河南建材
2018年第4期
随着城市化的不断推进，城镇路面大都被不透水路面材料所覆盖，这会带来一系列的环境问题。不透水的路面阻碍了雨水的下渗，打破了城市生态系统的平衡，加速了城市热岛效应的形成。透水混凝土作为环境友好型路面铺装材料，可调节城市气温、降低地表温度、减轻城市“热岛现象”[1]。透 水混凝土在满足一定强度要求的同时又具有较大透水系数，在城市轻荷载道路、公园、小区等地方应用得越来越广泛[2]。
透水混凝土的配合比设计可以依据CJJ/T135—2009《透水水泥混凝土路面技术规程》，以孔隙率为目标，利用体积法进行透水混凝土配合的设计。透水混凝土一般采用单粒级配粗骨料，几乎不掺细集料，集料的用量基本只要考虑集料的紧密堆积密度即可。此外，向透水混凝土中添加有机增强剂等可以提高透水混凝土的强度。文章主要考虑水灰比对透水混凝土抗压强度和透水系数的影响，以求出其中规律。 1原材料及配合比设计
1.1粗集料
粗集料选用洁净、坚硬而耐久的郑州贾峪碎石，试验所用的粗集料粒径为10~16mm ，碎石的性能指标应符合现行国家标准GB/T 14685—2011《建筑用卵石、碎石》中Ⅱ级的要求，有关性能指标
见表1。
表1粗集料物理性能指标
1.2水泥
采用天瑞集团P ·O42.5普通硅酸盐水泥，质量满足GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》的要求，有关性能指标见表2。1.3高效减水剂
采用科之杰聚羧酸高效减水剂，满足GB
8076—2008《混凝土外加剂》中高效减水剂的性能要求，有关性能指标见表3。
表3聚羧酸高效减水剂性能指标
1.4配合比设计
根据CJJ/T 135—2009《透水水泥混凝土路面技术规程》，本次透水混凝土配合比设计采用体积法，
即以碎石紧密堆积孔隙率为基础，根据透水混凝土目标孔隙率，控制浆体体积进行计算。参阅文献[2],
目标孔隙率一般取15%~25%，试验取20%目标孔隙率来进行配合比设计。通常情况下，透水混凝土的
水灰比在0.24~0.40，本次试验选取5组水灰比，分别为0.24、0.27、0.30、0.33和0.36，具体配合比材料用量见表4。
表4透水混凝土配合比材料用量
粒径(mm)含泥量(%)压碎指标(%)堆积密度(kg/m 3)表观密度(kg/m 3)空隙率(%)10~16
0.52
12.8
1670
2700
38.2
水灰比对透水混凝土抗压强度和透水系数的影响
李国旺1刘永川1徐元盛1周
1
张璐1邢书冉2
1河南建筑材料研究设计院有限责任公司
（450002）2河南省科学院质检中心（450002）摘要：透水混凝土是一种新型的生态环保型混凝土，内部孔隙具有通气、透水的功能。文章通过试验分析水灰比变化对透水混凝土的抗压强度和透水性的影响，得到水灰比对透水混凝土强度的影响规律。与普通混凝土不同，在一定范围内，随着水灰比的增大，透水混凝土的抗压强度先增大后减小，透水系数先增加后减小。关键词：水灰比；抗压强度；
透水系数表2水泥性能指标
水泥标号凝结时间(min )密度(g/cm 3)
抗折强度(MPa )抗压强度(MPa )初凝终凝3d 28d 3d 28d 42.5
345
175
254
3.05
5.1
8.0
27.3
48.6
水泥细度比表面积(m 2/kg )
减水率(%)泌水率比(%)凝结时间之差(min )
抗压强度比(%)初凝终凝1d 3d 7d 28d 15
74
+35
+40
166
152
139
130
水灰比水泥
(kg/m 3)粗骨料
(kg/m 3)高效减水剂(kg/m 3)水
(kg/m 3)0.24
45816708.21100.2744116707.91190.3042716707.71280.3342116707.61390.36
41216707.4
152试
验研究
109
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1.5成型工艺及养护
研究证实，振动成型和压制成型均能使透水混凝土达到一定的密实度，其强度也能得到一定程度的提高，但试验中发现这两种方法均存在一定的缺陷：振动成型的试件底部比较密实，而表面层集料在振动时易于跳动，得不到充分密实；压制成型的试件表面比较密实，而试件下层得不到充分密实，易于存在大的空洞等缺陷，所以需要考虑研究一种兼备振动和压力的成型方法。试验的配比与前述相同，振动/压力复合成型在振动台上振动的同时施加
0.6~0.8MPa的压力，成型时间20~30s。振动成型使透水混凝土达到一定程度上的密实，同时在其表面施的压力可以使集料颗粒间距进一步减小，颗粒之间靠得更近、更紧，接触点也相应增多，由集料引起的机械啮合作用也得到充分的发挥，最终使透水混凝土集料得以紧密啮合，形成均匀的多孔结构，充分保证了强度的提高。同时，孔隙之间良好的连通性使得透水混凝土的透水性也相当优异，并没有因为试件密实而出现下降的趋势[4]。
透水混凝土增强剂
用塑料布将成型好的试件盖上以防止水分蒸发，并在温度为20℃±2℃、相对湿度大于95%的标准养护室中养护。分别制作尺寸为150mm×150 mm×150mm的标准抗压试件和直径100mm、高度50mm的标准渗透试验试件。试件成型48h后拆模，拆模后的试件继续放进标准养护室中养护至28 d龄期。
2透水系数和抗压强度测试方法
2.1透水系数测试方法
采用标准试验装置测定透水混凝土透水系数，并参照透水系数计算公式测量相应数据并计算。
透水系数T计算公式如下:
T=/(AHt)
式中为时间秒内渗出水量(mm3)；为试样厚度(mm)；为试样上表面积(mm2)；为水位差(mm)；为时间(s)。
2.2抗压强度测试方法
抗压强度测试按照GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法》进行。此试验采用电子液压式压力机进行试验。在试验过程中应连续均匀地加荷，当混凝土强度等级<C30时，加荷速度取0.3~ 0.5MPa/s；当混凝土强度等级≥C30且<C60时，加荷速度取0.5~0.8MPa/s。当试件接近破坏开始急剧变形时，应停止调整试验机油门，直至试件破坏，并记录破坏荷载。
3试验结果与分析
图1水灰比与抗压强度的关系
图2水灰比与透水系数的关系
3.1水灰比对抗压强度的影响
水灰比对透水混凝土抗压强度的影响如图1所示，在水灰比为0.30时出现拐点，即当水灰比为
0.30时抗压强度较高，水灰比为0.36时，试件抗压强度值最低。由此可知，在一定范围内，透水混凝土的抗压强度随着水灰比的增加先增大后减小。水灰比小时用水量减少，水泥浆体变得更加粘稠，定量的水泥浆体不足以均匀包裹骨料所有表面，不利于混凝土强度的提高。低水灰比引起骨料与水泥浆体间粘结力下降，削弱了水灰比下降对水泥浆体的增强作用。因此，水灰比降低时，多孔透水混凝土的整体抗压强度提高并不明显。水灰比过大，水泥浆体相对较稀，导致水泥浆体流动性增加，水泥浆体向下流动形成的试件下部较密实，而上部只是粗骨料堆积在一起，缺少胶结，整体强度降低。所以对于透水混凝土而言，选择合适的水灰比对强度的要求至关重要。
3.2水灰比对透水系数的影响
水灰比对透水系数的影响如图2所示，水灰比
试验研究110
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(上接第108页)
寿命周期内的保护要求。
综上所述，本项目可选用两个55㎏的666HAL 铝阳极保护法兰金属构件，另选用2㎏的25-AL铝阳极保护配重块紧固螺栓构件。因接地电阻的计算考虑了周围介质的电阻率，因此铝阳极可以和HDPE管道一起直埋于海床下，为保证有足够的输出电流，每两个铝阳极之间的距离不得小于0.5m，用于连接铝阳极的铜绞线电缆截面积不得小于16 mm2。铜绞线电缆需确保铜芯与海水的完全隔绝，以防止有额外的腐蚀电流经过铝阳极。 4结语
根据上述案例可以发现，挪威船级社标准DNV-RP-B401-2010《阴极保护设计》对保护电流密度、阳极接地电阻以及牺牲阳极的重量计算都给出了非常详细的公式和计算方法，同时对牺牲阳极的类型也按外形进行了划分。而国标GB/T16166—2013《滨海电厂海水冷却系统牺牲阳极阴极保护》对保护电流密度、牺牲阳极的接地电阻以及牺牲阳极的重量计算方法规定都较为简单，是先计算阳极块的使用寿命，再根据阳极保护电流和阳极发生电流计算阳极块的数量，其使用的阳极保护电流使用的是寿命周期期间平均保护电流值，而阳极发生电流是初期阳极发生电流，并没有考虑期初和期末接地电阻和电流，同时也没有考虑效率参数等，因此我们不难发现按照国标设计的牺牲阳极是偏于安全和保守的，不如挪威船级社标准所得出的结果精确。
文章以马来西亚凯德隆火电项目HDPE管道镀锌法兰构件阴极保护设计的实践经验为基础，详细叙述了如何使用挪威船级社标准DNV-RP-
B401-2010《阴极保护设计》对HDPE管道的镀锌法兰等金属构件的阴极保护进行设计，对各项参数的选取都有明确的说明，具有很好的可操作性，计算结果也较为合理，实用性很强，为在国际火电工程项目进行循环水管的设计提供了可借鉴的设计案例。
参考文献:
[1]张国罡.滨海电厂循环水管牺牲阳极保护国标与欧盟及
DNV设计规范对比[J].科技风，2015（21）:66-67.
[2]DN-RP-B401CATHODIC PROTECTION DESIGN
[S].DETNORSKEVERITAS,OCTOBER2010.
为0.27时，透水混凝土试件透水系数值最大，水灰比为0.36时，试件透水系数值最低。随着水灰比的增大，透水混凝土试件的透水系数逐渐提高，水灰比继续增大时，透水系数开始降低。在水泥用量不变的前提下，当水灰比在一定范围内逐渐增加时，用水量随之增加，在透水混凝土内部形成大量的有效孔隙，透水系数随之也逐渐增加。当水灰比继续增大时，浆体的总量较多、流动性增大，但浆体较稀，黏结强度下降，而且较大的水胶比也会使浆体难以均匀包裹在固体颗粒表面，更容易从其表面流下，造成封底现象，导致硬化混凝土内部结构不均匀，进而导致透水性降低。
4结论
透水混凝土水灰比过小时不易密实成型，水灰比过大时容易产生流浆，均不利于混凝土强度的提高。在一定范围内，透水混凝土的抗压强度随着水灰比的增加先增大后减小，透水混凝土的水灰比存在一个最佳值，本次试验中水灰比为0.30时混凝土的强度最高。
水灰比变大时，透水混凝土试件的透水系数逐
渐提高，水灰比继续增加时，透水系数又逐渐降低。
综合考虑抗压强度和透水系数，本次试验中水灰比
为0.30时，透水混凝土的性能较好。
由于透水混凝土配合比设计与普通混凝土设
计有较大差别，且透水混凝土本身离散性比较大，试
验结果具有一定的局限性，设计透水混凝土配合比
时应根据实际情况多做试验确定最佳配合比。
参考文献:
[1]郑木莲，王崇涛，王秉纲.路用多孔混凝土排水性能[J].长安
大学学报：自然科学版,2007,27(5):6-10.
[2]肖建庄.再生混凝土[M].北京：中国建筑工业出版社,2008.
[3]白晓辉，刘肖凡，李继祥，等.透水混凝土孔隙率和渗透系数
影响因素研究[J].武汉轻工大学学报,2014,(3):80-83．
[4]张朝辉，杨江金，王沁芳，杨娟.透水混凝土制备工艺研究[J].
新型建筑材料,2008(9):2-3.
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