摘要：無砂透水商品混凝土具有多孔、透水性好、有一定的強(qiáng)度，在鐵路的隧道、橋涵臺(tái)背等部位作為排水或反濾結(jié)構(gòu)。本文對(duì)無砂透水商品混凝土的配比設(shè)計(jì)進(jìn)行了試驗(yàn)，分析影響無砂透水商品混凝土強(qiáng)度及滲透系數(shù)的因數(shù)。

關(guān)鍵詞：無砂透水商品混凝土; 配合比; 滲透系數(shù); 水灰比；孔隙率

Abstract: no sand permeable concrete with porous and permeability, be of strength in the rail tunnel, which sets back the drainage or inverted filter parts as structure. In this paper the water concrete without sand ratio design test, no sand permeable analysis on strength of concrete and the coefficient of permeability factor.

Key words: no sand permeable concrete; Mix; The permeability coefficient; Water cement ratio; porosity

一、前言

無砂透水商品混凝土是由粗骨料、水泥和水拌制而成，又稱多孔商品混凝土。它是由粗骨料表面包裹的一層水泥漿相互粘結(jié)而形成的孔穴均勻分布的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，具有一定的強(qiáng)度和滲透性。常用在在鐵路隧道的排水結(jié)構(gòu)中，起到反率和滲水作用，并可承受適當(dāng)?shù)暮奢d。具有透水性和過濾性好、施工簡(jiǎn)便、省料等優(yōu)點(diǎn)。目前，無砂透水商品混凝土的研究及施工經(jīng)驗(yàn)較少。對(duì)無砂透水商品混凝土的作用及質(zhì)量的重要性認(rèn)識(shí)不夠，施工過程中也存在較多的不規(guī)范。

二、原材料的選擇及試驗(yàn)方法

1、原材料

無砂多孔商品混凝土原材料的選擇主要是水泥品種和強(qiáng)度等級(jí)；粗骨料的類型、粒徑及級(jí)配

(1) 水泥：采用紅獅P?O42.5普通硅酸鹽水泥，性能指標(biāo)見表1。

表1 水泥技術(shù)性能指標(biāo)

表2 粗骨料性能指標(biāo)

2、配合比設(shè)計(jì)

配合比設(shè)計(jì)步驟

(1) 確定水灰比范圍

水灰比既影響無砂透水商品混凝土強(qiáng)度，又影響其透水性。對(duì)不同同粒徑、不同顆粒形狀的骨料，其合理水灰比不同。水灰比過小，水泥漿過稠，水泥漿較難均勻地包裹在骨料顆粒表面，不利于強(qiáng)度提過，反之，如果水灰比過大，水泥漿又會(huì)從骨料顆粒表面滑下，包裹粗骨料顆粒表面水泥漿過薄，同樣不利于強(qiáng)度的提高，同時(shí)由于水泥漿流動(dòng)性過大，水泥漿可能把透水空隙部分或全部填實(shí)，也不利于透水。根據(jù)鐵路商品混凝土施工提供經(jīng)驗(yàn)水灰比0.38～0.50。選擇0.36、0.38、0.40、0.42、0.45五個(gè)個(gè)水灰比。通過變動(dòng)水灰比尋找一個(gè){zj0}水灰比。

(2) 確定骨料用量

1m3無砂透水商品混凝土的出骨料用量宜取緊密堆積狀態(tài)下的碎石質(zhì)量(1490Kg/m3)。粗骨料用量過少，灰骨比過大，會(huì)使部分粗骨料顆粒漂浮在水泥漿中，影響無砂透水商品混凝土孔隙率和透水性能。

(3) 確定水泥用量

參照規(guī)范的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值250～350Kg/m3。選擇3個(gè)水泥用量水平270、300、330。

(4) 試拌成型

將碎石和水泥裝入拌合機(jī)，邊加水邊攪拌，攪拌時(shí)間應(yīng)比普通商品混凝土延長(zhǎng)，本文中攪拌時(shí)間4min，以便水泥漿均勻包裹在骨料表面。

3、試驗(yàn)方法

1、透水系數(shù)：采用定水位透水系數(shù)測(cè)定方法。滲透系數(shù)按照以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，jq至1cm/s。

式中：Kt為滲透系數(shù)，cm/s；Q為滲水量，cm3；A為試樣滲水面積，cm2；T為滲透時(shí)間，s。

2、孔隙率的測(cè)定方法：對(duì)于硬化后商品混凝土的孔隙率假定連通孔隙體積占絕大多數(shù)。因此我們采用靜水力學(xué)天平稱量測(cè)定。孔隙率按下式計(jì)算：

四、結(jié)果分析

表3 試驗(yàn)結(jié)果匯總表

表3 試驗(yàn)結(jié)果匯總表（續(xù)）

1、抗壓強(qiáng)度：

從試驗(yàn)結(jié)果看，無砂透水商品混凝土的抗壓強(qiáng)度比比普通商品混凝土偏低，主要與水灰比、水泥用量、孔隙率有關(guān)：

(1) 水灰比水灰比的變化對(duì)強(qiáng)度的影響很大。對(duì)于同一粒徑的骨料，其{zj0}水灰比不同。在一定范圍內(nèi)，強(qiáng)度隨著水灰比減少而增大。但當(dāng)水灰比太小時(shí)，無砂透水商品混凝土因干燥拌料不宜均勻，水泥漿不能均勻地包裹在粗骨料表面，達(dá)不到適當(dāng)密度，反而不利于強(qiáng)度的提高。如果水灰比過大，水泥漿又會(huì)從骨料上滑下，也不利于強(qiáng)度的提高。 (2) 水泥用量增加水泥用量可使水化產(chǎn)物相應(yīng)增長(zhǎng)，提高膠結(jié)料的數(shù)量和膠結(jié)強(qiáng)度。從試驗(yàn)的結(jié)果可以看出，對(duì)于同一種骨料粒徑來說，水泥用量越高，無砂透水商品混凝土的強(qiáng)度越高。 (3) 強(qiáng)度一般隨孔隙率的增加而增大，而在實(shí)際測(cè)得孔隙率中僅為開口空隙及半開口空隙，而無砂透水商品混凝土中的閉口孔隙無法測(cè)得。

2、孔隙率

因?yàn)闊o砂透水商品混凝土配合比設(shè)計(jì)到目前為止仍無成熟的計(jì)算方法，因此其結(jié)構(gòu)特征可以近似認(rèn)為無砂透水商品混凝土的表觀體積由粗骨料堆積而成。對(duì)于同一粒級(jí)碎石，由碎石的緊密堆積密度確定。無砂透水商品混凝土的孔隙率就直接受到骨料表面水泥漿體的體積影響。一般認(rèn)為，水灰比越大，漿體體積越大，水無砂透水商品混凝土的孔隙率就越小。其次，隨著水泥用量的增加，過多的水泥用量會(huì)填充到骨料間的孔隙中，孔隙率降低，強(qiáng)度提高。

3、滲透系數(shù)

(1) 孔隙率滲透系數(shù)隨著孔隙率的增大而增大，其主要是受連通孔隙的影響。

(2) 水灰比滲透系數(shù)隨著水灰比的增大而減少。這是由于水泥水化產(chǎn)物所需要的結(jié)合水是一定的，但在拌制無砂透水商品混凝土?xí)r，為了獲得必要的和易性，采用了較大的水灰比。水泥灰比越大，在無砂透水商品混凝土試塊中下部的水泥漿就越多，導(dǎo)致有效孔隙率減少，滲透系數(shù)也隨之減少。

(3) 水泥用量試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著水泥用量的不斷增加，有效孔隙將不斷減少，最終表現(xiàn)為滲透系數(shù)的顯著減少

五、結(jié)語

(1) 無砂透水商品混凝土的強(qiáng)度與水泥用量和水灰比有關(guān)，對(duì)同一粒徑的骨料拌制無砂透水商品混凝土，存在著{zj0}水泥用量和水灰比。

(2) 無砂透水商品混凝土的孔隙率、透水性隨水泥用量增大而降低。無砂透水商品混凝土的滲透系數(shù)與連通孔隙率有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

(3) 采用單方水泥用量、碎石用量分別為300kg和1490kg ，石子粒徑5mm～10mm，能制得抗壓強(qiáng)度15.7MPa，孔隙率21.9 % ，透水系數(shù)1.98cm/ s 的無砂透水商品混凝土，應(yīng)用在金溫鐵路擴(kuò)能改造工程隧道排水結(jié)構(gòu)中，與土工布一起使用，取得比較好的排水效果。