mm 碎石的堆積密度為1500kg/m3，因此碎石用量為：1500kg/m3×0.98=1470kg/m3。

 

2.2  確定水灰比

 

水灰比是影響透水混凝土粘結(jié)強(qiáng)度和透水系數(shù)的主要指標(biāo)。顆粒級配不同的骨料，其合理的水灰比范圍亦不相同，水灰比過小，包裹在骨料表面的水泥漿過稠，均勻性較差，不利于骨料間的粘結(jié)，抗壓強(qiáng)度難以保證；水灰比過大，包裹在骨料表面的水泥漿過稀，易導(dǎo)致漿體下沉堵住孔隙影響混凝土的透水系數(shù)，且會減小骨料間的粘結(jié)強(qiáng)度，透水混凝土的抗壓強(qiáng)度下降同時(shí)體積穩(wěn)定性變差。根據(jù)道路的實(shí)際情況和既往經(jīng)驗(yàn)，按照CJJT135—2009 規(guī)程的要求，水灰比宜取 0.26。

 

2.3  混凝土用水量及外加劑摻量

 

為了達(dá)到有效的粘結(jié)強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，宜將混凝土用水量控制在90～100kg/m3 左右，按照經(jīng)驗(yàn)值外加劑SBT-PCA 的摻量確定為 1.1%。

 

2.4  增強(qiáng)劑摻量

 

增強(qiáng)劑可以并增加骨料之間的粘結(jié)力，降低漿體下沉堵住孔隙的幾率，提升混凝土的透水系數(shù)，并具有早強(qiáng)保水作用，還可延長施工時(shí)間。廠家建議采用外摻法，摻量為10kg/m3。

 

2.5  顏料的摻量

 

通過對混凝土著色效果的試驗(yàn)，確定顏料采用外摻法，摻量為15kg/m3。

 

2.6  配合比試驗(yàn)

 

依據(jù) CJJT 135—2009 規(guī)程的要求，在試配時(shí)水灰比上下浮動0.05，并相應(yīng)的調(diào)整膠凝材料及外加劑的用量，進(jìn)行配合比試驗(yàn)，水灰比分別選擇 0.21、0.26 和0.31，具體配合比如表 3 所示。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1  透水混凝土的工作性能測試

 

按照表 3 給定的配合比進(jìn)行混凝土試配，進(jìn)行坍落度及初凝時(shí)間測試，結(jié)果如表4 所示。



通過試配發(fā)現(xiàn)，水泥用量較高的透水混凝土凝結(jié)時(shí)間較短，且漿體較多，坍落度明顯偏大，孔隙易堵塞，導(dǎo)致混凝土透水系數(shù)降低；不用減水劑的和增強(qiáng)劑的混凝土坍落度太小，不利于混凝土的施工和成型。表4 中的數(shù)據(jù)對比可以看出試驗(yàn)序號為 S3 和 S4 的混凝土工作性能較為理想。

 

3.2  試塊外觀及透水系數(shù)的測試

 

對硬化后的混凝土試塊進(jìn)行表觀檢查，并測試混凝土的孔隙率以及透水系數(shù)，測試結(jié)果如表5 所示。





從試驗(yàn)結(jié)果來看，混凝土透水系數(shù)與試塊的外觀相關(guān)性較好，與孔隙率的相關(guān)性較差，孔隙率較大的混凝土，往往由于局部的水泥漿富集，透水系數(shù)反而較低。因此，在制備透水混凝土?xí)r，拌合物的勻質(zhì)性是至關(guān)重要的指標(biāo)。從試驗(yàn)結(jié)果還可以看出，水泥用量較高的，其底部由于漿體的下沉，使得混凝土的透水系數(shù)降低；水泥用量少的，不能將骨料完全包裹，使得骨料間的粘結(jié)力不夠，多有剝落現(xiàn)象。

 

3.3  混凝土的力學(xué)性能測試

 

對硬化后的混凝土試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試，測試結(jié)果如表6 所示。



工程要求強(qiáng)度等級為 C30，按照表 6 來看，試驗(yàn)號為S3 和 S4 配合比試驗(yàn)結(jié)果滿足工程要求。結(jié)合以上工作性能及透水性能的試驗(yàn)結(jié)果，最終確定工程使用配合比為 S3 和 S4。



（1）透水混凝土的強(qiáng)度關(guān)鍵取決于骨料間的粘結(jié)強(qiáng)度，摻加增強(qiáng)劑和減水劑能明顯提高混凝土的強(qiáng)度。