透水混凝土抗冻试验研究

摘要

现代城市建设中，大多路面都采用硬化路面，缺乏呼吸性、吸收热量和渗透雨水的能力， 随之带来一系列的环境问题，而透水混凝土能够很好地解决上述问题。由于我国南北纬度差别较大，因此气温也差别较大。北方冬季撒盐除冰的环境中，盐水随着融雪飞溅或流淌到两侧透水混凝 土材料上，造成透水混凝土受盐冻破坏，因此有必要对透水混凝土的抗冻试验进行研究。

1.前言

目前我国在透水混凝土方面的研究取得了突破性的进展，透水混凝土广泛应用与城市便道、非机动车道、人行道，高强度、高性能透水混凝土在城市主干道中也有应用，但有关透水混凝土抗冻性研究较少。透水混凝土内部含有较多的孔隙，当水结冰时，水压力推动水向边界排除，透水混凝土内部将受到推移水分前进的反作用力。当水压力大于水泥浆体的抗拉强度时，水泥浆体将受拉破坏，此时透水混凝土内部可能出现裂缝，从而缩短使用寿命。因此，本文针对透水混凝土的抗冻性能展开研究实验，寻找透水系数、抗压强度与抗冻性能的关系，配制最佳透水混凝土的配合比。

2.试验过程

2.1 料

2.1.1水泥：选用曲阳金隅P. 0 42. 5水泥；

2.1.2粗集料：选用满城5〜10mm、10〜20mm、20〜30mm单粒级青碎石；

2.1.3粉煤灰：选用衡水衡冠Ⅱ级粉煤灰；

2.1.4聚羧酸外加剂：保定慕湖恒源新型建材有限公司；

2.2 试验方法

依据《透水水泥混凝土路面积水规程》（CJJ/T 135—2006)、《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081—2002)、《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》（GB/T 50082—2009)规范分别进行透水混凝土透水系数、抗压强度及抗冻试验。综合考虑保定地区的环境温度，本次试验冻融最低温度控制在-10°C。

2.3 配合比设计

(1)确定粗集料用量：由于透水混凝土为无砂混凝土，1方混凝土粗集料用量即为1方石子用量，根据石子堆积密度确定石子用量；

(2)确定浆骨比：我们选取不同的浆骨比经过反复试验，最终确定理想浆骨比为0.3;

(3)确定水胶比：经过反复试验，最终确定最佳水胶比为0.24;

(4)确定胶材用量、粉煤灰掺量、水及外加剂用量；

2.4 拌合工艺

由于透水混凝土属于干硬性混凝土，不适合采用传统的坍落度检测方法，没有具体的科学准确的透水混凝土工作性的评价方法。只能从经验角度出发，根据多次试拌经验结果确定了一种工作性的“标准”，即混凝土拌合物表面有光泽，混凝土粗集料不会有浆体集聚、流动为宜。

3.试验结果与分析

3.1 集料粒径对抗冻性的影响

从图2中可以看出5〜10mm粒级配制的透水混凝土质量损失最小；20〜30mm粒级配制的透水混凝土质量损失较大，到后期斜率增大，随之质量损失增大，整体抗冻性最差；10〜20粒级配制 的透水混凝土质量损失居中，冻融质量损失在0. 8%〜1. 2%之间。

3.2 水胶比对抗冻性的影响

3.3 最佳配合比的确定

结合透水性、抗压强度值及抗冻性能总体分析，为确定适合保定地区最低温度的透水混凝土配 合比，选取最佳组合确定最佳配合比，并进行各种性能测试（表1和表2)。

4.结论

(1)集料粒径为10〜20mm的透水混凝土透水性能、力学性能比较优越，是最佳集料粒径。

(2)水胶比对透水混凝土的力学性能和抗冻性能影响较大，对透水性能影响不大；5〜10mm 粒级透水混凝土透水系数随水胶比增大，透水系数变化较大；选择0.24的水胶比强度和抗冻性能最佳。

(3)浆骨比对透水混凝土的透水系数和强度均有影响，5〜10mm粒级透水混凝土透水系数受浆骨比影响较大；浆骨比在0. 3时，透水混凝土各项性能最佳。

(4)从试件破坏断面中可以看出，冻融后试件的破坏面大部分是粘结集料的胶凝材料断裂。透水混凝土的强度主要依靠胶凝材料与集料的粘结力，只有增大胶凝材料与集料的接触面积和提升胶凝材料强度两种方法。现有常规胶凝材料其强度在没有技术创新的情况下难以提升其最终强度。

(5)由于透水混凝土集料间粘结力小，在冻融过程中需轻拿轻放，仔细观察，若出现集料脱落，应用备用试件重新冻融。

(6)本次试验确定的配合比配置的透水混凝土满足-10°C抗冻要求。