摘要：對無砂透水混凝土的配合比與性能進行了試驗研究，并將強度高、孔隙率大、透水性好的混凝土應用于北京市南北長街道路工程中，并對施工要點進行了論述。試驗結果表明:對同一粒徑的骨料拌制無砂混凝土，存在著最佳水泥用量和水灰比；對于不同粒徑的骨料，在水泥用量相同時，并非骨料粒徑小的混凝土強度大；無砂混凝土的滲透系數與連通孔隙率有較好的對應關系。
關鍵詞：無砂； 透水混凝土； 道路工程
引言
隨著經濟的發展和城市化建設的進程，現代城市的地表逐步被鋼筋混凝土的房屋建筑和不透水的路面所覆蓋。但這些不透水的道路給城市的生態環境帶來了許多負面的影響。與自然的土壤相比，混凝土路面缺乏呼吸性、吸收熱量和滲透雨水的能力。隨之產生一系列環境問題: 能夠滲入地表的雨水明顯減少，城市的地下水位急劇下降；不透水的路面很難與空氣進行熱量與濕度的交換，產生“熱島現象”；短時間的集中降雨，大量雨水不能及時滲入地表，容易造成道路被淹沒、交通癱瘓等社會問題[1 ] 。
無砂透水混凝土具有與普通混凝土所不同的特點:容重小、水的毛細現象不顯著、透水性大，水泥用量小、施工簡單等，因此這種新型的建筑材料的優越性不斷為人所知，并在道路領域逐漸得到應用。
本文通過研究無砂透水混凝土的抗折強度、抗壓強度、透水系數和孔隙率，并找出最佳的配合比，成功地應用在北京市南北長街道路工程中。
1 原材料與試驗方法
1.1 原材料
1.1.1 水泥 強度等級為4215 普通硅酸鹽水泥，主要性能指標見表1 。
1.1.2 骨料(石) 分別采用5mm～10mm、10mm～20mm 的單一粒級的碎石，嚴格控制針片狀顆粒。
1.1.3 粉體粘結劑 主要由硅粉、增強劑和UEA 組成，提高水泥漿與骨料的界面強度。
1.1.4 防凍劑 因在冬季施工，故采用BHF - 4 型混凝土防凍劑。
1.2 試驗方法
將碎石、粉體粘結劑裝入攪拌機，攪拌30s ，再加入水泥、防凍劑，邊加水邊攪拌，攪拌2min～4min 后出料。將混合料裝入150mm ×150mm ×150mm 與100mm ×100mm ×400mm 的試模中，分層插搗成型試件。標準條件下養護7d 后，改為自然養護，至28d時測其抗壓強度、抗折強度、透水系數和孔隙率。成型方法、養護條件和骨料的形狀會對無砂混凝土的強度、透水系數和孔隙率產生很大的影響。
透水系數采用變水位和定水位透水系數測定方法。
孔隙率的測定方法:將試件浸泡在水中使其飽水后，稱取試件在水中的重量W1 ；將試件從水中取出，控干內部吸入的水并擦干表面多余的水，待重量恒定后稱取試件在空氣中的重量W2 ；并測定試件外觀體積V。孔隙率按下式計算：
P = (1 - (W2 - W1) / V) ×100 %
2 試驗結果
2.1 無砂混凝土配合比及結果
根據碎石的不同粒徑和水泥的不同摻量，確定配合比，配合比及試驗結果見表2 。
2.2 無砂透水混凝土的強度
由表2 可知，在粒徑相同時，透水混凝土的強度隨水泥用量的增加而提高，但水泥用量增加到一定程度時，要使水泥漿均勻地包裹所有骨料顆粒，使顆粒有類似金屬光澤[2～3 ] ，用水量必定要增加，這種情況在粒徑小的無砂混凝土中表現更改突出。小水灰比、多水泥用量，無砂混凝土的抗壓強度高。水灰比與水泥用量影響骨料顆粒表面水泥漿層的厚度，水灰比和水泥用量不當，會造成骨料顆粒表面水泥漿層稠度和厚度不適合，影響強度、孔隙率和透水性。因此，對同一粒徑的骨料拌制無砂混凝土，要考慮最佳水泥用量和水灰比[4～5 ] 。
對于不同粒徑的骨料，在水泥用量相同時，并非骨料粒徑小的混凝土強度大。小粒徑骨料比大粒徑骨料有較大的比表面積，在水泥用量小時，包裹骨料顆粒表面水泥漿的厚度較厚；在水泥用量大時，包裹骨料顆粒表面水泥漿的厚度較簿；要使水泥漿均勻地包裹所有骨料顆粒，使顆粒有類似金屬光澤，用水量必定要增加，強度會受到影響。
另外，加入粉體粘結劑可以提高水泥漿和骨料界面結合力，提高無砂混凝土的強度。
2.3 無砂透水混凝土的孔隙率
由試驗結果及圖1 可以看出，同一粒徑的骨料，隨著水泥用量的增加，孔隙率降低，過多的水泥用量，會填充到骨料的間隙。對于不同粒徑的骨料，在水泥用量相同時，骨料粒徑大的混凝土孔隙率大。同一料粒徑，隨著孔隙率的增大，抗壓強度逐漸減小，較大孔隙的存在，減少了無砂混凝土承受荷載和抵抗變形的斷面面積。所以，與相同水泥用量的普通混凝土的強度相比，無砂混凝土的強度要小得多。
2.4 無砂透水混凝土的透水系數
圖2 透水試驗結果表明，無砂混凝土的透水性隨水泥用量增大而降低，且粒徑大的比粒徑小的略高。試驗結果表明無砂混凝土的滲透系數與連通孔隙率有較好的對應關系。
2 無砂透水混凝土在北京市南北長街道路工程中的應用
無砂混凝土具有較大的透水性和較小的毛細作用，使得無砂混凝土成為一種很好的地坪材料。為了能夠增加滲入地表的雨水，緩解城市的地下水位急劇下降等等的一些城市環境問題，北京市南北長街道路工程使用了無砂透水混凝土。
采用以上試驗中的第七個配比，單方水泥用量、碎石用量分別為300kg 和1400kg ，石子粒徑10mm～20mm ，添加一定比例的粉體粘結劑和防凍劑。由混凝土攪拌站集中攪拌。
3.1 攪拌
采用強制式攪拌機，由于水泥漿的稠度較大，且數量較少，為了保證水泥漿能夠均勻地包裹在骨料上，攪拌時間適當延長。投料順序：水泥+ 水+ 外加劑，攪拌均勻后加入10mm～20mm 碎石再繼續攪拌均勻。
3.2 澆筑
無砂混凝土是干硬性的混凝土，在澆筑前，用水濕潤路面，防止混凝土水分流失加速水泥凝結。由于無砂混凝土中水泥量有限，只能包裹骨料顆粒，因此，在澆筑時不得采用強烈振搗或夯實，否則將會使水泥漿沉積，破壞混凝土結構均勻性，并在底部形成不透水層。澆筑后用輕型壓路機壓實壓平拌合物。
3.3 養護
無砂透水混凝土由于存在大量孔隙，易失水，干燥很快，所以早期養護非常重要。澆筑后用塑料簿膜覆蓋表面，并開始灑水養護。
4 結論
(1) 無砂透水混凝土的強度與水泥用量和水灰比有關，對同一粒徑的骨料拌制無砂混凝土，存在著最佳水泥用量和水灰比。
(2) 對于不同粒徑的骨料，在水泥用量相同時，并非骨料粒徑小的混凝土強度大。
(3) 無砂混凝土的孔隙率、透水性隨水泥用量增大而降低，且粒徑大的比粒徑小的略高。無砂混凝土的滲透系數與連通孔隙率有較好的對應關系。
(4) 采用單方水泥用量、碎石用量分別為300kg和1400kg ，石子粒徑10mm～20mm ，添加一定比例的粘結劑和防凍劑，能制得抗壓強度1513MPa ，抗折強度310MPa ，孔隙率2115 % ，透水系數119cm/ s 的透水混凝土，成功應用在北京市南北長街道路工程中。
