刘肖凡_刘肖凡任教的课_徐礼华李继祥刘肖凡

摘要： 为优化满足特定孔隙率条件下的透水混凝土抗压强度，试验研究了材料制备过程中水灰比和胶骨比变化对抗压强度的影响，分析了常用矿物掺合料在掺量变化情况下的浆体强度。结果表明，满足21%的孔隙率时，提高抗压强度的最佳水灰比为0.3，胶骨比为1：5；提高浆体强度的掺合料最佳单一掺量分别为：粉煤灰20%、矿渣微粉24%、硅灰6%，硅灰为佳，同量级变化下其28天抗压强度增长19.3%。

Abstract： In order to optimize and meet the pervious concrete compressive strength under specific porosity conditions， this test studies the influence of the changes of water-cement ratio and plastic bone ratio on the compressive strength in materials preparation process， and yzes the slurry strength of common mineral admixtures under the changes of proportion. The results show that， when the satisfied porosity is 21%， the best water-cement ratio of the compressive strength is 0.3， plastic bone ratio is 1： 5； the best single proportion of admixtures to improve the slurry strength is： 20% of the fly ash， 24% of the slag powder， 6% of silica fume， silica fume is better， and under the same magnitude change， its 28 days compressive strength is increased by 19.3%.

关键词： 透水混凝土；抗压强度；浆体强度

Key words： pervious concrete；compressive strength；slurry strength

中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）12-0149-03

0 引言

透水混凝土具有天然地表的可渗透性，能够改善城市与自然环境之间的生态平衡，包括减轻热岛效应、减少城市内涝等优点，是绿色城市发展的明智选择。透水混凝土在我国的应用现状并不理想，但在一些发达国家的应用已较为普遍，这种材料应兼备工程要求的抗压强度与可观的透水能力，但二者有一定程度上的相互制约：抗压强度的提升一般需要增加混凝土的单位密实度，孔隙率必然减少，随之排水性能减弱。试验研究中，当透水混凝土的目标孔隙率得到满足，决定其工程应用能力的首要参数为抗压强度，优化该情况下的抗压强度将使得透水混凝土的工程应用更为广泛。

笔者以试验为基础，从水灰比和胶骨比入手，兼顾粉煤灰、矿渣微粉和硅灰三种常用的矿物掺合料对浆体强度的影响，分析了透水混凝土制备过程中由于材料配比改变导致的抗压强度变化，总结规律，以备工程应用。

1 研究思路

在实际工程应用中，透水混凝土的施工会受到诸多因素限制，试验模仿施工条件，试件制备方法尽量贴近常用的施工方法，预设目标孔隙率，通过改变水灰比和胶骨比，分析相应抗压强度的变化规律。

连锁状态是透水混凝土混合料阶段的理想聚积状态，该状态多为点式接触，接触点的抗压强度极限将决定材料整体的抗压性能，而作为接触媒介的胶结材料在很大程度上限制了透水混凝土的最大极限强度。矿物掺合料是一类能够较好提高透水混凝土性能的胶结材料。笔者选取此类工程上最为常用的粉煤灰、矿渣微粉和硅灰进行试验，通过改变掺合料的配比，发现胶结材料的最佳单一掺量，间接提高透水混凝土强度。

总体上讲，研究以工程施工的实际状况为参照，通过试验分析各类配比变化对抗压强度的影响规律，由此优化一定工程限制条件下的透水混凝土抗压强度。

2 试验方案

2.1 试验原材料 原材料主要包括水泥、骨料、矿物掺合料、外加剂和试验用水。水泥选用42.5R普通硅酸盐水泥；粗骨料为5-10mm单粒径级配碎石，堆积密度每立方米1513kg，孔隙率45.1%，细骨料为标准砂；矿物掺合料包括粉煤灰、矿渣微粉和硅灰；选用聚羧酸类高效减水剂，试验用水为徐州市新城区生活自来水。刘肖凡

2.2 试验设计 研究设定两个方向，护达到预设日期后通过液压式压力机进行加压试验；在浆体抗压强度试验中，选用粉煤灰、矿渣微粉和硅灰三种矿物掺合料，设置无掺合料的水泥砂浆作为对照组，试件尺寸为40mm×40mm×160mm，标准养护，压力机加压破坏。两者具体方案如下。

2.2.1 水灰比和胶骨比对抗压强度的影响 在水灰比试验中，设置目标孔隙率为21%，胶骨比为1∶4，砂率5%，最低水灰比为0.26，以0.02为一个单位量级递增，共五级，每级三个试件，每个试件的孔隙率测定两次，测量结果取平均值。

在胶骨比试验中，目标孔隙率与水灰比试验相同，设定水灰比为0.3，砂率5%，胶骨从1∶6变化到1∶3，共四级。试件成型及试验结果的分析方法与水灰比试验相同。 2.2.2 单一矿物掺合料对浆体抗压强度的影响 胶结材料浆体抗压强度是透水混凝土整体抗压强度的重要限制点，研究浆体掺合料对强度的影响有利于更好提高透水混凝土的抗压强度。试验设四组，分别为对照组、粉煤灰组、矿渣微粉组和硅灰组，对照组的矿物掺合料掺量为零，其余三组中，每组设置五级掺量，每级两个试件，初始掺量分别为18%、20%和2%，单次掺量增加2%，相应减少的是同等水泥砂浆用量。

3 数据分析

3.1 水灰比和胶骨比试验分析

①水灰比试验：水灰比变化对抗压强度的影响如图1，由图可知，随着水灰比的增加，透水混凝土7d抗压强度与28d抗压强度均呈现先增强后减弱的趋势，最佳水灰比为0.3，此时的7d抗压强度为13.01MPa，28d抗压强度为15.47MPa，孔隙率偏差较小，仅低于目标孔隙率0.2%。

②胶骨比试验：图2显示出胶骨比变化对抗压强度的影响，当胶骨比由1∶6改变为1∶5，抗压强度增量最大，28d抗压强度由13.33MPa增加到17.94MPa，净增量达35%，实际孔隙率为22.1%；而当胶骨比继续增加，实际孔隙率虽然在目标孔隙率的误差范围内，但强度增量减小，此外，胶结材料的长期稳定性低于骨料，胶骨比不宜过大，因此选定最佳胶骨比为1∶5。

3.2 矿物掺合料试验分析 基准组的7d抗压强度为40.4MPa，28d抗压强度为51.7MPa。

①不同掺量粉煤灰对浆体强度的影响：如图3，随着掺量的增加，7d抗压强度呈下降趋势，因此粉煤灰对水泥砂浆早期抗压强度有减弱效果，28d抗压强度变化与之不同，但整体上先增加后降低，最佳掺量为20%。

②不同掺量矿渣微粉对浆体强度的影响：矿渣微粉掺量的改变对浆体的7d抗压强度与28d抗压强度影响不同步，如图4，当掺量为22%时7d抗压强度首先达到峰值，而28d抗压强度峰值的出现延后一个区间，相应的抗压强度为52.6MPa，高于基准组对应值，因此最佳矿渣微粉掺量为24%。刘肖凡

③不同掺量硅灰对浆体强度的影响：由数据可知，硅灰对水泥砂浆的抗压强度有增强作用，28d抗压强度在掺量为6%时达到峰值，该掺量较上一量级强度增长最快，增长率为19.2%，结合材料的价格因素，选定最佳掺量为6%。

对比基准组可得，粉煤灰和矿渣微粉从不同程度上均减弱了水泥砂浆的抗压强度，而硅灰弥补了这一趋势。单一矿物掺合料对砂浆强度的影响分析能够更直观地显示出不同掺合料的作用效果，为复合掺合料试验奠定了基础。

4 结论

①通过改善透水混凝土制备过程中的相关配比可以增加同等孔隙率要求下的抗压强度，从而提升其工程应用性能。

②透水混凝土制备过程中，当水灰比为0.3，胶骨比为1：5，此时的抗压强度最佳，并且该配比能够满足21%的孔隙率。

③透水混凝土胶结材料浆体制备过程中，矿物掺合料最佳单一掺量分别为：粉煤灰20%、矿渣微粉24%、硅灰6%。

④粉煤灰和矿渣微粉对浆体强度均有弱化作用，而适量的硅灰则能够在一定程度上增加浆体的抗压强度。

参考文献：

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