探究透水混凝土的透水性能

透水混凝土的透水性能用透水系数表示。透水系数一般采用定水位试验方法，由于水头差不同，透水系数因而也有所差异。透水混凝土的透水系数因孔隙率和粗骨料的粒径而异，孔隙率越大，透水系数越大；同一孔隙率情况下，骨料粒径越大，透水系数也越大。

1.透水试验装置

透水性是生态混凝土的一个重要指标，它的大小因混凝土基础材料的颗粒组成不同而有差异。表征生态混凝土透水性的透水系数，是指在一定的水头下，单位时间内透过混凝土的水量。它与混凝土透水面积成正比，与混凝土透水厚度成反比。目前，透水生态混凝土透水性试验国家还没有正式的标准规范，参照日本 《多孔混凝土性能试验方法草案》，对本试验成型的试件进行透水系数测试。

图7.6是透水性模型试验装置示意图。由于透水混凝土表观密度通常在1400～1900kg/m3范围内，浇筑时混凝土产生的侧压力小，利用这一特点装置采用PVC管材充当圆柱形混凝土试件的模板。试件成型时，先将碎石或卵石等粗骨料填平到一定高度，然后用细砂进行找平，接着在细砂表面覆盖一平整的硬纸片并涂上一层机油，最后将透水混凝土浇筑到与PVC管材齐平处抹平即可，如图7.7所示。截取PVC管材充当模板时，上下两端一定要平整，否则制作的混凝土试件端面会倾斜。

图7.6　混凝土透水性测定装置

图7.7　透水试件的成型

试验时先灌水到200mm刻度以上，待水位下降到160mm刻度时开秒表计时，水全部渗漏完毕时停表，记录时间t（单位：s）。然后计算混凝土的透水系数（单位：mm/s）：

2.试验测试结果

试验包括对透水混凝土的抗压强度、连通孔隙率以及透水系数进行测试，试验结果见表7.10。

从表7.10可以直观看出，透水混凝土成型压力为1.0MPa时，抗压强度为最大，连通孔隙率、透水系数随着成型压力的增加而减小。

表7.10　再生骨料混凝土抗压强度及孔隙率

根据正交理论，分别计算粗骨料种类A、砂石体积比B和成型压力C 对透水混凝土抗压强度、连通孔隙率、透水系数的极差值，见表7.11。极差大的因素说明它在3个水平之间变化时对所测指标造成的影响大，通常认为是重要因素。

表7.11　各因素对试验结果的极差分析

注 Ki、ki分别表示第i水平，每个因素的试验结果总和及平均值；R表示极差。

（1）由极差表7.11可以得出以下结论。

1）影响透水混凝土抗压强度的主次顺序是A＞C＞D＞B，即骨料种类＞成型压力＞水泥用量＞砂石体积比。(www.xing528.com)

2）影响透水混凝土透水系数因素的主次顺序是C＞D＞B＞A，即成型压力＞水泥用量＞砂石体积比＞骨料种类。

3）影响透水混凝土连通孔隙率因素的主次顺序是C＞D＞A＞B，即成型压力＞水泥用量＞骨料种类＞砂石体积比。

（2）通过图7.8可以得出以下结论。

1）砂石体积比对透水混凝土的抗压强度影响不是很大，主要对透水混凝土连通孔隙率较大。

图7.8　抗压强度正交分析点图

2）骨料种类对抗压强度影响较大，其中碎石的抗压强度最大，再生骨料的抗压强度最小。骨料表面的粗糙程度对透水混凝土的强度影响较大。

3）成型压力对抗压强度影响较大，当成型压力为1.0MPa时抗压强度最大，1.5MPa时抗压强度最小。初步分析其原因可能是由于当施加压力时对骨料本身造成破坏，既而混凝土试块强度也随之降低。

4）随着水泥用量的增加，透水混凝土的抗压强度呈增长趋势，主要是由于水泥浆的增多，骨料间的粘结力增加，因此抗压强度增加。

图7.9　透水系数正交分析点图

（3）通过图7.9可以得出以下结论。

1）骨料种类对透水系数的影响程度是：碎石＞再生骨料＞卵石，主要是骨料的表面粗糙度不同，导致试件内部的连通影响不同，从而影响透水性。

2）随着砂石体积比和水泥用量的增加，透水混凝土透水系数随之降低，随着其用量的增加混凝土内部更加密实。

3）随着成型压力的增加，透水混凝土透水系数随之降低。

（4）通过图7.10可以得出以下结论。

1）骨料种类对连通孔隙率的影响程度是：碎石＞再生骨料＞卵石，主要是骨料的表面粗糙度不同，导致构件内部的连通影响，从而影响孔隙率。

图7.10　连通孔隙率正交分析点图

2）随着砂石体积比、成型压力、水泥用量的增加，透水混凝土连通孔隙率随着降低，其中成型压力对连通孔隙率影响最大。