摘要: 對無砂透水混凝土的配合比設計和性能進行了試驗研究， 分析了混凝土抗壓強度和透水性與水灰比、灰骨比之間的關(guān)系，提出了不摻外加劑配制強度為24.5MPa ，透水系數(shù)為2.8mm/ s 的無砂透水混凝土的配制方法。

關(guān)鍵詞:無砂透水混凝土；抗壓強度；透水性；配合比

0 前言

      無砂透水混凝土是由骨料、水泥和水拌制而成的一種多孔輕質(zhì)混凝土， 它不含細骨料， 由粗骨料表面包覆一薄層水泥漿相互粘結(jié)而形成孔穴均勻分布的蜂窩狀結(jié)構(gòu)， 故具有透氣、透水和重量輕的特點， 作為環(huán)境負荷減少型混凝土， 無砂透水混凝土的研究開發(fā)越來越受到重視。本文為探討如何設計配合比， 加強和改進施工工藝， 提高無砂透水混凝土的性能進行了試驗研究。

1 試驗概況

1.1 原材料

      水泥普通硅酸鹽水泥，強度等級為42.5。骨料采用5mm～13mm、13mm～24mm兩種粒級的卵石為骨料。拌合及養(yǎng)護用水飲用水。

1.2 配合比設計

      無砂透水混凝土的配合比設計到目前為止仍無成熟的計算方法， 根據(jù)無砂透水混凝土所要求孔隙率和結(jié)構(gòu)特征， 可以認為1m3混凝土的外觀體積有骨料堆積而成。因此， 配合比設計的原則是將骨料顆粒表面用一層薄水泥漿包裹(約110mm) ， 并將骨料顆粒互相粘結(jié)起來， 形成一個整體， 具有一定的強度， 而不需要將骨料之間的孔隙填充密實。1m3 無砂透水混凝土的質(zhì)量應為骨料的緊密堆積密度和單方水泥用量及水用量之和， 大約在1600kg～2100kg 的范圍內(nèi)。根據(jù)這個原則，可以初步確定無砂透水混凝土的配合比。

(1) 原材料的選擇及用量

      無砂透水混凝土原材料的選擇主要是水泥強度等級、粗骨料的類型、粒徑及級配。在粗骨料相互接觸而形成的雙凹粘結(jié)面上， 水泥漿厚度越厚， 粘結(jié)點越多，粘結(jié)就越牢固。就強度而言，人工碎石和單一粒徑的骨料皆不利于相互粘結(jié)。因此，無砂透水混凝土應采用高強度等級水泥及較大幅度級配的卵石骨料配制。1m3 混凝土所用的骨料總量取骨料的緊密堆積密度的數(shù)值，大致為1200kg～1400kg。

      水泥用量可在保證最佳用水量的前提下， 適當增加用量， 這樣能夠增加骨料周圍水泥漿膜層的稠度和厚度， 可有效地提高無砂透水混凝土的強度。但水泥用量過大會使?jié){體增多，孔隙率減少，降低透水性。同時水泥用量受骨料粒徑的影響， 如果骨料的粒徑較小，骨料的比表面積較大， 則應適當增加水泥用量。通常透水性混凝土的水泥用量在250kg/ m3～350kg/ m3 范圍內(nèi)。

(2) 水灰比的選擇

      水灰比既影響無砂透水混凝土的強度， 又影響其透水性。無砂透水混凝土的水灰比一般是隨著水泥用量的增加而減少，但只是在一個較小的范圍內(nèi)波動。對確定的某一級配骨料的水泥用量，有一最佳水灰比，此時無砂透水混凝土才會具有最大的抗壓強度。當水灰比小于這一最佳值時， 水泥漿難以均勻地包裹所有的骨料顆粒， 工作度變差， 達不到適當?shù)拿軐嵍龋?不利于強度的提高。反之，如果水灰比過大，易產(chǎn)生離析，水泥漿會從骨料顆粒上淌下，形成不均勻的混凝土組織，既不利于透水，也不利于強度的提高。

      一般無砂透水混凝土的水灰比介于0.25～0.40 之間， 在實際工作中常常根據(jù)經(jīng)驗來判定水灰比是否合適。取一些拌合好的拌合物進行觀察，如果水泥漿在骨料顆粒表面包裹均勻，沒有水泥漿下滴現(xiàn)象，而且顆粒有類似金屬的光澤，則說明水灰比較為合適。

1.3 試驗過程

      攪拌采用水泥包裹法。先將全部骨料及1 %～3 % 的水裝入攪拌機中預拌， 再加入水泥拌合。以形成包裹骨料表面的水泥漿殼， 最后加入剩的水攪拌均勻。這樣的投料順序和攪拌程序能使骨料表面形成均勻厚度的水泥漿層，以保證混凝土的強度和透水性。將攪拌均勻的混凝土混合料裝入100mm ×100 mm×100mm的試模中，機械振搗20s。試件經(jīng)自然養(yǎng)護28d 后， 分別在萬能試驗機上測試混凝土抗壓強度， 在透水系數(shù)測定儀上測定變水位和定水位透水系數(shù)。

2 試驗結(jié)果分析及結(jié)論

試驗結(jié)果見表1、表2。

2.1 抗壓強度

      骨料類型影響無砂透水混凝土的抗壓強度。一般認為， 卵石骨料的混凝土抗壓強度大于碎石骨料， 這是由于碎石骨料粘結(jié)點少而小， 且在荷載作用下易產(chǎn)生應力集中引起局部破壞所致。對于卵石骨料的無砂透水混凝土，試驗表明在其它條件相同情況下，5mm～13mm粒徑骨料的混凝土抗壓強度大于13mm～24mm 粒徑骨料的混凝土強度；當灰骨比(1 :6) 相同時水灰比有一最佳值(約0.3) ，對5mm～13mm、13mm～24mm粒徑的骨料的混凝土抗壓強度分別達到19.3MPa 和15.4MPa (見表1、圖1) 。其強度同時隨灰骨比的變化而變化， 當水灰比不變(0.3) 時， 兩種粒徑骨料的混凝土強度均增加(見表2、圖2) 。

2.2 透水性

     試驗結(jié)果表明: 無砂透水混凝土的透水性在灰骨比一定的情況下， 隨水灰比的增大， 透水系數(shù)增大， 且粒徑小的比粒徑大的混凝土的透水系數(shù)略高( 見表1) ； 在水灰比一定的情況下， 隨骨料量的增加， 透水系數(shù)增大(見表2) 。

3 結(jié)語

      采用5mm～13mm的卵石骨料， 強度等級為42.5 的普通硅酸鹽水泥在不摻外加劑的情況下， 用水泥裹石法可以配制出抗壓強度為24.5MPa ， 透水系數(shù)為2.8mm/ s 的無砂透水混凝土， 最佳配合比為1 : 0.3 : 5.6。

參考文獻

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[ 2] 姜德民等. 透水性混凝土路面磚的研制. 新型建筑材料， 2003 (3)

[ 3] 趙鐵軍，李淑進. 混凝土的強度與滲透性. 建筑技術(shù)，2002(1)

[ 4] 陜西省水利科學研究所編. 陜西省《水工混凝土及砂漿配合比》

作者簡介：孟宏睿(1968 - ) ，男，講師，在讀碩士研究生。

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