[摘 要]
透水性混凝土材料具有绿色、环保等特点，可应用于人行道、停车场、透水性路面、土工结构排水系统反滤层等，有很好的发展前景，但因强度低影响了其应用范围。本文对透水性混凝土材料进行了试验研究，讨论了影响透水性混凝土材料强度和渗透性的因素，提出了增强透水性混凝土材料强度的措施。研究认为，水灰比、粗骨料的种类和级配、矿物掺合料以及其它增强材料是影响透水性混凝土材料强度的主要原因，并对这些因素对强度的影响进行了定量分析。试验还对透水性混凝土材料的渗透性进行了测试。根据试验结果推荐的原材料、配比和试验方法，可以得到强度达到30MPa ，渗透性在1mm/ s 以上的透水性混凝土，满足一般工程需要。研究成果已经应用于铁道部某项目并取得成功。
[关键词] 透水性混凝土： 高强： 渗透性
1 引言
透水性混凝土是由粗骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔性混凝土材料，有时也掺入少量细骨料。由于透水性混凝土透水，透气和重量轻等特点，在绿色生态混凝土[1 ] 、透水性路面材料[2 ] ，水工建筑和排水系统反滤层[3 ]等方面有重要用途。随着环境问题日益得到人们重视，透水性混凝土材料的特殊功能越来越引起人们的兴趣，然而采用通常方法制作透水性混凝土，在保证一定透水性情况下其强度通常不超过20MPa[4 ，5 ] ，这严重影响了透水性混凝土的应用范围。本文通过试验，研究了水灰比、粗骨料的种类和级配、胶骨比、矿物掺合料以及其它增强材料对透水性混凝土材料强度的影响，试验还测定了透水性混凝土的透水性。
2 透水性混凝土的结构模型和破坏特征
透水性混凝土可以看作由三部分组成，即粗骨料形成的骨架、水泥浆体形成的胶结层及它们之间的孔隙。按照密实程度的不同，透水性混凝土可以用以下五种模型来表示[6 ] 。如表1 所示，当透水性混凝土处于第二类小孔状态时是比较理想的，此时水泥净浆或加入少量细骨料的砂浆薄层包裹在粗骨料表面，作为骨料之间的胶结层，形成骨架———孔隙结构。作为骨架的粗骨料和作为胶结薄层的水泥浆紧密相连，它们之间的孔隙也是连通的，此时的透水性混凝土具有较好的透水性，也可以得到相对较高的强度。当处于密实或毛细孔状态时，接近于普通混凝土，具有较高强度，但是没有形成可以透水的孔隙：当处于类小孔状态时，虽然形成了孔隙，但是由于孔隙不连通，也不能有很好的透水性：而当处于大孔状态时，由于胶结材料太少且不连续而不能有较好的强度。
当透水性混凝土受到力作用时，主要通过粗骨料之间的胶结点传力，由于水泥胶结层很薄，水泥凝胶体和粗骨料界面之间的胶结面积很小，因此破坏时主要是骨料颗粒之间的连接点破坏，从而使混凝土散裂，失去强度。
3 试验方案
3.1 试件成型
试验采用原材料为: 河北唐山“盾石”牌P ·O 42.5R 水泥：卵石连续粒级及单粒级，碎石连续粒级及单粒级：河砂，中砂，细度模数2.5 ：自来水：高效减水剂。试验时先把除水之外的其他材料干拌约30s ， 混合均匀，然后加入水及高效减水剂，搅拌约90s。观察发现水泥浆在骨料颗粒表面包裹均匀后停止搅拌。成型后适当振捣，不过不欠，确保混凝土组成均匀，性能稳定。
3.2 配合比设计
目前透水性混凝土的配合比设计还没有成熟的计算方法，根据透水性混凝土理想模型的结构特点， 可以认为透水性混凝土的外观体积由骨料堆积而成， 混凝土所需的水泥浆以能够包裹粗骨料表面，形成一定厚度的胶结层和在骨料之间形成连通的孔隙为宜。通常透水性混凝土的水灰比介于0.25～0.40 之间， 水泥用量在250kg/ m3～350kg/ m3 范围内。
3.3 抗压强度
试件尺寸为100mm ×100mm ×100mm ，按普通混凝土试验规程，成型后24 小时拆模，在标准条件下养护至28 天龄期进行试验。
3.4 透水系数
依据陈志山[7 ]引自日本混凝土协会的测试方法进行改进，如图1 所示。试验时，将养护至龄期的混凝土试块置于透水套筒中，采用一定胶结材料保证试块和套筒四周紧密接触不透水。此时从透水套筒上部注水，水通过透水性混凝土然后进入定位水桶，然后从出水管排出。当注入的水量和从出水管排出的水量达到平衡状态后，启动秒表，同时计量从水管排出的水量，并测量当时的水温，通过公式(1) 可计算得透水性混凝土的透水系数。