(西昌學(xué)院土木與水利工程學(xué)院 四川 西昌 615000)

一、引言

透水混凝土作為一種新型生態(tài)功能材料，由于具備良好地透氣透水、吸聲降噪等特性，能有效改善城市“熱島效應(yīng)”，緩解城市內(nèi)澇，降低路面噪聲污染，是“海綿城市”建設(shè)過程中不可或缺的重要理想材料，從而成為了備受關(guān)注的研究熱點(diǎn)。目前，透水混凝土的應(yīng)用主要集中于公園步道、自行車道、停車場以及網(wǎng)球場等受壓較小的路面。為有效提高透水混凝土的綜合性能，使其應(yīng)用于更加廣泛的領(lǐng)域，許多學(xué)者進(jìn)行了大量研究，并取得了眾多成果。文章在前人的研究基礎(chǔ)上，對(duì)透水混凝土成型工藝做了進(jìn)一步探索，以尋求透水混凝土制備過程中更具體的影響規(guī)律，獲得更具體更易操作的工藝方法及參數(shù)，為制備優(yōu)良透水混凝土提供參考。

二、試驗(yàn)材料及方法

試驗(yàn)采用P.O42.5R水泥、硅灰、5～10 mm碎石、水以及聚羧酸高效減水劑為主要原材料，確定水膠比為0.2，目標(biāo)空隙率為21 %。1m3透水混凝土中各原材料用量分別為：水泥435kg、硅灰37.5kg、水96.3kg、碎石1410kg、減水劑4.35kg。

攪拌工藝均采用一次性投料機(jī)械攪拌，攪拌時(shí)間為2.5 min。成型工藝分別采用人工振搗成型和機(jī)械振搗成型。人工振搗成型即分三層將新拌混凝土裝入標(biāo)準(zhǔn)立方體試模，前兩層每層由內(nèi)而外插搗25下，第三層直接裝滿壓實(shí)，并與模具上表面齊平。機(jī)械振搗成型為裝滿刮平后振搗不同時(shí)間，若新拌混凝土上表面有下降，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充至試模上表面。機(jī)械振搗成型時(shí)間分別為3s、6s、9s、12s、15s及18s，以此制備了系列透水混凝土。并采用NELD-PC376多功能透水系數(shù)測定儀和萬能試驗(yàn)機(jī)分別測試了透水混凝土的透水系數(shù)和抗壓強(qiáng)度。

三、試驗(yàn)結(jié)果及分析

(一)透水系數(shù)

圖1為人工振搗成型和不同機(jī)械振搗時(shí)間下成型的系列透水混凝土試塊的透水系數(shù)變化曲線。從圖中可以看出，人工振搗成型的試塊透水系數(shù)高于機(jī)械振搗成型的試塊，且隨著機(jī)械振搗時(shí)間的延長，透水系數(shù)逐漸降低。當(dāng)機(jī)械振搗時(shí)間超過15s左右時(shí)，透水系數(shù)下降到約8 mm/s以下。分析其原因，可能是因?yàn)殡S著機(jī)械振搗時(shí)間的延長，一方面使混凝土更加密實(shí)，從而降低了空隙率，另一方面當(dāng)振搗時(shí)間超過一定值時(shí)，混凝土出現(xiàn)部分脫漿現(xiàn)象，即部分膠凝材料漿體從骨料表面脫落，而堵塞部分空隙，從而降低透水混凝土的空隙率，這兩方面的原因均可導(dǎo)致透水混凝土的透水系數(shù)下降。

圖1 不同成型工藝所得透水混凝土的透水系數(shù)

(二)抗壓強(qiáng)度

圖2為人工振搗成型和不同機(jī)械振搗時(shí)間下成型的系列透水混凝土試塊的28d抗壓強(qiáng)度變化曲線。從圖中可以看出，人工振搗成型試塊的抗壓強(qiáng)度最低，隨著機(jī)械振搗時(shí)間的延長，抗壓強(qiáng)度逐漸增大。當(dāng)機(jī)械振搗時(shí)間超過5s左右時(shí)，抗壓強(qiáng)度超過20 MPa。當(dāng)機(jī)械振搗時(shí)間超過15s時(shí)，抗壓強(qiáng)度超過30 MPa，且逐漸趨于穩(wěn)定。這是因?yàn)椋S著機(jī)械振搗時(shí)間的延長，一方面使透水混凝土更加密實(shí)，空隙率逐漸降低，抗壓強(qiáng)度顯著增大，但當(dāng)機(jī)械振搗時(shí)間超過一定值時(shí)，透水混凝土空隙率下降變得緩慢，甚至不再明顯下降，抗壓強(qiáng)度逐漸趨于穩(wěn)定。

圖2 不同成型工藝所得透水混凝土的抗壓強(qiáng)度

四、結(jié)論

(1)透水混凝土的透水系數(shù)和抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)典型的負(fù)相關(guān)性，即隨著機(jī)械振搗成型時(shí)間的延長，透水系數(shù)逐漸降低，而抗壓強(qiáng)度逐漸增大。

(2)當(dāng)機(jī)械振搗成型時(shí)間超過5s左右時(shí)，抗壓強(qiáng)度超過20MPa；當(dāng)機(jī)械振搗成型時(shí)間超過15s時(shí)，抗壓強(qiáng)度超過30MPa，且逐漸趨于穩(wěn)定。

(3)當(dāng)機(jī)械振搗成型時(shí)間為5s左右時(shí)，透水系數(shù)約為18mm/s；當(dāng)機(jī)械振搗時(shí)間為15s左右時(shí)，透水系數(shù)約為8mm/s，透水混凝土均表現(xiàn)出了良好的透水性能。

(4)將機(jī)械振搗成型時(shí)間控制在5～15s范圍內(nèi)，有助于獲得抗壓強(qiáng)度20～30MPa、透水系數(shù)8～18mm/s的具有良好透水性能的透水混凝土。

(5)在其他條件均不變的情況下，可通過僅改變機(jī)械振搗成型時(shí)間的方式，來獲得不同性能的透水混凝土，以滿足不同的使用環(huán)境和要求。