影响透水混凝土强度的因素

【摘要】随着人们生活水平的不断提高，人们开始关注自身的居住环境和城市生活的舒适度。而透水性混凝土作为一种与生态环境发展相协调的混凝土也逐渐引起人们的关注。因此，研究影响透水混凝土强度的因素并针对研究结果进行一定的技术改革，对透水混凝土今后的更好利用有着十分重要的推动作用。文章将采用实验的方法对那些可能对透水混凝土强度造成影响的因素进行分析。

【关键词】透水混凝土；强度；影响因素

伴随着我国经济的发展而来的还有日益严峻的环境问题，因此，在建设环境友好型社会的今天，维持生态环境的平衡，进行可持续发展已经成为了我国经济建设中的关键部分。透水性混凝土的研制能够对城市气候的调节、城市环境的协调发展起到很好的效果。我国使用透水性混凝土的起步较晚，且它的适用范围也相对较小。因此，为了扩大透水混凝土在我国的使用范围，研究影响其强度的因素就显得尤为重要。

一、透水混凝土的基本含义和种类

（一）含义

透水混凝土的构成包括水泥、水、和骨料等材料，将它们搅拌在一起进行混合而形成了一种透水性和透气性好的材料就是透水性混凝土。透水混凝土之所以有很好的透水性，是因为它孔隙较多，这种混凝土用来做河流堤坝能够为生物提供栖息的空间，将它用作城市隔板也能有效的防止城市噪音。下图1我们可以看到透水混凝土的强大透水效果。

图1 透水效果示意图

（二）种类

1.水泥透水混凝土

水泥透水混凝土又叫无砂大孔混凝土，在配置这种混凝土时，通常会加入少量的高效减水剂来保证混凝土的强度。水泥透水混凝土的配置所需要的各种材料的比例分别是：水 ：灰 至 ；骨 ：灰 至 。经过硬化的水泥混凝土的内部的连通孔隙是 到 ，并且它的透水性和抗压性都较强，同时制作这种混凝土的成本不高，制作方法也相对比较简单，工程上经常用这种混凝土来铺路，由于它的特殊用途，应该着重考虑提高它的抗磨损性，一次来延长道路的使用寿命。

2.高分子透水混凝土

高分子透水混凝土时用一些高分子材料如沥青等作为交接材料，并用大孔隙的粗骨料配置而成的。因为高分子材料的不同，也可以用所使用的高分子材料为这种混凝土命名。高分子透水混凝土与水泥混凝土相比虽然强度较高，但是却需要大量的投入成本，因此，这种混凝土不适宜用来铺路。

3.透水混凝土制品

在矿物粒状物里面加入浆体进行搅拌，再通过高温烧制而成的材料就是透水混凝土制品，这种砖块材料的强度、抗磨损性都较好，且它的使用寿命长，很适合用于道路建设，但是由于这种透水混凝土制品的成本较高，所以只能适用于那些档次高且用量小的道路工程中，不适于大范围使用。

二、透水混凝土对城市建设的有利作用

（一）维护城市生态平衡

由于透水混凝土的内部结构孔隙大，使它拥有非常好的透水性能，将这种混凝土用作城市道路建设，能更快的对雨水进行渗透，减少城市内涝现象的发生，同时下渗的雨水能够转化成地下水，使城市的地下水资源得到很好地补给，增加城市的湿度，改善城市的气候和环境，让人们在干净舒适的城市环境中生活。

（二）营造良好的城市环境

由于透水混凝土的大孔隙，使得城市路面能够和土壤之间保持相通，这样就为城市积攒了很多热量，对城市的温度和湿度有一个很好的调节作用，改善了城市环境，增加了城市地面的透水性和透气性。另外，透水混凝土路面还能有效减少城市噪音，营造出了一个舒适、健康的城市环境。

三、影响透水混凝土强度的因素

（一）原材料对透水混凝土强度的影响

首先，透水混凝土的强度与水泥的强度是一致的，水泥的强度越大，当然由它配置成的透水混凝土的强度也就相对较强，而水泥的化学成分又决定了水泥的轻度，高强度的水泥制作出来的透水混凝土随着时间的不断推移，水泥的化学结构发生变化，混凝土的强度也会发生变化，使其内部强度变得不均匀；其次，粗骨料是制作透水混凝土的骨架，粗骨料的品种对混凝土强度也有一个很大的影响，碎石做骨料的过程中，由于它的表面不规则，搅拌时碎石之间的摩擦能够增加混凝土结构的稳定性能。因此，在配置透水混凝土中对骨料的选择要多选用形状不规则的碎石，而不是表面光滑的卵石，这样能够增加透水混凝土的强度。此外，透水混凝土强度还会受到减水剂的影响，减水剂能够减少混凝土中水分的流动，没有了水的润滑，混凝土的强度也就自然增强了。

（二）配合比参数对透水混凝土强度的影响

透水混凝土中，水和灰的比，浆集比和孔隙率的参数都能对混凝土的强度产生一定的影响。水泥与水的重量之间的比例适中，能够使混凝土硬化之后的结构更加稳定，因此要依据实际情况来配置水泥和水的重量；骨料的体积和水泥浆体积之间的比例适当增加能够增加混凝土的强度，但是如果掌握不好程度，使浆集比增加较大，就会影响到透水混凝土的透水性，因此把握一个适当的量非常重要；另外，透水混凝土的孔隙率太大会使混凝土的强度降低，因此在配置透水混凝土时还要注意适当减小混凝土的孔隙率。

（三）成型工艺和养护对透水混凝土强度的影响

透水混凝土有一个十分显著的特点，就是一旦保证它的透水率就会降低它的强度，因此它的成型工艺十分重要，这就要求在配置这种混凝土时要严格控制各部分的不利，此外还要对其采取相应的防护措施，减少由于天气等外力因素对透水混凝土造成的伤害，影响其强度。

四、影响透水混凝土强度的因素实验探究

（一）实验方法

1.混凝土搅拌

（1）在 ― 搅拌机滚筒加入一定量的水进行湿润；

（2）加入 的水和一定量的石子，进行 的搅拌，保持每块石子表面湿润；

（3）将一定量的水泥和其他材料加入，进行搅拌， 后水泥和石子会充分混合在一起；

（4）把剩下的水倒进搅拌机滚筒，进行 搅拌后出料。

2.透水混凝土的成型

（1）将搅拌完成的 × × 的混凝土装入实验模型中，装到模型的三分之二时，进行锤击 次，将模型全部装满时，锤击 次；

（2）重复以上的实验步骤，即将搅拌完成的 × × 的混凝土装入实验模型中，装到模型的三分之二时，锤击 次，模型装满时，锤击 次；

（3）继续重复以上实验步骤，在混凝土装到模型的三分之二时，锤击 次，将模型装满时，锤击 次；

（4）最后一次各进行 次锤击，透水混凝土成型。

3.测定透水混凝土的孔隙率

（1）将一组三块体积为 × × 的混凝土试件放在标养室进行为期 天的的养护后放入温度为 摄氏度的烘箱内进行烘烤，烘干后测出它的体积（ ）；

（2）将该试件放入水中称重（ ）后进行二次烘干，再计算它的重量（ ）；那么它的孔隙率的计算公式为：

= ×

（3）取每组数据的平均值，三组数据的最大值与中间值的差距有一个超过 ，那么将这个中间值作为恒定值，若两个差值全部超过 ，那么，此次测试失败。

4.测定透水混凝土的透水系数

（1）准备一个正面有刻度的上下开口的方柱型塑料桶；

（2）在混凝土试件上台上透水仪，并将透水仪与试管间的缝隙用橡皮泥固定；

（3）向方柱型塑料桶内注水，水面刻度到 时记录时间（ ），水面刻度下降到 时，记录时间为（ ），经过试件表面的水体积是 ，耗费时间是 - ，那么透水混凝土的透水系数计算公式为：

=

（4）每个试件分别测试三次，再取他们的平均值。

试验所需要的方柱型塑料桶如图2所示：

图2 方柱形塑料桶

（二）试验结果分析

1.水灰比对透水混凝土强度和透水系数的影响

上面试验所用的水、石子、水泥的重量的比例都是固定的，这就说明透水混凝土的强度与水与水泥之间的比例有关，如果水的重量增多，会使透水混凝土的强度增加，但随后强度又成降低趋势。因此，在配置透水混凝土的过程中，适当的是水灰比十分重要，它是影响透水混凝土强度的一个关键因素。因为，透水混凝土时要求其强度和透水性的，所以多透水混凝土水和水泥重量的选择就变得更加重要了，刚才提到水灰比增加，透水混凝土的强度先增加再达到某个限度时就变得固定了，然而透水系数与水灰比的增大成反比。我们将水与水泥之间的比例从 开始，有0.02个单位进行增加，增加到 时结束。这个过程的水灰比与透水混凝土的强度和透水性的关系如图3所示：

图3 水灰比与透水混凝土强度和透水性的关系示意图

2.孔隙率对透水混凝土强度的影响

试验中对试件进行锤击的次数，对透水混凝土强度的影响十分规律，透水混凝土的密度和强度会随着锤击次数的不断增加而加大，当锤击次数不断增加，增加到21次左右之后，我们能够发现，透水混凝土的密度和强度已经达到了一个相对稳定的状态。这是因为，锤击能够将透水混凝土的内部孔隙减小，而锤击次数不断增多，又使得其内部的孔隙变得越来越小，让透水混凝土变得异常的巩固和结实，当锤击的次数达到某个程度之后，透水混凝土的强度也就基本固定了。

从试验中得出的孔隙率计算公式我们可以看出，透水混凝土的总体积减掉实际不部分的体积，就是孔隙率的体积。而孔隙率越低透水混凝土的强度也就越大，但是随着孔隙率的降低，透水混凝土的透水性又会变差，因此，掌握一个孔隙绿的平衡，综合考虑到透水混凝土的强度和透水性是十分重要的。

结语

随着透水混凝土的适用领域的不断扩大，研究影响其强度的因素也变得非常必要，实验中我们可以看出影响透水混凝土强度的两个重要的因素就是透水混凝土的水灰比和它的孔隙率。但是影响其强度的还有其他因素，比如灰集比、集料粒径和强度等都能对透水混凝土的强度产生影响。随着科学技术的不断发展进步，影响透水混凝土强度的因素也一定会被逐渐解决，让透水混凝土能够得到更大范围的使用，建设环境友好型社会，全面进行可持续发展。