透水混凝土地坪强度的因素探讨

透水混凝土地坪强度的因素探讨

早在20世纪中后期，欧、美、日本等国家为了寻求与自然共同发展，开发出一种有利于维护生态平衡的透水混凝土，这种透水混凝土由于绿色环保、吸收噪音、多孔隙、轻质、透气性及透水性较好等优点得到广泛运用，直至目前依然被应用于广场、停车场、公园等地，为保持生态平衡起到了巨大的作用。相比于国外，我国虽然对透水混凝土的研究也比较早，但是由于其抗压强度过低等原因在我国并没有得到广泛运用，以前多数透水混凝土强度通常都不会超过20MPa，也正是由于强度原过低的原因，使透水混凝土的运用得到限制。深圳市联欧科技发展有限公司根据以往透水混凝土强度不高的问题，通过查阅大量资料进行透水混凝土成型方式及粗集料级配、细集料的掺量、水灰质量比等对透水混凝土强度的影响，得出能够配制出强度高于30MPa的透水混凝土，并且能够满足透水路面层的材料要求。

一、透水混凝土原料及实验流程
1、透水混凝土原料选择
透水混凝土一般选择硅酸盐类水泥，水泥硬度评级为42.5，集料混合两类不同颗粒大小的石屑，A类颗粒大小范围为5～10mm，BA类颗粒大小范围为5～25mm，混合强力吸水制剂、一般砂石。而搅拌的水选择一般生活饮水，粗料为5～25mm的持续级配。

2、透水混凝土实验步骤：
成型压实方法
一般透水混凝土保留的浆液不多，而且细料所占比例极小，因而在成型过程中不能单纯采取机器完成振捣，不然就会导致所有水泥黏在底侧，从而导致底侧透水混凝土过稠，也丧失透水效果。而在本次调查中，主要是以土工轻度击实操作，完成层次的击打。首层在实验模型2/3高位置；次层为实验模型整个高度位置，实验流程：第一次，将拌制好的水泥灌至实验模型的2/3高位置(规格体积为100mm×100mm×100mm)，以锤子敲打4次，当灌满实验模型整个高度，则连续敲打4次；第二次，各层都敲打8次；第三次，各层都敲打10次；第四次，各层都敲打13次。

透水性混凝土空置率检测
预制的级配石块以科学的配比进行混合，放满整个铁质圆柱体容器中(总容积为10升)，然后再灌水至水满，最后再排出水，根据排出的容积算出级配石块的空置率，而且各组测试均为多次，最后算得均值。

渗水参数检测
检测水泥的渗水参数主要是以自行研制的设备作为基础，设备的原理是基于变压原理。整个设备外观为长方体塑料筒，上下不密封，设施表面以刻度进行标识便于读数。具体检测流程为：将渗水设备直接装在试件上，然后以橡皮泥对渗水设备的里外进行严格封闭，特别是封堵一些主要的空隙；进行检测过程，需将水直接灌满塑料筒，待刻度读数稳定在200mm，就可以开始记录时间，即t0，当刻度读数降低至0刻度位置，则可以记录时间，即t1。而流过试件表侧的水量为2升，流过时间计算为t1～t0。最后可以算出渗水参数，V=200/(t1～t0)，所有试件测试多次，计算均值。

二、试验结果与分析
1、密实方法对渗水水泥硬度的作用
运用标准配比，基于击打频率解析其对于水泥硬度和密度的作用，也由于击打频率更加频繁，水泥硬度及密度也在不断升高。其关键的原因在于击打过于频繁，有效挤压了水泥自身的空隙，甚至保证水泥内部没有空隙，表现更高的密实度。

2、粗料级配对空置率的作用
考虑细料在渗水水泥的占比极低，因而也可以得出结论，渗水水泥的主要构成为粗料，因而粗料的级配也会对水泥的空置率产生显著的作用，因而探寻粗料的级配也是十分关键的。

3、水灰质量比对透水混凝土强度及透水系数的影响
其实，不管是哪种种类的混凝土，影响混凝土性能最重要的因素始终是水灰质量比，最根本的原因便是在透水混凝土中，水灰质量不仅影响着其强度，同时对透水混凝土透水性也有着一定影响，因此，在透水混凝土制作过程中，有效选择水灰质量比是保证透水混凝土制作能否合格的主要因素。通常来说，水灰质量比所采用基准配合比一般是0.20，0.22，0.24，0.26，0.28，0.30。通过配合比可以发现，它们之间是呈一个递进关系的，换句话说，伴随着水灰质量比的不断增加，透水混凝土的强度也必然会大幅度增强，最后呈现平缓状态，而透水系数则会呈现出下降的趋势。对于这一方面，国内外的专业也有一定的研究，通过水灰质量比增加透水混凝土强度，然后呈现出强度不增加或是降低的状态，根据专家得出的结论，这种情况并不是偶然的实验失误结果，有着重大的原因影响着整个实验结果。

4、透水混凝土强度及透水系数综合分析
通常来说，根据T．C．Hansen的孔隙率理论，混凝土的强度主要取决于孔隙率，孔隙率的计算方式是根据T．C．Hansen的孔隙率理论演变而来的：F/f0=1－S1－S2 (1)

其中，f为透水混凝土的强度，f0无孔隙水泥石的强度，用空置率带入(1)得：f/f0=1－k1Vp1－k2Vp2 (2)

在粗集料的空置率处于较稳定的情况时，水灰质量比对透水混凝土强度的影响取决于公式(2)进行计算，Vp1、Vp2的变化取决于影响的程度。当水灰质量比较小时，随着水灰质量比的增加，Vp2将增加，而Vp1将减小，由于存在着水泥水化的原因，有相当一部分水将和水泥水化形成了固相而没有全变成孔隙，因此Vp1减小的量要大于Vp2增加的量，Vp1的减少占主导，即公式(1)中S1+S2将减小，所以透水混凝土的强度f将随着水灰质量比的增加而增加，同时，水灰质量比较小的试验结果也是类似。

与此同时，在水灰质量比不断上涨的情况下，Vp1、Vp2两者的变化基本是一样的，如果出现这种情况，那就表明透水混凝土的强度已经够了，可以不需要在强度方面下手了。

换句话说，此时的透水混凝土与已密实混凝土的强度基本处于同一水平了，在这种情况下，水灰质量比得到最佳的质量比。在公式(1)中，随着水灰质量比超过最佳值后，不停止进行继续增加，S1+S2也将同时增大。所以，透水混凝土的强度f将随着水灰质量比的增加而减小，符合水灰质量比定规则。

三、结语
成型密实操作可以保证渗水水泥的硬度及密度得以上升，而且水泥的硬度及密度上升的规律往往与击打的频率存在显著相关性。不过击打次数高于18次，则渗水水泥的硬度及密度趋于稳定。这也表现出渗水水泥的渗水参数与硬度存在冲突，即为反比关系，简单而言，硬度增加，则渗水参数减小。因而在具体规划流程中则需要优先考虑渗水参数的最小化，方能保证硬度的最大化。