1、居 舍视角研究1632023年1月（中）透水混凝土作为一种新型的构件材料，其具有水平透水系数高、抗压强度高、抗冻性好、防止暴雨积水等优良性能，不仅解决了城市建设中的雨水、洪水和水源问题，而且还有助于保持城市环境一体化、建立良好的自然生态环境，改善城市生态环境和生活质量。因此，在现代城市水资源管理和城市规划设计中，透水混凝土已成为广泛推广和应用的重要建筑材料，对其进行研究和应用有着重要的实践意义1-3。透水混凝土由粗骨料、水泥、掺合料和水等材料构成，而水泥价格相对较高，因此，为使透水混凝土的工作性能更优更经济，通常可以使用一些性质比较接近的掺合料来代替水泥，国内外学者从不同方面开展了一定的研究：
2、叶穆平等4对不同掺量下硅灰透水混凝土的强度性能和冻融耐久性开展了试验研究；周家慧等5研究了四种不同因素对透水混凝土抗压强度及透水系数的影响，表明随着硅灰替代率的增加，透水混凝土的抗压强度总体呈增大趋势。周璐等6分析了硅灰等不同的矿物掺合料对透水混凝土力学性能、渗透性能和抗冻性能的影响，表明硅灰可以较好地提高透水混凝土相关的力学性能，对其抗冻性能和渗透性能的改善也能起到一定的作用。本文通过对透水混凝土掺加硅灰进行改性，采用硅灰等质量代替部分水泥，采用浆体裹石法拌制透水混凝土试件，分析了不同硅灰掺量对透水混凝土相关性能的影响，对提高透水混凝土在工程上的应用具有一定的价值。1 试验原材料与试验方法1
3、.1 原材料水泥采用海螺牌 P.O42.5级，密度为3.01g/m3，比表面积为387m2/kg；硅灰：平均粒径0.1 0.3m，比 表 面 积 15000 20000m2/kg；粗 骨 料：粒 径510mm，紧堆密度1660kg/m3，堆积孔隙率38.25%；减水剂采用聚羧酸减水剂 TC-BSII 型，其减水率为20%，含固量为10%；增强剂使用 SR 型透水混凝土增强剂，由江苏佳境生态工程技术有限公司生产。1.2 配合比设计进行硅灰透水混凝土配合比设计，水胶比取0.3，目标孔隙率为20%，硅灰采用等体积法替代水泥，硅灰掺量分别取0%、2%、4%、6%、8%等不同情况，减水剂的掺量是胶凝材料
4、用量的1%，增强剂的掺量为胶凝材料用量的5%，采用体积法进行透水混凝土的配合比设计。本试验使用粗骨料实测紧密堆积密度为1660kg/m3，则单方粗骨料用量为：本实验使用粗骨料实测骨料堆积孔隙率为38%。设计孔隙率为20%，则可得胶结料浆体的体积为：单位体积水泥用量为：摘 要对透水混凝土通过掺加硅灰进行改性，采用硅灰等质量代替部分水泥，采用浆体裹石法拌制透水混凝土试件，分析了透水混凝土的抗压强度、透水系数以及抗冻性等性能受不同硅灰掺量的影响情况。结果表明：掺加硅灰能够使透水混凝土的抗压强度得到一定程度的提高；加入硅粉可以使透水混凝土的孔隙率和渗透系数都有一定程度的改善，提高透水性，透水系数在硅灰
5、掺量为2%6%范围时增长幅度较大；不同冻融循环次数下，当硅灰掺量增加时，透水混凝土抗压强度损失率逐渐降低，表明硅灰可以使透水混凝土的抗冻性得到改善。关键词透水混凝土；硅灰；抗压强度；透水系数；抗冻性中图分类号TU528 文献标识码A 文章编号1674-1900（2023）02-0163-03硅灰改性透水混凝土性能试验研究张周周，赵海鹏，陈佳龙，梁腾飞（西安交通工程学院土木工程学院，陕西 西安 710300）基金项目：西安交通工程学院省级大学生创新创业训练计划项目硅灰透水混凝土性能研究资助（编号：2022DC37）。作者简介：张周周（2000-），男，陕西榆林人，本科，研究方向为工程造价与管理、
6、工程新材料。居 舍视角研究1642023年1月（中）单位体积用水量为：单位体积增强剂用量为：单位体积减水剂用量为：为分析透水混凝土性能受硅灰掺量的影响，硅灰掺量采用硅灰等量替代集料方法，分别取0%、2%、4%、6%和8%等不同情况进行设计，其具体配合比设计见表1。表1 透水混凝土配合比设计表试件编号硅灰掺量原材料使用量（kg/m3）水泥石子水增强剂 减水剂硅灰TS-00%436.2162614023.24.640TS-22%426.9162614023.24.649.28TS-44%417.6162614023.24.6418.56TS-66%408.3162614023.24.6427.84
7、TS-88%399162614023.24.6437.121.3 试件制备采用浆体裹石法拌制透水混凝土试件，以手工振捣法成型100mm100mm100mm 的立方体试件。1.3.1 混凝土制备工艺第一次使用强制搅拌机的时候先用湿润的毛巾擦拭，然后加入称量好的碎石和50%的水与减水剂混合物，搅拌60s 使碎石表面适当湿润；再分批多次加入水泥、硅灰和增强剂，搅拌120s，最后加入剩余的水和减水剂混合物，搅拌60s 后停止搅拌。1.3.2 试模制备及养护混凝土搅拌完成后，把搅拌好的混凝土立即分三次加入边长为100mm 的模具里，每次添加三分之一，从四角向中心用插捣棒螺旋插捣15次，在插捣底层时捣棒应
8、贯穿整个深度，在进行上一层的捣插时，捣棒应插透到下一层的表面。插捣完后刮除多余的混凝土，并用抹刀进行抹平，表面如有凹陷应予填平。图1 透水混凝土制作及养护过程将试件放入标准养护箱里进行养护一天后再拆模，在水中浸泡60s 后放入养护箱里进行养护，养护28天后再对其抗压强度进行测定。用于透水系数测定的实验组养护27天后，放入水中浸泡24小时，进行透水系数的测定。2 试验结果分析2.1 抗压强度为分析透水混凝土抗压强度受硅灰掺量的影响程度，在把试件养护至规定的龄期后，对各个试件进行抗压强度测试，其试验结果如表2所示，抗压强度随硅粉掺量的变化如图2所示。表2 抗压强度试验结果试件编号硅灰掺量弹性模量/
9、GPa抗压强度/MPaTS-00%24.1223.55TS-22%26.2225.64TS-44%27.3431.58TS-66%28.0933.87TS-88%27.4537.64图2 硅灰掺量对透水混凝土抗压强度的影响由图2可知，硅灰替代率处于2%8%区间内增加时，透水混凝土的抗压强度在整体上表现出增加的趋势。这是因为硅灰颗粒较细，其比表面积较大，在适当掺入硅灰的情况下，能够对水泥颗粒之间的空隙进行填充，使水泥浆体更加密实，提高了透水混凝土的抗压强度，同时，硅灰能和水泥发生火山灰反应生成新的胶凝产物，增加了透水混凝土的密实度，提升了其抗压强度。由图3可知，对于透水混凝土的弹性模量，其受到硅
10、灰掺入的影响不明显。图3 硅灰掺量对透水混凝土弹性模量的影响居 舍视角研究1652023年1月（中）2.2 透水系数将成型试件进行养护，达到规定的龄期后，对不同硅灰掺量的各个试件的透水系数以及孔隙率进行测试，其试验结果如表3所示。透水系数随硅粉掺量的变化见图4。表3 透水系数试验结果试件编号硅灰掺量空隙率/%透水系数/（mm/s）TS-00%14.32.17TS-22%14.52.52TS-44%14.83.21TS-66%15.43.56TS-88%15.13.41图4 硅灰掺量对透水混凝土透水系数的影响由实验结果可知，掺加硅粉对混凝土透水性的改善有一定的作用，在一定程度上可以提高透水混凝土
11、的孔隙率和渗透系数。当硅灰掺量在2%6%范围之间时，透水系数的增长幅度稍大，而超过6%时，随着硅灰替代率的增加，两者均出现了一定程度的降低。这是由于硅灰的颗粒比较细，其充填了水泥颗粒之间的孔隙，使透水混凝土的致密性得到了提升，从而使其透水性能变差，透水系数随之减小。2.3 抗冻性不同硅灰掺量的透水混凝土，在冻融循环次数分别为20、40和60等不同情况下的抗压强度损失率如图5示。可以看出相同条件下，当硅灰的掺量增加时，透水混凝土的抗压强度损失率也逐渐降低，表明硅灰使透水混凝土的抗冻性能得到了一定程度的改善；由图6可以看出，在不同硅灰掺量下，当增加冻融循环的次数时，透水混凝土抗压强度的损失率会有所
12、升高，说明透水混凝土的抗冻性，会伴随着冻融次数的增加而有所降低。3 结论（1）硅灰替代率位于2%8%范围内增加时，透水混凝土的抗压强度在整体上体现出增加的态势；对于透水混凝土的弹性模量，其受到硅灰掺入的影响不明显。图5 不同硅灰掺量下抗压强度损失率图6 不同冻融循环次数下抗压强度损失率（2）掺加硅粉对改善混凝土的透水性可以起到一定的作用，在一定程度上可以提高透水混凝土的孔隙率和渗透系数；当硅灰掺量在2%6%范围时，透水系数的增长程度较大。（3）掺加硅灰可以使透水混凝土的抗冻性得到改善，当硅灰的掺量增加时，透水混凝土的抗压强度损失率也逐渐降低。参考文献1 李崇智，任强伟，孙箫然，等.C40 透水
13、混凝土配合比设计及性能研究 J.材料导报，2022（S2）：209-213.2 陈平，刘中原，刘荣进，等.硅灰粉煤灰废石粉对透水混凝土性能的影响 J.桂林理工大学学报，2021（2）：379-384.3 赵立雷.硅灰改性透水混凝土配合比设计及性能试验研究 J.辽宁省交通高等专科学校学报，2020（3）：1-4.4 叶穆平，李威，原宝盛.硅灰透水混凝土强度性能和冻融耐久性试验研究 J.西部交通科技，2021（8）：54-56，140.5 周家慧，杨建永，李钧.不同因素对透水混凝土性能的影响 J.混凝土与水泥制品，2022（5）：30-33.6 周璐，范宗青，安生霞，等.矿物掺合料对透水混凝土性能的影响 J.混凝土与水泥制品，2018（9）：1-5.