透水混凝土抗凍試驗研究

摘要

現代城市建設中，大多路面都采用硬化路面，缺乏呼吸性、吸收熱量和滲透雨水的能力， 隨之帶來一系列的環境問題，而透水混凝土能夠很好地解決上述問題。由于我國南北緯度差別較大，因此氣溫也差別較大。北方冬季撒鹽除冰的環境中，鹽水隨著融雪飛濺或流淌到兩側透水混凝 土材料上，造成透水混凝土受鹽凍破壞，因此有必要對透水混凝土的抗凍試驗進行研究。

1.前言

目前我國在透水混凝土方面的研究取得了突破性的進展，透水混凝土廣泛應用與城市便道、非機動車道、人行道，高強度、高性能透水混凝土在城市主干道中也有應用，但有關透水混凝土抗凍性研究較少。透水混凝土內部含有較多的孔隙，當水結冰時，水壓力推動水向邊界排除，透水混凝土內部將受到推移水分前進的反作用力。當水壓力大于水泥漿體的抗拉強度時，水泥漿體將受拉破壞，此時透水混凝土內部可能出現裂縫，從而縮短使用壽命。因此，本文針對透水混凝土的抗凍性能展開研究實驗，尋找透水系數、抗壓強度與抗凍性能的關系，配制最佳透水混凝土的配合比。

2.試驗過程

2.1 料

2.1.1水泥：選用曲陽金隅P. 0 42. 5水泥；

2.1.2粗集料：選用滿城5?10mm、10?20mm、20?30mm單粒級青碎石；

2.1.3粉煤灰：選用衡水衡冠Ⅱ級粉煤灰；

2.1.4聚羧酸外加劑：保定慕湖恒源新型建材有限公司；

2.2 試驗方法

依據《透水水泥混凝土路面積水規程》（CJJ/T 135—2006)、《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T 50081—2002)、《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》（GB/T 50082—2009)規范分別進行透水混凝土透水系數、抗壓強度及抗凍試驗。綜合考慮保定地區的環境溫度，本次試驗凍融最低溫度控制在-10°C。

2.3 配合比設計

(1)確定粗集料用量：由于透水混凝土為無砂混凝土，1方混凝土粗集料用量即為1方石子用量，根據石子堆積密度確定石子用量；

(2)確定漿骨比：我們選取不同的漿骨比經過反復試驗，最終確定理想漿骨比為0.3;

(3)確定水膠比：經過反復試驗，最終確定最佳水膠比為0.24;

(4)確定膠材用量、粉煤灰摻量、水及外加劑用量；

2.4 拌合工藝

由于透水混凝土屬于干硬性混凝土，不適合采用傳統的坍落度檢測方法，沒有具體的科學準確的透水混凝土工作性的評價方法。只能從經驗角度出發，根據多次試拌經驗結果確定了一種工作性的“標準”，即混凝土拌合物表面有光澤，混凝土粗集料不會有漿體集聚、流動為宜。

3.試驗結果與分析

3.1 集料粒徑對抗凍性的影響

從圖2中可以看出5?10mm粒級配制的透水混凝土質量損失最小；20?30mm粒級配制的透水混凝土質量損失較大，到后期斜率增大，隨之質量損失增大，整體抗凍性最差；10?20粒級配制 的透水混凝土質量損失居中，凍融質量損失在0. 8%?1. 2%之間。

3.2 水膠比對抗凍性的影響

3.3 最佳配合比的確定

結合透水性、抗壓強度值及抗凍性能總體分析，為確定適合保定地區最低溫度的透水混凝土配 合比，選取最佳組合確定最佳配合比，并進行各種性能測試（表1和表2)。

4.結論

(1)集料粒徑為10?20mm的透水混凝土透水性能、力學性能比較優越，是最佳集料粒徑。

(2)水膠比對透水混凝土的力學性能和抗凍性能影響較大，對透水性能影響不大；5?10mm 粒級透水混凝土透水系數隨水膠比增大，透水系數變化較大；選擇0.24的水膠比強度和抗凍性能最佳。

(3)漿骨比對透水混凝土的透水系數和強度均有影響，5?10mm粒級透水混凝土透水系數受漿骨比影響較大；漿骨比在0. 3時，透水混凝土各項性能最佳。

(4)從試件破壞斷面中可以看出，凍融后試件的破壞面大部分是粘結集料的膠凝材料斷裂。透水混凝土的強度主要依靠膠凝材料與集料的粘結力，只有增大膠凝材料與集料的接觸面積和提升膠凝材料強度兩種方法。現有常規膠凝材料其強度在沒有技術創新的情況下難以提升其最終強度。

(5)由于透水混凝土集料間粘結力小，在凍融過程中需輕拿輕放，仔細觀察，若出現集料脫落，應用備用試件重新凍融。

(6)本次試驗確定的配合比配置的透水混凝土滿足-10°C抗凍要求。