彩色透水性混凝土的研究与应用

在“绿色海绵城市”建设中，通过改变混凝土特性使其具有透水、通风、吸声、降噪等优势，可改善整个城市的地表土壤和生态环境。透水混凝土本身就有一定的孔隙率（12%~22%），透水混凝土的透水速度比使用排水装置的排出速率高得多，但目前透水混凝土的强度和透水性存在矛盾且透水混凝土工作性能较差，限制了其使用。另外，透水混凝土单一的着色及着色不均匀等问题也限制了其应用，本文针对上述缺点开展彩色透水混凝土的研究及开发。彩色透水混凝土可用于人行道、步行街、公园及小区的人行道、大型文化广场和体育场所与河道两岸的步道、护岸及高速公路匝道路肩排水保护和斜坡，使路面美观并可免去因使用装饰材料对透水效果和强度的影响。1、试验原料（1）水泥。河北唐山产P·O42.5水泥，其化学成分见表1，物理性能见表2。

（2）河北曲阳产II区中砂，细度2.6，含泥量1.4%，泥块含量0.1%，松散堆积密度1 522 kg/m3，表观密度2 647 kg/m3，孔隙率43%。（3）选用3种河北涞水产碎石，粒径分别为5~10 mm，10~20 mm，20~30 mm，其性能指标见表3。（4）减水剂，北京产高性能减水剂（标准型），减水率33.2%。（5）拌合水为饮用水。（6）广东产着色剂，该产品透水性好，色彩丰富，绿色环保。2、试验方法结合彩色透水混凝土特性选取适当的搅拌、成型、养护工艺，根据试验需要自制混凝土透水仪器用于测试透水系数；分析彩色透水混凝土不同的配合比设计，对比不同设计方法的优缺点，对透水混凝土试验配合比进行计算。采用正交试验法以粗骨料颗粒粒径、水胶比、着色剂掺量为3个因素，再分别设置3个水平，通过直观分析法找到彩色透水混凝土的抗压强度、孔隙率及透水性能的最优组合方案。本试验选取的水胶比为0.30,0.25,0.20。在相同的骨料粒径、水泥用量和砂率条件下，对比彩色透水混凝土的强度、孔隙率及透水性能，试验配合比见表4，试验结果见表5。

2.1不同水胶比对透水混凝土的影响从表5的试验结果可知，随水胶比增大，彩色透水混凝土的强度先增加后降低。当水胶比较大时浆体量低，混凝土包裹性差，石子多裸露在外，造成混凝土中的孔隙较大，透水系数虽有增加，但强度变低；而随水胶比减小浆体量增大，骨料被紧密包裹，孔隙率降低，混凝土强度提高，但若继续增大水胶比，水泥浆体会从粗骨料表面滑落沉积在试件底部，降低混凝土强度。经比较选出最优水胶比为0.25。2.2粗骨料粒径对透水混凝土强度、孔隙率、透水性能的影响在水泥用量、水胶比和砂率不变的情况下，研究不同粒径粗骨料对透水混凝土的工作性和强度的影响（表5）。结果表明应采用粒型较好单粒级碎石制备透水混凝土。随粗骨料粒径变大，其比表面积相对变小，单位体积内胶结面积和骨料间接触点的数量均有降低，造成混凝土孔隙率变大，透水系数也相应增加。骨料粒径越大，流动性越差，成型时难以达到密实状态，故强度也相对降低。经分析，石子粒径在10~20 mm时试件的强度、孔隙率、透水系数相对较优。2.3砂率对透水混凝土的影响在保持水泥用量、水胶比和粗骨料粒径不变的情况下，研究不同砂率对彩色透水混凝土工作性和强度的影响。不同砂率下的彩色透水混凝土的配合比见表6，试验结果见表7。从表7可看出，随砂率增大，彩色透水混凝土的强度逐渐增加，但透水性能越来越差。当砂率为13%时，彩色透水混凝土的强度和透水性能达到最优状态。2.4着色剂对透水混凝土的影响着色剂能渗透在混凝土中并与之融合且不易掉色，可使混凝土的外观丰富多彩。着色剂可根据工程需要自行配制，操作较方便。着色剂对混凝土强度影响虽不大，但掺量不宜过高，经试验确定着色剂掺量为1%。3、彩色透水混凝土施工工艺（1）彩色透水混凝土浇筑前须先将路基层表面湿润，以免导致孔隙率较大的彩色透水混凝土快速失水，降低混凝土中粗骨料间的粘结强度。（2）彩色透水混凝土的搅拌顺序如图1所示。图1彩色透水混凝土搅拌顺序（3）因彩色透水混凝土初凝较快，属干性混凝土，其运输时间不宜过长。运输途中需覆盖不透光的帆布，以免水分蒸发损失而影响工作性能。（4）在一般情况下，彩色透水混凝土使用机器铺平后压实即可，若采用高频振捣会导致水泥浆离析而影响透水效果。（5）透水混凝土有大量空洞易失水干燥，故拆模后应覆盖薄膜等材料，避免水分蒸发。混凝土浇筑结束24 h后开始洒水养护，每天至少1次，洒水后应立即覆盖，四周压实持续养护15 d，连续洒水养护不少于7 d。4、结束语通过正交试验确定彩色透水混凝土配合比的设计方法，分析水胶比、骨料粒径、砂率3个因素对彩色透水混凝土强度、孔隙率、透水