透水混凝土制备工艺研究

试验研究透水混凝土制备工艺研究龚远1,2，李国新1，王小亮22.云南建投绿色高性能混凝土股份有限公司摘（1.西安建筑科技大学材料与矿资学院陕西西安云南昆明710055）650501要：透水混凝土的制备工艺和养护工艺是影响硬化后混凝土性能的关键影响因素。文章介绍了采用不同的搅拌工艺、成型方法和养护方式制备、养护透水混凝土，并研究搅拌工艺、成型方法和养护方式对透水性能和抗压强度的影响，试验结果表明：上述因素均对透水混凝土抗压强度有较大的影响，养护方式的不同对透水性能影响较小。关键词：透水混凝土；制备工艺；成型方法；养护方式0引言混凝土的制备是混凝土工程的一个重要环节。项目初凝/min135表1凝结时间终凝/min275水泥性能技术指标抗折强度/MPa3d4.5逸3.5288.4逸6.5抗压强度/MPa3d27.828d46.5细度（负压）筛法筛余/%8.7透水混凝土拌合物的性能对硬化后混凝土的性能影响较大，而搅拌方式与新拌混凝土的性能密切相关。透水混凝土与普通混凝土的材料组成、硬化后结构和性能方面都有较大的区别，因此其制备方法、成型工艺和养护方式和普通混凝土有很大的不同[1~3]。在制备成型过程中需要保证具有一定数量的孔隙率，同时强度还需要满足要求，因此需要采用适宜的搅拌工艺，使透水混凝土混合物浆体均匀包裹骨料，且浆体必须有合适的粘聚性，不能采用强力振捣的成型方法，以免造成浆骨分离，导致浆体堵塞下部孔隙而失去透水性；透水混凝土由于其多孔结构失水较快，短时间内工作性能损失大，其养护方式对性能的影响规律和普通混凝土也有很大的区别。本文以透水混凝土的搅拌工艺，成型方法和养护方法为研究对象，确定透水混凝土的最佳搅拌工艺和成型方法，并制定适宜可行的养护方案，保证其硬化后强度的发展，为透水混凝土的配制提供理论依据和工程应用指导。红狮42.5标准逸45臆600逸16.0逸42.5臆10和10～20mm的石灰岩质碎石，粗骨料筛分和粒径分布见表2。表2骨料粒径/mm4.75耀1010耀20

碎石

>2000.94

粗骨料筛分和粒径分布10耀201.4192.33

4.75耀1096.255.48

2.36耀4.750.970.97

1.18耀2.360.280

（3）减水剂：减水剂采用云南建投高分子材料有限公司生产的PCA-800型聚羧酸高性能减水剂，固含量为12.1%，减水率为23.4%。（4）胶结剂：胶结剂采用北京德昌伟业生产的DC-C3型透水混凝土地坪胶结剂，胶结剂的推荐掺量为10kg/m3。1.2试验配合比试验所用骨料粒径分别为4.75～10mm和10～20mm，根据骨料粒径的不同其采用的配合比也不同，混凝土设计强度等级为C20，具体配合比见表3所示。1试验1.1原材料（1）水泥：采用云南红狮水泥厂生产的P·O42.5水泥具体性能参数见表1所示。（2）粗骨料：采用骨料粒径为4.75～10mm2结果分析与讨论2.1搅拌工艺对混凝土性能的影响101圆园19年第12期

试验研究表3骨料粒径/mm4.75耀1010耀20m

水泥/kg360

水/kg龚远：透水混凝土制备工艺研究试验配合比胶结剂/kg10

水胶比0.300.30

骨胶比4.44.5

容重/kg性能较差时，其透水性能和有效孔隙率呈增大趋势，这是因为透水性混凝土的浆料干燥且坚硬，并且在硬化之后，硬化体之间的孔隙增加，有效孔隙率增加，并且透水性增加。但是浆骨之间的粘合和接触点减少，导致抗压强度降低。2.2成型工艺对混凝土性能的影响透水混凝土的混合料在拌和之后浆体要求均匀包裹在骨料表面，水胶比不宜过大，成型后需保持一定的孔隙率来保证混凝土的透水性能，因搅拌1min外加剂

出料

108105

16001580

骨料/kg20782045

35010

透水混凝土的材料组成为水、水泥、骨料和外加剂，试验选取水和胶凝材料的投料顺序和投料数量为研究对象，整个搅拌过程采用双卧轴搅拌机搅拌120s，试验方案见图1所示。搅拌30s

全部骨料+50%拌和水

胶凝材料+剩余拌和水

搅拌30s

此在透水混凝土的成型过程中不能采用强力振捣的普通混凝土密实成型方法，目前国内外许多学者采用的成型方法主要有插捣成型、振动成型、（）试验方案1a

搅拌30s

全部骨料+胶凝材料

全部拌和水

搅拌30s

搅拌1min外加剂

出料

压力成型、击实成型、平板振捣成型等。试验采用插捣成型、振动台振动成型、击实成型和平板振捣成型四种成型方法制备透水混凝土，研究不（）试验方案2b

搅拌60s

全部骨料+全部胶凝材料+

全部拌和水

搅拌1min外加剂

出料

同的成型方法对透水混凝土力学性能和透水性能的影响规律。图2所示为采用四种成型方式对透水系数的影响。1.81.61.41.21.00.80.60.40.20.0

（）试验方案3c

图1透水混凝土搅拌工艺按上述三种搅拌工艺制备透水混凝土，通过观察新拌混凝土骨料浆体的流动性来判定透水混凝土的工作性能，试验结果见表4所示。表4编

号123

投料顺序对透水混凝土性能的影响工作性能

抗压强度/MPa3d7d透水有效系数孔隙（）率/%/mm/s28d2.12

18.418.919.1

插捣成型振动成型击实成型平板振捣成型

浆体均匀包裹骨料，有金属光泽，粘

18.922.023.1

聚性好，流动性适宜拌合物较为干硬，浆体金属光泽较

暗，骨料浆体表面毛糙拌合物干硬、松散，水泥出现团聚

18.521.522.715.418.419.7

成型方法

图2成型方法对透水系数的影响2.312.50

从图2中可以看出，渗透性混凝土的成型方法对透水系数有很大影响。这是因为透水混凝土的浆体数量较少，只能够包裹骨料表面，当采用振动成型时由于振动频率较高，大量的浆料从骨料表面释放到混凝土的底部，导致底部孔堵塞，形成底部密封现象，并且透水性降低。26242220181614121086420

3d抗压强度28d抗压强度

由表4的试验结果可知透水混凝土的搅拌工艺对透水混凝土拌合物的工作性能影响较大，在相同的混合时间下，进料顺序和进料量之间的差异对渗透性混凝土混合物的工作性能有很大影响。采用骨料加部分拌和水搅拌后再加入剩余拌和水制备出的混凝土其工作性能较好，表面呈现出金属光泽；当拌和水和胶凝材料及骨料同时加入搅拌成型后拌合物中浆体的流动性明显降低，浆体与骨料之间的粘结性和包裹性较差，手握之后拌合物不能成团，较为松散，表现在力学性能上为其早期和后期抗压强度较低。表4中透水系数和有效孔隙率的试验结果表明当混凝土的工作插捣成型振动成型击实成型平板振捣成型

成型方法

图3成型方法对抗压强度的影响圆园19年第17卷102（）DEVELOPMENTGUIDETOBUILDINGMATERIALS

试验研究图3所示为成型方法对透水混凝土抗压强度的影响。由图可知透水系数和抗压强度呈相反的变化趋势，透水系数越小，混凝土越密实，抗压强度越高。不同的成型方法对透水混凝土的透水系数和抗压强度影响较大，混凝土的成型过程中选择合理的成型方法时保证混凝土性能满足要求的关键。2.3养护方法对混凝土性能的影响混凝土性能的依时性变化是混凝土材料一个非常突出的特点，也是混凝土材料与其他材料的一个显著区别，不仅新拌混凝土如此，硬化混凝土也是如此。混凝土性能的变化与周围环境有很大的关系，好的环境可以促进混凝土性能的发展，而恶劣的环境也可以使混凝土性能劣化[4~5]。混凝土性能依时性变化的一个基本规律是：早期的表现变化更快，后来逐渐稳定。因此，在早期阶段为混凝土提供良好的环境条件对于确保实现混凝土性能尤为重要。透水混凝土属于干硬性混凝土，其水胶比一般较小，工作性损失较快；成型施工后由于多孔结构失水较快，因此对透水混凝土的养护要比普通混凝土更及时和充分。本试验采用几种不同的养护方式对透水混凝土进行养护，研究养护方式对透水混凝土性能的影响规律。图4所示为不同养护条件下透水混凝土各龄期抗压强度的变化曲线。从图4可以看出，在不同的养护条件下，透水混凝土各龄期的抗压强度变化趋势是一致的，透水混凝土的抗压强度在3d至14d增长速率较快，14d抗压强度均达到了28d抗压强度的90%以上，之后强度增长缓慢。图5所示为不同养护方式下各龄期的抗压强度变化曲线，由图可以看出随着养护龄期的增加，抗压强度都呈增大趋势，但是不同的养护条件和不同养护阶段下其抗压强度的增长速率有所不同，总的来看，强度增长速率：3d～7d>7d～14d>14d～28d，标准养护>水中养护>洒水覆盖养护>自然养护。养护条件的不同决定了透水混凝土的失水速度，失水速率越快，强度增长越缓慢；由于透水混凝土中孔隙的存在使得胶凝材料与水和空气接触面积较大，因此水化反应比较迅速，主要发生在成型至14d这段时间，14d以后20.019.519.018.518.017.517.016.516.0

3d

7d

14d28d

养护龄期

56d

90d

2524232221201918

3d

（）自然养护a

7d

14d28d

养护龄期

56d90d

（）标准养护b

21.020.520.019.519.018.518.017.5

3d

7d

14d28d

养护龄期

56d

90d

23.022.522.021.521.020.520.019.519.0

3d

（）洒水养护c

7d

14d28d

养护龄期

56d90d

（）水中养护d

图4养护条件对透水混凝土抗压强度的影响水化反应基本完成，强度增长趋于缓慢。影响透水混凝土透水性能的因素有很多，包括水胶比、骨胶比、骨料粒径、砂率、成型方式和养护方式等，最本质的因素在于透水混凝土成103圆园19年第12期

试验研究242322212019181716

自然养护

标准养护洒水覆盖养护水中养护

养护方式

3d7d14d28d

龚远：透水混凝土制备工艺研究较大，采用插捣成型时透水性能最好，其次依次为击实成型、平板振捣成型，振动成型时透水性能最差。（3）养护方式对透水混凝土的透水性能影响较小，采用不同的养护方式透水系数相差较小，透水系数均符合标准要求。（4）不同养护方式下各龄期的抗压强度都随着养护龄期的增加呈增大趋势，但是不同的养护条件和不同养护阶段下其抗压强度的增长速率有所不同，总的来看，强度增长速率：3d～7d>7d～14d>14d～28d，标准养护>水中养护>洒水覆盖养护>自然养护。参考文献:[1]宋中南，石云兴.透水混凝土及其应用技术[M].中国建筑工业出版社:2010,10.[2]姚明来,王莘,陈洲，等.再生骨料无砂透水混凝土性能试验研究[J].混凝土,2017（12）:83-86.[3]孔思宇.透水混凝土的主要性能及其影响因素综述[J].商品混凝土,2017（Z1）:46-50.[4]徐杰,张双燕.关于透水混凝土透水性与强度的研究[J].商品混凝土,2018（6）:65-67.张勇贾文文徐[5],,长科，等.不同因素对透水混凝土性能影响的研究[J].混凝土与水泥制品,2017（11）:25-28.图5各龄期抗压强度变化曲线型后连通孔隙率，即有效孔隙率所占体积的大小。这是因为水从透水混凝土表面渗入之后，经过连通孔隙渗入地下，而封闭孔隙和半连通孔隙对透水系数几乎没有影响，因而各因素对透水混凝土连通孔隙率的直接影响透水系数的大小。从图6可以看出养护方式对透水系数的影响极小，透水系数最大的为洒水覆盖养护，最小的为水中养护和标准养护，两者透水系数相差仅为0.07mm/s，几乎可以忽略不计，透水系数的变化情况同样能说明透水混凝土中有效孔隙率的变化情况，试验结果表明养护方式对透水性能和有效孔隙率的影响极小。2.01.91.81.71.61.5

收稿日期：2019-05-21作者简介：龚远（1986-），男，汉族，四川广元人，本科，高级工程师，研究方向：高性能混凝土。（责任编辑：何彬）自然养护

标准养护洒水覆盖养护水中养护

养护方式

图6养护方式对透水系数的影响3结论（1）透水混凝土的成型方式对透水混凝土的力学性能影响较大，在水胶比适宜的条件下，养护方式对透水性能影响较小。透水混凝土制备工艺中采用分段投料（骨料+50%拌和水→剩余拌和水+胶凝材料+外加剂）的方式其力学性能较好，透水性能满足要求。（2）成型方式对透水混凝土的透水性能影响圆园19年第17卷104