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摘要：试验以引入适量的细集料(机制砂)的多孔混凝土透水基层材料为主要研究对象，在混凝土满足强度和透水性能的要求前提下，用矿物掺合料部分取代水泥，研究其种类及取代量对多孔透水基层材料性能的影响。
关键词：多孔混凝土透水基层材料，性能，研究
Abstract: the experiment introduces a moderate amount of fine aggregate (mechanism sand) of porous concrete permeable subbase materials as the main research object, in the concrete satisfy the intensity and the floods of performance requirements premise, with the mineral admixtures to replace part of cement, and study the types and quantity of porous permeable to replace the influence on the performance of the material.
Keywords: porous concrete permeable grassroots material, performance, study
中圖分类号：TU528文献标识码：A 文章编号：
进入二十一世纪，我国高速公路进入一个快速发展时期。在数量上取得巨大突破的同时，高速公路的质量却不容乐观。水泥混凝土路面设计基准期对于高速公路和一级公路为30年，二级及二级以下公路20年，沥青路面设计年限对于高速公路和一级公路为15年，二级公路为13年，修订中的沥青路面设计规范对此标准又有所提高。但实际上，很多路段达不到使用年限，甚至在使用初期就出现了种冲病害，造成严重的经济损失。究其原因，其中重要的一点是忽略了自然环境因素对公路的影响，而自然环境主要包括水和温度两个方面。调查研究表明，水是造成路面过早损坏的主要原因。
1原材料及试验方法
1.1 原材料
①水泥,采用普通P.O32.5硅酸盐水泥和普通P.O42.5硅酸盐水泥以及矿渣水泥。
②粉煤灰其各项指标达到《高强高性能混凝土用矿物外加剂》(GB/T 18736-2002)I级粉煤灰标准。
③试验所用碎石级配
表14.75~26.5mm碎石筛分结果
1.2 试验方法
试验过程中采用振动台成型。值得提出的是成型时多孔混凝土的拌制全是人工完成，先加入胶凝材料，拌匀，然后加入水(掺增稠剂的与水混合后加入)，拌净浆，最后加入骨料，拌匀，使得每颗集料表面都被薄的浆体包裹，保证了多孔混凝土强度的均匀性，也就在一定程度上提高了强度。试验使用的成型模具是圆柱体，规格为Φ15cm*15cm。
2 试验结果与讨论
试验以一个基准配比为基础，通过改变水泥用量，改变水泥品种，矿物掺和料的种类和掺量，来研究水泥用量、水泥品种、矿物掺和料种类和掺量、增稠剂掺量对混凝土强度的影响，同时研究胶凝材料变化对混凝土性能的影响，结构参数对多孔混凝土性能的影响。试验参考的基准配比如下表9所示
表6 基准配比
粗集料（kg/m3） 细集料（kg/m3） 水泥（kg/m3） 水（kg/m3）
1615 117 150 51
2.1 水泥用量对多孔混凝土强度的影响
水灰比较大时，水泥浆在拌和物成型的过程中会沿空隙下沉，不仅堵塞空隙，影响排水性，而且还会引起上下分布不均，因而造成强度的不均匀。此外，水灰比在一定范围内增大会使水泥水化充分，从而提高强度，但水灰比过大时，水泥石中的毛细空隙率会增大，水泥石的强度会降低。本次试验中只是单向考虑了水泥用量，没有考虑水灰比，但试验是在水灰比的设计是在适量的情况下进行的。
多孔混凝土7d和28d强度与水泥用量的关系图2-1示。
图2-1 水泥用量对强度的影响
由上图可以看出，多孔混凝土的7d和28d强度，和预料的一样，是随着水泥用量的增大而增大，但是在水泥用量从120kg.m-3到150kg.m-3增长是最快的，同时可以看出水泥用量为150 kg.m-3时28d强度超过了5MPa，满足了工程要求，从经济性的角度考虑水泥用量为150 kg.m-3比较合理。
2.2 水泥品种对多孔混凝土强度的影响
水泥品种直接决定了水泥的性质，也就决定了水泥石的强度和多孔混凝土的性能。在水灰比相同的情况下，质量好的水泥形成的水泥浆体包裹形成的强度会好。但质量好的水泥价格也会高，本试验考察了三种水泥品种，在研究水泥品种对多孔混凝土性能的影响的同时，选取适当的水泥品种。
多孔混凝土7d和28d强度与水泥品种的关系图2-2所示
图2-2水泥种类对强度的影响
由上图可以看出，使用425水泥的多孔混凝土7d和28d强度最好，325水泥次之，矿渣水泥强度最低，而且28d强度不满足施工要求，故不用考虑矿渣水泥。不用考虑矿渣水泥。325水泥和425水泥比较而言，425的7d强度明显还是要高出一筹，但28d强度325和425就没什么区别了，而且325的7d强度也满足了施工要求，从经济的角度考虑，325水泥是最好的选择。
2.3矿物掺和料对多孔混凝土强度的影响
矿物掺和料的掺入实际上是改变了水泥的性质，在某种意义上是形成了新的水泥品种。但矿物掺和料比水泥便宜，而且适当的掺量还可以改变工作性，本文主要讨论了矿粉的掺量和粉煤灰的掺量。
矿粉掺入量对多孔混凝土强度的影响。多孔混凝土7d和28d强度与矿粉掺量的关系如图2-3。
图2-3 矿粉掺量对强度的影响
由上图可以看出，随着矿粉掺量的增大，多孔混凝土7d的强度先增大后减小，而28d强度变化不大。在矿粉掺入量为30%时7d强度有最大值，28d强度和零掺量几乎同为最大值。结合7d和28d强度考虑，从经济的角度出发，矿粉的掺入量为30%最合适。
3. 结论
（1）在水灰比适宜条件下，多孔混凝土强度随着水泥用量的增加而增加，从经济性的角度考虑水泥采用普通硅酸盐P.O32.5；用量为150 kg/m3比较合理。
(2) 随着矿粉掺量的增大，多孔混凝土7d的强度先增大后减小，而28d强度变化不大, 从经济的角度出发，矿粉的掺入量为30%最合适。随着粉煤掺量的增大, 多孔混凝土的7d强度在粉煤灰掺量为20%时有最大值。从经济的角度考虑，粉煤灰的掺量为20%。
参考文献：
【1】郑木莲，王秉纲，胡长顺，多孔混凝土疲劳性能的研究，中国公路学报，2004.1
【3】张鹏飞，路面内部排水系统的设计与研究，同济大学博士学位论文，1999.9
【4】姚祖康，沈惠生，陈诗信等，路面结构的内部排水设施公路，1997 (5):17-23
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：多孔混凝土透水基层材料，性能，研究
Abstract: the experiment introduces a moderate amount of fine aggregate (mechanism sand) of porous concrete permeable subbase materials as the main research object, in the concrete satisfy the intensity and the floods of performance requirements premise, with the mineral admixtures to replace part of cement, and study the types and quantity of porous permeable to replace the influence on the performance of the material.
Keywords: porous concrete permeable grassroots material, performance, study
中圖分类号：TU528文献标识码：A 文章编号：
进入二十一世纪，我国高速公路进入一个快速发展时期。在数量上取得巨大突破的同时，高速公路的质量却不容乐观。水泥混凝土路面设计基准期对于高速公路和一级公路为30年，二级及二级以下公路20年，沥青路面设计年限对于高速公路和一级公路为15年，二级公路为13年，修订中的沥青路面设计规范对此标准又有所提高。但实际上，很多路段达不到使用年限，甚至在使用初期就出现了种冲病害，造成严重的经济损失。究其原因，其中重要的一点是忽略了自然环境因素对公路的影响，而自然环境主要包括水和温度两个方面。调查研究表明，水是造成路面过早损坏的主要原因。
1原材料及试验方法
1.1 原材料
①水泥,采用普通P.O32.5硅酸盐水泥和普通P.O42.5硅酸盐水泥以及矿渣水泥。
②粉煤灰其各项指标达到《高强高性能混凝土用矿物外加剂》(GB/T 18736-2002)I级粉煤灰标准。
③试验所用碎石级配
表14.75~26.5mm碎石筛分结果
1.2 试验方法
试验过程中采用振动台成型。值得提出的是成型时多孔混凝土的拌制全是人工完成，先加入胶凝材料，拌匀，然后加入水(掺增稠剂的与水混合后加入)，拌净浆，最后加入骨料，拌匀，使得每颗集料表面都被薄的浆体包裹，保证了多孔混凝土强度的均匀性，也就在一定程度上提高了强度。试验使用的成型模具是圆柱体，规格为Φ15cm*15cm。
2 试验结果与讨论
试验以一个基准配比为基础，通过改变水泥用量，改变水泥品种，矿物掺和料的种类和掺量，来研究水泥用量、水泥品种、矿物掺和料种类和掺量、增稠剂掺量对混凝土强度的影响，同时研究胶凝材料变化对混凝土性能的影响，结构参数对多孔混凝土性能的影响。试验参考的基准配比如下表9所示
表6 基准配比
粗集料（kg/m3） 细集料（kg/m3） 水泥（kg/m3） 水（kg/m3）
1615 117 150 51
2.1 水泥用量对多孔混凝土强度的影响
水灰比较大时，水泥浆在拌和物成型的过程中会沿空隙下沉，不仅堵塞空隙，影响排水性，而且还会引起上下分布不均，因而造成强度的不均匀。此外，水灰比在一定范围内增大会使水泥水化充分，从而提高强度，但水灰比过大时，水泥石中的毛细空隙率会增大，水泥石的强度会降低。本次试验中只是单向考虑了水泥用量，没有考虑水灰比，但试验是在水灰比的设计是在适量的情况下进行的。
多孔混凝土7d和28d强度与水泥用量的关系图2-1示。
图2-1 水泥用量对强度的影响
由上图可以看出，多孔混凝土的7d和28d强度，和预料的一样，是随着水泥用量的增大而增大，但是在水泥用量从120kg.m-3到150kg.m-3增长是最快的，同时可以看出水泥用量为150 kg.m-3时28d强度超过了5MPa，满足了工程要求，从经济性的角度考虑水泥用量为150 kg.m-3比较合理。
2.2 水泥品种对多孔混凝土强度的影响
水泥品种直接决定了水泥的性质，也就决定了水泥石的强度和多孔混凝土的性能。在水灰比相同的情况下，质量好的水泥形成的水泥浆体包裹形成的强度会好。但质量好的水泥价格也会高，本试验考察了三种水泥品种，在研究水泥品种对多孔混凝土性能的影响的同时，选取适当的水泥品种。
多孔混凝土7d和28d强度与水泥品种的关系图2-2所示
图2-2水泥种类对强度的影响
由上图可以看出，使用425水泥的多孔混凝土7d和28d强度最好，325水泥次之，矿渣水泥强度最低，而且28d强度不满足施工要求，故不用考虑矿渣水泥。不用考虑矿渣水泥。325水泥和425水泥比较而言，425的7d强度明显还是要高出一筹，但28d强度325和425就没什么区别了，而且325的7d强度也满足了施工要求，从经济的角度考虑，325水泥是最好的选择。
2.3矿物掺和料对多孔混凝土强度的影响
矿物掺和料的掺入实际上是改变了水泥的性质，在某种意义上是形成了新的水泥品种。但矿物掺和料比水泥便宜，而且适当的掺量还可以改变工作性，本文主要讨论了矿粉的掺量和粉煤灰的掺量。
矿粉掺入量对多孔混凝土强度的影响。多孔混凝土7d和28d强度与矿粉掺量的关系如图2-3。
图2-3 矿粉掺量对强度的影响
由上图可以看出，随着矿粉掺量的增大，多孔混凝土7d的强度先增大后减小，而28d强度变化不大。在矿粉掺入量为30%时7d强度有最大值，28d强度和零掺量几乎同为最大值。结合7d和28d强度考虑，从经济的角度出发，矿粉的掺入量为30%最合适。
3. 结论
（1）在水灰比适宜条件下，多孔混凝土强度随着水泥用量的增加而增加，从经济性的角度考虑水泥采用普通硅酸盐P.O32.5；用量为150 kg/m3比较合理。
(2) 随着矿粉掺量的增大，多孔混凝土7d的强度先增大后减小，而28d强度变化不大, 从经济的角度出发，矿粉的掺入量为30%最合适。随着粉煤掺量的增大, 多孔混凝土的7d强度在粉煤灰掺量为20%时有最大值。从经济的角度考虑，粉煤灰的掺量为20%。
参考文献：
【1】郑木莲，王秉纲，胡长顺，多孔混凝土疲劳性能的研究，中国公路学报，2004.1
【3】张鹏飞，路面内部排水系统的设计与研究，同济大学博士学位论文，1999.9
【4】姚祖康，沈惠生，陈诗信等，路面结构的内部排水设施公路，1997 (5):17-23
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。