透水混凝土地坪強度的因素探討

透水混凝土地坪強度的因素探討

早在20世紀中后期，歐、美、日本等國家為了尋求與自然共同發展，開發出一種有利于維護生態平衡的透水混凝土，這種透水混凝土由于綠色環保、吸收噪音、多孔隙、輕質、透氣性及透水性較好等優點得到廣泛運用，直至目前依然被應用于廣場、停車場、公園等地，為保持生態平衡起到了巨大的作用。相比于國外，我國雖然對透水混凝土的研究也比較早，但是由于其抗壓強度過低等原因在我國并沒有得到廣泛運用，以前多數透水混凝土強度通常都不會超過20MPa，也正是由于強度原過低的原因，使透水混凝土的運用得到限制。深圳市聯歐科技發展有限公司根據以往透水混凝土強度不高的問題，通過查閱大量資料進行透水混凝土成型方式及粗集料級配、細集料的摻量、水灰質量比等對透水混凝土強度的影響，得出能夠配制出強度高于30MPa的透水混凝土，并且能夠滿足透水路面層的材料要求。

一、透水混凝土原料及實驗流程
1、透水混凝土原料選擇
透水混凝土一般選擇硅酸鹽類水泥，水泥硬度評級為42.5，集料混合兩類不同顆粒大小的石屑，A類顆粒大小范圍為5～10mm，BA類顆粒大小范圍為5～25mm，混合強力吸水制劑、一般砂石。而攪拌的水選擇一般生活飲水，粗料為5～25mm的持續級配。

2、透水混凝土實驗步驟：
成型壓實方法
一般透水混凝土保留的漿液不多，而且細料所占比例極小，因而在成型過程中不能單純采取機器完成振搗，不然就會導致所有水泥黏在底側，從而導致底側透水混凝土過稠，也喪失透水效果。而在本次調查中，主要是以土工輕度擊實操作，完成層次的擊打。首層在實驗模型2/3高位置；次層為實驗模型整個高度位置，實驗流程：第一次，將拌制好的水泥灌至實驗模型的2/3高位置(規格體積為100mm×100mm×100mm)，以錘子敲打4次，當灌滿實驗模型整個高度，則連續敲打4次；第二次，各層都敲打8次；第三次，各層都敲打10次；第四次，各層都敲打13次。

透水性混凝土空置率檢測
預制的級配石塊以科學的配比進行混合，放滿整個鐵質圓柱體容器中(總容積為10升)，然后再灌水至水滿，最后再排出水，根據排出的容積算出級配石塊的空置率，而且各組測試均為多次，最后算得均值。

滲水參數檢測
檢測水泥的滲水參數主要是以自行研制的設備作為基礎，設備的原理是基于變壓原理。整個設備外觀為長方體塑料筒，上下不密封，設施表面以刻度進行標識便于讀數。具體檢測流程為：將滲水設備直接裝在試件上，然后以橡皮泥對滲水設備的里外進行嚴格封閉，特別是封堵一些主要的空隙；進行檢測過程，需將水直接灌滿塑料筒，待刻度讀數穩定在200mm，就可以開始記錄時間，即t0，當刻度讀數降低至0刻度位置，則可以記錄時間，即t1。而流過試件表側的水量為2升，流過時間計算為t1～t0。最后可以算出滲水參數，V=200/(t1～t0)，所有試件測試多次，計算均值。

二、試驗結果與分析
1、密實方法對滲水水泥硬度的作用
運用標準配比，基于擊打頻率解析其對于水泥硬度和密度的作用，也由于擊打頻率更加頻繁，水泥硬度及密度也在不斷升高。其關鍵的原因在于擊打過于頻繁，有效擠壓了水泥自身的空隙，甚至保證水泥內部沒有空隙，表現更高的密實度。

2、粗料級配對空置率的作用
考慮細料在滲水水泥的占比極低，因而也可以得出結論，滲水水泥的主要構成為粗料，因而粗料的級配也會對水泥的空置率產生顯著的作用，因而探尋粗料的級配也是十分關鍵的。

3、水灰質量比對透水混凝土強度及透水系數的影響
其實，不管是哪種種類的混凝土，影響混凝土性能最重要的因素始終是水灰質量比，最根本的原因便是在透水混凝土中，水灰質量不僅影響著其強度，同時對透水混凝土透水性也有著一定影響，因此，在透水混凝土制作過程中，有效選擇水灰質量比是保證透水混凝土制作能否合格的主要因素。通常來說，水灰質量比所采用基準配合比一般是0.20，0.22，0.24，0.26，0.28，0.30。通過配合比可以發現，它們之間是呈一個遞進關系的，換句話說，伴隨著水灰質量比的不斷增加，透水混凝土的強度也必然會大幅度增強，最后呈現平緩狀態，而透水系數則會呈現出下降的趨勢。對于這一方面，國內外的專業也有一定的研究，通過水灰質量比增加透水混凝土強度，然后呈現出強度不增加或是降低的狀態，根據專家得出的結論，這種情況并不是偶然的實驗失誤結果，有著重大的原因影響著整個實驗結果。

4、透水混凝土強度及透水系數綜合分析
通常來說，根據T．C．Hansen的孔隙率理論，混凝土的強度主要取決于孔隙率，孔隙率的計算方式是根據T．C．Hansen的孔隙率理論演變而來的：F/f0=1－S1－S2 (1)

其中，f為透水混凝土的強度，f0無孔隙水泥石的強度，用空置率帶入(1)得：f/f0=1－k1Vp1－k2Vp2 (2)

在粗集料的空置率處于較穩定的情況時，水灰質量比對透水混凝土強度的影響取決于公式(2)進行計算，Vp1、Vp2的變化取決于影響的程度。當水灰質量比較小時，隨著水灰質量比的增加，Vp2將增加，而Vp1將減小，由于存在著水泥水化的原因，有相當一部分水將和水泥水化形成了固相而沒有全變成孔隙，因此Vp1減小的量要大于Vp2增加的量，Vp1的減少占主導，即公式(1)中S1+S2將減小，所以透水混凝土的強度f將隨著水灰質量比的增加而增加，同時，水灰質量比較小的試驗結果也是類似。

與此同時，在水灰質量比不斷上漲的情況下，Vp1、Vp2兩者的變化基本是一樣的，如果出現這種情況，那就表明透水混凝土的強度已經夠了，可以不需要在強度方面下手了。

換句話說，此時的透水混凝土與已密實混凝土的強度基本處于同一水平了，在這種情況下，水灰質量比得到最佳的質量比。在公式(1)中，隨著水灰質量比超過最佳值后，不停止進行繼續增加，S1+S2也將同時增大。所以，透水混凝土的強度f將隨著水灰質量比的增加而減小，符合水灰質量比定規則。

三、結語
成型密實操作可以保證滲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規律往往與擊打的頻率存在顯著相關性。不過擊打次數高于18次，則滲水水泥的硬度及密度趨于穩定。這也表現出滲水水泥的滲水參數與硬度存在沖突，即為反比關系，簡單而言，硬度增加，則滲水參數減小。因而在具體規劃流程中則需要優先考慮滲水參數的最小化，方能保證硬度的最大化。