透水混凝土物理力学性能试验研究

透水混凝土施工工艺及性能研究透水混凝土是一种具有良好透水性能的建筑材料，其在城市建设和环保领域有着广泛的应用。

在市政道路、广场、停车场等场所的铺设，可以有效减少雨水径流对城市排水系统的负荷，提高城市的雨水资源利用率，减少城市雨水污染。

透水混凝土还可以提供更好的车辆驾驶和行人行走的舒适性，改善城市的生态环境。

对透水混凝土施工工艺及性能的研究具有重要意义。

一、透水混凝土的工艺特点透水混凝土是在普通混凝土中添加特殊粒子或混凝土外加剂的基础上研制而成的。

与普通混凝土相比，透水混凝土具有较大的孔隙结构和较小的水泥浆粘结体积，从而形成了较大的孔隙率和较弱的内部结构，这是保证透水混凝土透水性能的重要因素。

在透水混凝土的施工工艺中，需要特别关注以下几个方面：1. 骨料选择：透水混凝土的骨料选择要求更为严格，一般选用粗骨料和细骨料的搭配，以确保混凝土的透水性能。

需要注意骨料表面的处理，以提高混凝土的粘结性能。

2. 水灰比控制：透水混凝土的水灰比通常要比普通混凝土低，这有助于减少水泥浆的胶凝体积，提高混凝土的孔隙率和渗水性能。

3. 外加剂应用：适量添加外加剂可以改良透水混凝土的工作性能和抗渗性能，提高混凝土的孔隙率和孔径分布，从而保证混凝土的透水性能。

4. 施工工艺：透水混凝土的施工与普通混凝土相比，需要更加注重施工工艺的控制，如搅拌时间、浇筑方式、养护条件等，以确保混凝土的透水性能。

二、透水混凝土的性能研究1. 透水性能：透水混凝土的透水性能是衡量其优劣的重要指标之一。

一般采用渗水率、渗水高度、渗水时间等指标进行评价。

通过比较不同配合比、骨料类型、外加剂掺量等因素对透水性能的影响，可以得出适宜的配合比和材料选择方案。

2. 抗压性能：透水混凝土在实际使用过程中需要承受车辆和行人的荷载，因此其抗压性能也是至关重要的。

通过试块抗压强度测试，可以评价透水混凝土的承载能力，为工程设计提供参考依据。

3. 耐久性能：透水混凝土在户外环境中长期使用，其耐久性能也是需要重点关注的。

再生骨料透水混凝土物理力学性能研究发布时间：2021-04-19T14:16:30.377Z 来源：《城镇建设》2021年第2期作者：周瑞[导读] 透水混凝土作为海绵城市的主要材料，在海绵城市中占的比重越来越大周瑞沈阳建筑大学材料科学与工程学院辽宁沈阳 110168 摘要：透水混凝土作为海绵城市的主要材料，在海绵城市中占的比重越来越大，再生骨料为一种工业废弃物，将其加入透水混凝土中，可以充分做到保护环境，变废为宝。

本试验选取不同的水灰比、硅灰掺量和再生骨料掺量进行正交试验。

通过极差分析，方差分析，比较28d抗压强度，透水系数，对其物理、力学性能进行分析。

研究发现：硅灰掺量对再生骨料透水混凝土7d和28d抗压强度影响显著，水灰比和再生骨料掺量次之。

透水系数中，硅灰掺量影响大于再生骨料掺量和水灰比。

关键词：再生骨料透水混凝土；透水系数；再生骨料掺量；抗压强度0 引言再生骨料透水混凝土是采用废弃混凝土代替天然骨料的一种具有生态功能的透水混凝土[1-3]。

再生骨料透水混凝土充分的利用了再生混凝土和透水混凝土的优点，既可以将废弃混凝土变废为宝，减少建筑垃圾造成的环境污染，又可以利用透水混凝土本身多孔的特性缓解城市道路积水问题。

本试验通过L9（34）正交试验，针对透水混凝土强度低的问题采用连续级配和预压成型的方式。

分析不同水灰比、硅灰掺量、再生骨料掺量对再生骨料透水混凝土的物理力学性能的影响，并发现其规律，为海绵城市建设提供有效的理论依据[4,5]。

1 试验原材料水泥：本试验选用河北冀东水泥厂的P·O 42.5级水泥粗骨料：本试验中优选质地坚硬、坚固性好、磨耗损失小的的碎石，其粒径分别采用4.75-9.75㎜、9.50-16.0㎜、16.0-19.0㎜三种级配粒径。

再生骨料：本试验的再生混凝土选取自拆除的废弃混凝土建筑，废弃混凝土经人工破碎、破碎机破碎、筛分分别获得粒径为4.75-9.75㎜、9.50-16.0㎜和16.0-19.0㎜的再生骨料。

聚合物透水水泥混凝土基本性能试验研究随着城市化进程的加快和城市建设规模的不断扩大，城市排水问题日益凸显。

传统的水泥混凝土路面存在着雨水无法迅速渗透的问题，导致了水滞留、积水、交通拥堵等一系列问题的产生。

因此，研究开发出能够透水的水泥混凝土已成为解决城市排水难题的重要途径。

本文通过对聚合物透水水泥混凝土的基本性能进行试验研究，探讨其在城市排水中的应用前景。

试验采用标准的混凝土试验方法，对聚合物透水水泥混凝土的抗压强度、抗折强度、渗透性能等进行了详细地测试和分析。

首先，在抗压强度方面，与传统的水泥混凝土相比，聚合物透水水泥混凝土的抗压强度略有降低。

但是，经过适当的优化设计和添加适量的聚合物材料，可以提高其抗压强度，同时保持一定的透水性能。

因此，在实际工程应用中，可以根据具体情况进行调整，以取得较好的工程效果。

其次，在抗折强度方面，聚合物透水水泥混凝土的抗折强度相对较低。

这是由于聚合物材料的添加会改变混凝土的骨料排列方式，导致混凝土的内部结构发生变化。

然而，通过优化配合比和添加适量的纤维增强材料，可以提高聚合物透水水泥混凝土的抗折强度，使其在实际使用中更加耐久和可靠。

最后，在渗透性能方面，聚合物透水水泥混凝土具有优异的渗透性能。

试验结果表明，聚合物透水水泥混凝土能够迅速将雨水渗透到地下，有效减少了道路积水和水滞留的问题。

这不仅可以改善城市的排水状况，还可以提高道路的使用安全性，减少交通事故的发生。

综上所述，聚合物透水水泥混凝土作为一种新型的道路材料，具有良好的透水性能，能够有效解决城市排水难题。

虽然在某些性能指标上存在一定的不足，但通过优化设计和添加适量的材料，可以提高其性能，使其更加适用于实际工程应用。

因此，聚合物透水水泥混凝土具有广阔的应用前景，值得进一步研究和推广。

第50 卷第 3 期2023年3 月Vol.50，No.3Mar. 2023湖南大学学报（自然科学版）Journal of Hunan University（Natural Sciences）再生骨料透水混凝土力学性能和耐久性研究张超1，2，任鹏鹏1，2，邓鹏1，诸子青1，高翔1，郭帅成1，2，3†（1.湖南大学土木工程学院，湖南长沙 410082；2.建筑安全与节能教育部重点实验室（湖南大学），湖南长沙，410082；3.绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室，湖南长沙410082）摘要：从优化水泥基体角度出发，搭配使用不同掺量的再生细骨料，旨在全面提升再生骨料透水混凝土力学性能、渗透性和耐久性. 首先，采用单纯形重心设计法对水泥（C）、粉煤灰（FA）和硅灰（SF）组成的三元胶凝体系进行优化设计，获得高性能水泥基体. 然后，分析了高性能水泥基体和再生骨料质量分数（0%、30%和50%）对透水混凝土力学性能和耐久性的影响.试验发现，使用高性能胶凝材料，可以显著提升再生骨料透水混凝土的抗压强度和冻融耐久性，且可满足渗透性要求. 当再生骨料质量分数为0%、30%和50%时，28 d抗压强度分别提升72.4%、100%和44.2%；50次冻融循环质量损失分别为1.5%、2.2%和2.5%. 此外，研究发现再生骨料透水混凝土的破坏模式与胶凝材料性能和再生骨料质量分数相关，可为再生骨料透水混凝土设计和应用提供参考.关键词：高性能透水混凝土；再生骨料；力学性能；耐久性；渗透性中图分类号：TU411 文献标志码：AStudy on Mechanical Properties and Durability Performance of PerviousConcrete Containing Recycled AggregateZHANG Chao1，2，REN Pengpeng1，2，DENG Peng1，ZHU Ziqing1，GAO Xiang1，GUO Shuaicheng1，2，3†（1.College of Civil Engineering， Hunan University， Changsha 410082， China；2.Key Laboratory of Building Safety and Energy Efficiency of Ministry of Education （Hunan University）， Changsha 410082， China；3.Key Laboratory for Green & Advanced Civil Engineering Materials and Application Technology of Hunan Province，Changsha 410082， China）Abstract：This study aims to comprehensively improve the mechanical properties， permeability and durability of the pervious concrete with recycled aggregate through optimization of cementitious matrix and adding recycled fine aggregate with different content. Firstly， the simplex-centroid design method was used to optimize the ternary cement‐ing system composed of cement （C）， fly ash （FA） and silica fume （SF）， and the high-performance cementitious ma‐trix is obtained. Then，the effects of high-performance cementitious matrix and recycled aggregate content （0%，∗收稿日期：2022-01-09基金项目：国家重点研发计划项目（2019YFC1904704），National Key Research and Development Program of China （2019YFC1904704）；湖南大学大学生创新训练（SIT）计划项目（S202110532097，S202110532307），Students Innovation Training （SIT） Program of Hunan University （S202110532097， S202110532307）作者简介：张超（1990—），男，河南新乡人，湖南大学教授，博士生导师† 通信联系人，E-mail：*************.cn文章编号：1674-2974（2023）03-0185-10DOI：10.16339/ki.hdxbzkb.2023042湖南大学学报（自然科学版）2023 年30% and 50%） on mechanical properties and durability of pervious concrete were analyzed. The experimental results show that the compressive strength and freeze-thaw durability of pervious concrete with recycled aggregate can be sig‐nificantly improved by using high-performance cementitious materials， and it can also meet the permeability require‐ments. When the recycled aggregate content is 0%， 30% and 50%， the 28 d compressive strength is increased by 72.4%， 100% and 44.2%， respectively； the mass loss of 50 freeze-thaw cycles was 1.5%， 2.2% and 2.5%， respec‐tively. In addition， it is found that the failure mode of pervious concrete with recycled aggregate is related to the per‐formance of cementitious material and the content of recycled aggregate， which can provide a reference for the design and application of pervious concrete with recycled aggregate.Key words：high-performance pervious concrete；recycled aggregate；mechanical performance；durability；permeability随着我国工业化、城镇化进程的不断深入，建筑、基础设施建设等行业快速发展，在新建、改建、扩建、拆除等生产环节中产生了大量的建筑垃圾. 2020年我国建筑垃圾总量超30亿t，通常采用简单填埋、露天堆放等方式处理，有效回收利用率约为5%，造成了严重的资源浪费和环境污染［1-2］. 据统计，我国约75%的城市面临“被垃圾包围”的困扰，严重阻碍了城市的发展，加重了城市环境负载［3］. 与此同时，2020年我国天然砂石需求总量约为200亿t，大规模开采天然砂石将导致资源枯竭和生态环境恶化. 因此，亟须加强建筑垃圾资源化利用.建筑垃圾经破碎、分级、水洗、烘干等工艺处理形成再生骨料，可用于制备透水混凝土. 透水混凝土是指不含或含有少量细骨料的特殊混凝土，内部具有相互连通的孔隙，雨水可快速入渗，被美国环境保护署纳入低影响雨水处理方案［4-5］. 透水混凝土作为海绵城市建设中的关键基础材料，具有净化雨水、避免城市内涝、缓解城市热岛效应等优点［5-7］，被广泛应用于停车场、人行道、景观通道等场景［8-9］.再生骨料透水混凝土是一种典型的非均质、多相复合材料，强度低和耐久性差是制约其应用推广的主要原因. 首先，与普通混凝土相比，骨料间为“点-点”连接，抗压强度取决于胶凝材料性能，通常为5~15 MPa［10-11］. 其次，再生骨料经二次破碎作用形成，表面附着有旧砂浆，与天然骨料相比，具有孔隙率高、吸水率高、微裂缝多、压碎指标大、坚固性差、非均质性高等缺陷［12］，影响界面过渡区（ITZ）性能. 因此，再生骨料透水混凝土在雨水冲刷、冻融侵蚀、硫酸盐侵蚀等环境荷载作用下，骨料更易受到侵蚀剥落，从而导致部分或整体功能失效.目前，对于再生骨料透水混凝土耐久性提升的研究较少，可分为配合比优化设计、再生骨料强化处理、胶凝材料优化设计三种类别.第一类是通过优化配合比设计，如调整再生骨料含量［13-14］、水灰比［15-16］、骨料粒径［17］、孔隙率［18］、添加剂等提升再生骨料透水混凝土整体力学性能，进而提升耐久性. 再生骨料由于自身的缺陷，随着其含量的增加，将导致透水混凝土强度和耐久性降低［19］. 研究表明，再生骨料含量低于15%时，不会对透水混凝土力学性能造成明显影响，含量超过30%时将显著降低其强度［20］. 低水灰比可以提升基体的密实度，降低冻融侵蚀作用对其耐久性的影响. 然而，降低水灰比对强度提升效果有限，过低的水灰比将制约水化反应并降低拌合物的和易性，影响整体成型质量［21］. 提高细骨料比例有利于细化透水混凝土内部孔隙结构，提高抗压强度. 然而，这将导致再生骨料透水混凝土的整体孔隙率和渗透性降低. 因此，采用传统的透水混凝土配合比设计方法难以消除再生骨料缺陷对其耐久性的影响，不能保障在同时满足渗透性和力学性能的前提下，实现再生骨料的高比例掺入.第二类是采用再生骨料强化处理手段改善其表面微观结构，消除骨料缺陷带来的不利影响. 按照强化机理可以进一步划分为两种. 一种是采用机械研磨、超声波清洗、酸性溶液分解等方法去除表面附着的旧砂浆，这类方法通常适用于旧砂浆附着率较低的再生骨料. 另一种是对旧砂浆进行强化处理，通常采用火山灰浆液浸泡、水玻璃浸泡、聚合物乳液浸泡186第 3 期张超等：再生骨料透水混凝土力学性能和耐久性研究等方法，改善ITZ微观力学性能和微观结构，增强再生骨料与基体间的黏结力，继而提高再生骨料透水混凝土力学性能和耐久性. 然而，鉴于骨料强化方法工艺繁琐，经济成本高，再生骨料强化处理手段难以实现应用推广.第三类是从优化胶凝材料角度开展再生骨料透水混凝土力学性能提升研究. 粉煤灰、硅灰等辅助胶凝材料可以提升水泥基体性能，改善ITZ的微观结构［22-23］. Shen等［24］采用粉煤灰和硅灰对水泥基体进行优化设计，认为高性能水泥基体可以显著提升透水混凝土力学性能. Zhong等［25］研究发现，透水混凝土抗压强度与水泥基体强度呈正相关. 因此，采用高性能胶凝材料有望解决再生骨料透水混凝土强度低和耐久性差的问题. 然而，目前关于高性能胶凝材料的研究较少，其对再生骨料透水混凝土力学性能、水力特性和长期耐久性的影响尚不明确.本研究采用单纯形重心设计法对水泥-粉煤灰-硅灰组成的三元胶凝体系进行优化设计. 基于优化后的高性能胶凝材料，搭配使用再生细骨料（4.75~ 9.5 mm）和天然粗骨料（9.5~13.2 mm），系统分析了高性能胶凝材料和再生骨料含量对再生骨料透水混凝土力学性能、渗透性和耐久性的影响. 本研究有助于拓宽再生骨料透水混凝土的应用场景，促进建筑固体废弃物大规模资源化再利用.1 材料和方法1.1 试验材料试验选用南方牌P•O42.5普通硅酸盐水泥，辅助胶凝材料为粉煤灰和硅灰，材料物理参数和化学组成见表1. 天然粗骨料为当地采石场的碎石，再生细骨料由废弃混凝土回收厂提供，经破碎、筛分、冲洗、烘干制备而成，骨料具体参数见表2. 减水剂为西卡公司生产的聚羧酸型高效减水剂，减水率为22%.1.2 配合比设计1.2.1 胶凝材料优化设计采用单纯形重心法对水泥-粉煤灰-硅灰三元胶凝体系进行优化设计，各组分体积分数范围分别为：40%~70%、30%~60%和0%~30%. 根据单纯形重心法设计原则，n个组分优化需2n-1个测试点. 本试验含有3个组分，选取三角形顶点、三边中点和中心作为测试点，具体配合比设计见表3. 通过目测法判断基体的流动性，基于28 d抗压强度绘制等值线图，确定胶凝材料中各组分的最佳含量.表1 辅助胶凝材料物理参数和化学组成Tab.1 Physical properties and chemical composition of the supplementary cementitious material项目表观密度/（kg·m-3）w（SiO2）/%w（Al2O3）/%w（Fe2O3）/%w（CaO）/%w（MgO）/%w（K2O）/%w（SO3）/%w（Na2O）/%w（其他） /%粉煤灰2 20055.0529.654.833.560.692.850.740.871.76硅灰2 00096.910.370.110.370.560.510.250.640.28表2 骨料参数Tab.2 Physical properties of the aggregates 类型天然骨料再生骨料粒径/mm9.5~13.24.75~9.50表观密度/（kg·m-3）2 7002 496堆积密度/（kg·m-3）1 5001 388压碎指标/%5.614.6表3 胶凝材料配合比Tab.3 Mixture design for the cementitious materials编号CON C40FA30SF30 C70FA30 C40FA60 C55FA30SF15 C55FA45 C40FA45SF15 C50FA40SF10胶凝材料/（kg·m-3）ρC331.70132.68232.19132.68182.44182.44132.68165.85ρFA—70.6270.62141.2470.62105.93105.9394.16ρSF—64.200.00—32.10—32.1021.40m减水剂/kg2.651.613.032.191.712.881.621.69水胶比0.120.120.120.120.120.120.120.12m水/kg39.8032.1036.3432.8734.2234.6032.4933.77注：以C40FA30SF30为例，表示胶凝材料中水泥、粉煤灰和硅灰所占体积分别为40%、30%和30%，其中CON作为参照组.187湖南大学学报（自然科学版）2023 年1.2.2 再生骨料透水混凝土配合比设计再生骨料透水混凝土采用体积法设计，符合《透水水泥混凝土路面技术规程》（CJJ/T 135—2009）［26］相关要求. 为保障良好的渗透性，目标孔隙率取20%. 相较于天然骨料，再生骨料微裂缝较多，且表面附着一层稀松、多孔的旧砂浆，导致其吸收新拌浆体中的水分并降低拌合物流动性. 因此将水胶比增加至0.15，并对减水剂含量进行微调，确保拌合物流动性和成型质量. 0#作为对照组，胶凝材料为普通硅酸盐水泥，骨料为天然粗骨料；1#~3#为高性能胶凝材料，骨料为再生细骨料和天然粗骨料组合，再生细骨料掺量水平分别为0%、30%和50%. 本试验共计4组，具体见表4.1.3 试样制备再生骨料透水混凝土采用水泥净浆包裹法制备，试样采用分层插捣的方式浇筑成型，具体制样操作如下：1）将水泥、粉煤灰、硅灰和减水剂加入卧式搅拌机中搅拌2 min.2）加入水搅拌3 min.3）加入骨料继续搅拌5 min.4）采用插捣法分三层浇筑试样，每层厚度大致相同，按照螺旋方向从边缘到中心均匀垂直插捣20~ 30次，插捣底层时捣棒应接触到试模底部，插捣上层时捣棒应插入下面一层20~30 mm.5）常温养护24 h后拆模，再进行90 ℃热浴48 h，可代替28 d标准养护［27］.每组测试项目及试样信息具体见表5.1.4 测试方法1.4.1 有效孔隙率根据《再生骨料透水混凝土应用技术规程》（CJJ/ T 253—2016）［28］测量孔隙率，测试步骤如下：1）将试样放入水中浸泡24 h，测量试样在水中的质量m1.2）将试样放入烘箱中烘至恒重，测量其质量m2和体积V. 孔隙率测量以每三个试样为一组，取其平均值，计算公式如下：P=(1-m1-m2ρV)×100%.（1）式中：P为有效孔隙率；m1为试样在水中的质量，g；m2为试件烘干后的质量，g；ρ为水的密度，g/cm3；V为试样体积，cm3.1.4.2 渗透率按照《透水水泥混凝土路面技术规程》（CJJ/T 135—2009）［26］测定透水率. 圆柱型试样由150 mm×150 mm×150 mm立方体取芯制备而成，直径为100 mm，高度为50 mm. 测试前，在试样侧面抹一层硅脂，缠上止水胶带以防止试样与试验装置之间渗水. 待渗流稳定后，测量一定时间内的流量，渗透系数计算公式如下：k=QLHAt.（2）式中：k为渗透系数，mm/s；Q为t时间内渗出水的体积，mm3；L为试样高度，mm；H为水头差，mm；A为试样截面面积，mm2；t为渗流时长，s.1.4.3 抗压和抗折强度抗压强度和抗折强度试验按照国家《普通混凝表4 透水混凝土配合比Tab.4 Mix proportion of the pervious concrete编号0#-0∶1 1#-0∶1 2#-3∶7 3#-1∶1胶凝材料/（kg·m-3）ρC539.40296.67296.67296.67ρFA—114.84114.84114.84ρSF—52.2052.2052.20ρ骨料/（kg·m-3）细骨料——441.00735.00粗骨料1 470.001 470.001 029.00735.00ρ减水剂/（kg·m-3）2.051.111.302.23水胶比0.150.150.150.15ρ水/（kg·m-3）80.9169.5669.5668.64目标孔隙率/%20202020注：以2#-3∶7为例，2#表示试样组号，3∶7表示再生细骨料与天然粗骨料质量之比. 预试验结果表明，再生骨料掺量为100%时强度低于10 MPa，不满足路用要求，故未设置.表5 测试组Tab.5 Test group试验项目孔隙率渗透性抗压强度抗折强度冻融循环尺寸/（mm×mm×mm）150×150×150150×150×150100×100×100100×100×400100×100×400个数33333注意事项切割ϕ100×50加载速率0.3~0.5 MPa/s加载速率0.02~0.05 MPa/s冻融水平0/25/50/75/100次188第 3 期张超等：再生骨料透水混凝土力学性能和耐久性研究土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081—2016）［29］进行测试. 抗压强度荷载加载速率为0.5 MPa/s ；三点抗折强度荷载加载速率为0.05 MPa/s. 每三个试样为一组，计算平均值，公式如下：f c =F A ，（3）f f =32FL bh 2.（4）式中：f c 和f f 分别表示抗压强度和抗折强度，MPa ； F 为破坏荷载，N ；A 为试样承压面积，mm 2；L 为支座间跨度，mm ；h 为试样截面高度，mm ；b 为试样截面宽度，mm.1.4.4 冻融循环目前针对透水混凝土冻融耐久性测试的相关规范尚未建立，参照国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082—2009）［30］中的快速冻融法开展冻融循环试验，共设置5个冻融水平：0次、25次、50次、75次和100次. 正常服役状态下，透水混凝土路面在车辆、行人等荷载作用下处于受弯折状态. 为了反映再生骨料透水混凝土在真实服役环境中的性能演变规律，采用抗折强度、动弹性模量和质量损失率来表征其抗冻融耐久性. 通常认为质量损失率超5%或动弹性模量损失超60%时，判定试样破坏失效.按照ASTM 标准［31］，依据测得的波形图确定首波传播时间并计算超声波波速，代入公式（5）计算动态弹性模量，其中再生骨料透水混凝土的泊松比取为0.25［32］. 声速测试装置如图1所示，换能器与透水混凝土界面耦合介质为凡士林，每个试样选取3~5个测试点，测试后取平均值.E d =ρv 2()1+μ()1-2μ()1-μ.（5）式中：E d 为动弹性模量，GPa ；ρ为密度，kg/m 3；v 为波速，km/s ；μ为泊松比.2 结果与讨论2.1 物理力学特性2.1.1 胶凝材料强度分析图2所示为水泥基体抗压强度等值线图. 在水泥-粉煤灰-硅灰三元体系中，基体抗压强度随硅灰含量的增加而增大. 当硅灰质量分数超15%时，基体抗压强度达到130 MPa ，满足高性能水泥基体要求. 强化机理可分为两类：火山灰效应和物理填充效应［33］. 一方面，粉煤灰、硅灰与水泥水化产物发生火山灰反应，消耗基体中的自由水，产生更多的C-H-S凝胶，增加了基体的黏结性；另一方面，未参与反应的粉煤灰和硅灰可以有效填充基体中的孔隙，提高基体密实度. Shannag ［34］和Rao ［35］发现硅灰掺量的最佳范围为15%~20%. 另外，研究发现粉煤灰质量分数超过45%会显著延缓早期强度发展［36］. 综合考虑对胶凝材料流动性和抗压强度的性能需求，确定了高性能胶凝材料中水泥、粉煤灰、硅灰的最佳质量分数分别为55%、30%和15%.2.1.2 再生骨料透水混凝土强度由图3可知，高性能胶凝材料组的抗压强度均显著高于普通水泥基组. 0#和1#为天然粗骨料组，抗压强度分别为15.6 MPa 和26.9 MPa ，提升幅度为72.4%. 相较于普通水泥基，高性能胶凝材料大幅度提升了透水混凝土的抗压强度［37］. 研究还发现，少量的再生骨料有利于强度发展. 掺入30%再生细骨料，2#的抗压强度高达31.2 MPa ，抗压强度提升100%. 抗压强度提升可归因于以下几个方面：首先，透水混凝土抗压强度与基体性能密切相关，优化后的胶凝图1 超声波脉冲速度测试Fig.1 Ultrasonic pulse velocity test图2 水泥基体抗压强度等值线图Fig.2 Ternary contour plot for the compressive strengthof the cementitious matrix189湖南大学学报（自然科学版）2023 年材料相较于普通水泥基材料具有更高的抗压强度、密实度和黏结性［24］. 其次，基体具有良好的流动性，可以很好地包裹再生骨料并填充其表面微裂缝，改善ITZ 性能，降低再生骨料缺陷带来的不利影响［38］. 另外，细骨料细化了孔隙结构，增加骨架受力接触点，减小骨料间接触应力［25］.随着再生细骨料含量继续增加，骨料缺陷凸显，部分抵消了高性能胶凝材料的强化作用. 当再生骨料质量分数为50%时，其抗压强度降为22.5 MPa ，但仍高于0#对照组44.2%. 在实现再生骨料大掺量的同时，力学性能满足人行道、景观通道、广场等应用场景需求，拓宽了再生骨料透水混凝土的应用场景.如图4所示，高性能水泥基体对抗折强度提升效果显著. 0#和1#的抗折强度分别为3.7 MPa 和4.9 MPa ，抗折强度提升32.4%. 然而，随着再生骨料的加入，削弱了高性能水泥基体对抗折强度的提升效果. 可能是由于加入再生骨料，使得骨料比表面积增加，减小了骨料表面胶凝材料厚度，导致抗折强度降低.图5展示了透水混凝土界面破坏模式，0#~3#分别对应图（a ）~（d ）. 由（a ）和（b ）可知，当不含再生骨料时，基于高性能胶凝材料的透水混凝土开裂模式与普通透水混凝土相同，裂缝仅存在于水泥基体，发生天然骨料-基体间界面破坏. 当再生骨料质量分数为30%时，裂缝贯穿再生骨料，发生天然骨料-基体间界面破坏和再生骨料破坏共存的复合模式，如（c ）所示. 当再生骨料质量分数为50%时，导致骨架整体质量下降，继而发生骨料破坏模式，如（d ）所示.图3 再生骨料透水混凝土抗压强度Fig.3 Compressive strength of pervious concrete containing re‐cycled aggregate图4 再生骨料透水混凝土抗折强度Fig.4 Flexural strength of pervious concrete containingrecycled aggregate(a)(b)(c)(d)图5 透水混凝土界面破坏模式图Fig.5 Failure morphology along the interfaceof pervious concrete190第 3 期张超等：再生骨料透水混凝土力学性能和耐久性研究2.1.3 有效孔隙率和渗透性分析各组目标孔隙率设计值为20%，有效孔隙率和渗透率如图6、图7所示. 由于存在制样误差和骨料性能差异，不同组试样之间有效孔隙率存在差别，导致渗透率在合理范围内小幅度降低. 对比0#和1#可知，高性能水泥基体对再生骨料透水混凝土渗透性无影响. 另外，由1#~3#可知，再生细骨料的加入对渗透性没有造成明显不利影响，渗透系数均约为2.0 mm/s ，具有良好的渗透性.2.2 耐久性2.2.1 抗折强度分析图8所示为各组试样在不同冻融水平下的抗折强度值. 随着冻融循环次数的增加，0#抗折强度近乎线性递减；1#~3#在低水平下抗折强度损失缓慢，当冻融循环次数超50次时，抗折强度迅速丧失. 在不同冻融水平下，1#~3#的抗折强度均高于0#. 因此，高性能胶凝材料有利于提升再生骨料透水混凝土的抗冻融性能.由图9可知，在同一冻融水平条件下，再生细骨料有利于延缓冻融损伤的发展. 50次冻融循环后，相较于0#的抗折强度折减率，1#~3#的抗折强度折减率分别减小37.5%、50%和29.2%. 冻融损伤延缓机理可以从两方面进行解释：一方面再生骨料细化了孔隙结构，减少了孔隙中可冻结水的含量，因而降低了水冻胀带来的破坏损伤；另一方面，细骨料之间具有良好的“互锁”（interlocking ）效应，即骨料相互咬合，有效避免错动，从而限制裂缝的进一步开展.2.2.2 质量损失强度分析表6展示了再生骨料透水混凝土在冻融循环作用下的典型劣化特征. 当冻融循环次数小于25次时，各组试样未出现骨料松动、剥落等现象，整体外观形貌保持完整. 冻融循环次数增加至50次时，2#和3#因分别掺入了30%和50%的再生骨料，发现少量骨料剥落；0#和1#表面出现少量微裂缝，仍保持较好的完整性.冻融循环次数继续增加至75次，各组图8 冻融循环对抗折强度的影响Fig.8 Effects of freeze-thaw cycles on flexural strength图6 再生骨料透水混凝土有效孔隙率Fig.6 Effective porosity of pervious concretecontaining recycled aggregate图7 再生骨料透水混凝土渗透率Fig.7 Permeability of pervious concrete containingrecycled aggregate图9 抗折强度折减率随冻融循环次数的变化Fig.9 The change of flexural strength reduction ratewith the number of freeze-thaw cycles191湖南大学学报（自然科学版）2023 年试样均出现不同程度的破坏. 0#和3#试样表面出现较大裂缝，并伴随着块状骨料脱落和边缘破损；1#和2#裂缝数量增加，开裂深度变大，伴随少量骨料破损.当冻融循环次数达到100次时，3#试样发生断裂破坏，其他组试样同样出现严重的边缘破损、块状骨料脱落等现象.图10所示为各组试样质量损失率随冻融循环次数的变化. 在低水平冻融循环下，各组试样完整性良好，质量损失率较小；冻融次数超50次，随着再生骨料含量增加，质量损失增大；冻融次数达到100次时，0#和3#的质量损失超5%，发生冻融破坏.2.2.3 动弹性模量分析采用超声波法测得0#和1#的动弹性模量分别为18.9 GPa 和14.4 GPa ，加入再生细骨料测得2#和3#的动弹性模量均为11.9 GPa ，降低了约17.3%，降幅与张志权等［39］研究结果一致. 图11所示为各组试样动弹性模量折减率随冻融循环次数的变化.对比0#和1#可知，在低水平冻融条件下，高性能水泥基体提高了抗冻性能，避免了动弹性模量过早损失.另外，由2#和3#可知，加入再生骨料细化了孔隙结构，降低了孔隙水含量，延缓了动弹性模量损失. 当冻融表6 冻融循环对试样整体性的影响Tab.6 Effects of freeze-thaw cycles on the integrity of samples冻融循环次数2550751000#-0：1完好完好轻微破坏严重破坏严重破坏1#-0：1完好完好轻微破坏严重破坏严重破坏2#-3：7完好完好中等破坏严重破坏严重破坏3#-1：1完好完好中等破坏严重破坏严重破坏注：根据试样表观完整性分为4个破坏阶段，完好：无裂缝或骨料剥落；轻微破坏：少量微裂缝和骨料松动；中等破坏：裂缝较多，少量骨料块状剥落；严重破坏：大量裂缝和骨料剥落.图11 动弹性模量折减率随冻融循环次数的变化Fig.11 The change of dynamic elastic modulus reduction ratewith the number of freeze-thaw cycles图10 质量损失率随冻融循环次数的变化Fig.10 The change of mass loss rate with the number offreeze-thaw cycles192第 3 期张超等：再生骨料透水混凝土力学性能和耐久性研究循环次数超过50次时，动弹性模量迅速丧失，试样破坏失效.对比图10、图11可知，根据质量损失率和动弹性模量折减率评价冻融耐久性具有差异性. 前者表征了试样在冻融作用下保持完整性的能力，不能反映内部的损伤，具有一定的滞后性；后者可以通过动弹性模量的变化反映内部微损伤发展程度.3 结论本研究采用单纯形重心设计法对胶凝材料进行优化设计，确定了高性能胶凝材料中水泥、粉煤灰、硅灰最佳质量分数分别为55%、30%和15%. 分析了高性能胶凝材料和再生骨料含量对再生骨料透水混凝土力学性能、渗透性和耐久性影响，主要结论如下：1）高性能水泥基体可以显著提升再生骨料透水混凝土力学性能. 再生骨料质量分数为0%、30%和50%时，基于高性能水泥基体的再生骨料透水混凝土抗压强度分别为26.9 MPa、31.2 MPa和22.5 MPa，相较于普通水泥基材，分别提升72.4%、100%和44.2%. 在满足不同场景对力学性能和渗透性需求的同时，实现了再生骨料的高比例掺入，有利于促进建筑垃圾资源化利用.2）研究发现再生骨料透水混凝土开裂模式受胶凝材料性能和再生骨料含量影响. 当不含再生骨料时，仅发生ITZ破坏；含少量再生骨料时发生混合模式破坏，即同时存在ITZ破坏和骨料破坏；再生骨料超过50%时，仅发生骨料破坏.3）在同一冻融循环水平下，随着再生细骨料的增加，质量损失率增大. 少量的再生细骨料可以有效延缓冻融损伤的发展，且不会明显降低透水混凝土的渗透性.参考文献［1］魏英烁，姬国强，胡力群. 建筑垃圾回收再利用研究综述［J］.硅酸盐通报， 2019， 38（9）： 2842-2846.WEI Y S，JI G Q，HU L Q. 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中图分类号：TU528文献标识码：A文章编号：1001-6945（2023）06-25-03本栏编辑：李瑜随着城镇化速度的加快，混凝土构造物和不具备透水性的道路造成了城市日益突出的“热岛效应”。

据统计，我国每1万m 2建筑会产生建筑废弃物500t~600t ，但是再生利用率只有5%[1]。

研究利用建筑垃圾再生骨料制备透水混凝土不仅可以解决建筑垃圾问题，还能解决城市热岛效应问题。

欧美、日本等一些发达国家已对透水混凝土进行了大量的研究，并将其应用于公园内道路、步行街、广场、人行道和中央隔离带及停车场等[2]，透水混凝土的技术发展已达到了实用化阶段[3]。

我国在透水混凝土研究上起步晚，应用技术低，但近些年来也进行了大量的研究，并取得了一些成就。

目前，关于透水混凝土的性能研究较多，而将再生骨料应用于透水混凝土的性能及影响因素研究较少。

因此，对再生骨料透水混凝基于正交试验的再生透水混凝土力学性能研究*张云宁权宗刚浮广明王科颖高飞燕（1.西安墙体材料研究设计院有限公司，陕西西安710061；2.陕西朗博环保科技有限公司，陕西西安710075）摘要：基于正交试验对再生透水混凝土力学性能进行分析研究，利用极差法和方差法对再生透水混凝土力学性能进行分析，结果表明：影响抗压强度的因素顺序为再生骨料取代率>设计孔隙率>水胶比>粗骨料级配，但水胶比和粗骨料级配的影响差别不大，对抗压强度的影响都不显著。

碎石透水混凝土主要是水泥浆体发生破坏，再生骨料透水混凝土首先在骨料内部发生破坏。

随着再生骨料取代率、水胶比增大，抗压强度增大；随着设计孔隙率增大，抗压强度减小；随着骨料级配的增大，抗压强度先减小后增大。

再生透水混凝土最佳配合比：设计孔隙率为15%、粗骨料级配为4.75mm~9.5mm 、水胶比为0.3、再生骨料取代率为100%。

关键词：正交试验；再生透水混凝土；力学性能；最佳配合比*基金项目：陕西省重点研发计划“垃圾资源化利用关键技术研究与示范”（2022SF-608）Abstract:This paper analyzes the mechanical properties of recycled permeable concrete based on orthogonaltests.The range method and variance method were used to analyze the physical properties of recycled perme⁃able concrete,and the results showed that the factors affecting compressive strength were as follows:the re⁃placement rate of recycled aggregate >the design porosity >the water-adhesive ratio >coarse aggregate grad⁃ing,and the influence of water-to-adhesive ratio and coarse aggregate gradation is not much different,and the influence of compressive strength is not significant.Crushed stone permeable concrete is mainly a cement slur⁃ry that undergoes damage,and recycled aggregate permeable concrete first undergoes damage inside the aggre⁃gate.The replacement rate and water-to-adhesive ratio of recycled aggregate increased,and the compressive strength increased;the design porosity increases and the compressive strength decreases.With the increase of aggregate gradation,the compressive strength first decreases and then increases.The best mixing ratio of recy⁃cled permeable concrete is:the design porosity is 15%,the coarse aggregate grading is 16~19mm,the water-to-adhesive ratio is 0.3,and the replacement rate of recycled aggregate is 100%.Key Words:orthogonal test,recycled permeable concrete,mechanical property,optimal fit ratio Study on mechanical properties of recycled permeable concrete based on orthogonal testZHANG Yun-ning QUAN Zong-gang FU Guang-ming WANG Ke-ying GAO Fei-yan2023年第6期（总第426期）研究探讨土性能进行研究有很大的必要性。

Science and Technology & Innovation ｜科技与创新2024年 第06期DOI ：10.15913/ki.kjycx.2024.06.022改性废旧橡胶透水混凝土物理力学性能研究＊钱 坤，边亚东，李亚东，王亚威（中原工学院建筑工程学院，河南 郑州 450007）摘 要：为了改善透水混凝土的抗弯性能，以外掺和内掺2种方式，20目、40目和60目3种粒径，3%、6%和9%这3种掺量掺入废旧橡胶粉，研究废旧橡胶粉的粒径和掺量对透水混凝土不同龄期力学性能、透水性和孔隙率的影响。

研究结果表明，内掺和外掺3%的20目废旧橡胶粉的透水混凝土28 d 抗压强度较基准组分别提高了4.8%和12.1%；在废旧橡胶粉掺量为6%时，透水混凝土的抗折强度大幅提升，内掺和外掺60目废旧橡胶粉的透水混凝土28 d 抗折强度分别为3.7 MPa 和4.0 MPa ，较基准组分别提高了27.5%和44.8%；由于废旧橡胶粉的掺入均不同程度地降低了透水混凝土孔隙率，其透水性也相应降低。

关键词：透水混凝土；废旧橡胶；抗压强度；渗透性能中图分类号：TB528 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）06-0079-04——————————————————————————＊［基金项目］河南省高等学校重点科研项目（编号：20A560026）随着工业革命的迅速发展，中国交通运输业和汽车业发展突飞猛进，每年汽车保有量和废弃量不断增加，导致每年的废旧轮胎数量有增无减。

2022年中国物资再生协会调查显示，中国废旧轮胎年复合增长率为5.3%，且规范回收利用率仅为62%[1]，然而欧洲国家早在2007年对废旧橡胶的回收利用率已高达81%[2]。

对于废旧轮胎，目前较为传统的处理方法是直接将其进行焚烧、填埋等，不仅造成环境污染，还会占据大量土地资源，因此，对废旧轮胎的处理成为当下亟待解决的问题[3-4]。

聚合物透水水泥混凝土成型方法试验研究摘要聚合物透水水泥混凝土作为一种新型的建筑材料，可以弥补透水混凝土力学性能较低和耐久性能较差的问题。

目前透水混凝土有多种成型方式和养护方式。

但是对于不同成型方式与养护方式对聚合物透水水泥混凝土性能影响的研究较少。

因此，本论文主要研究不同成型方式（振动成型、击实成型、手工插捣成型）、养护方式（浸泡养护、自然养护）等因素对聚合物透水水泥混凝土的力学性能、透水性能、抗冻性能等指标的影响，主要研究结论如下：1.对不同成型方式制成的试件进行力学性能分析研究。

振动成型、击实成型两种成型方式对试件的抗压性能影响不同；随着两种成型方式变量（振动时间和击实次数）的增长，在前期，抗压强度均会提升，但是随着变量增大，振动成型方式制成的试件强度增加幅度趋于平缓，而击实成型则会使试件强度降低。

在本试验中，强度表现较好的是20s振动成型与15次击实成型。

2.对不同成型方式制成的试件进行透水系数和孔隙率分析研究。

振动成型、击实成型两种成型方式对试件的透水系数和孔隙率影响大致相同。

随着振动时间的增加或击实次数的增多，透水系数和孔隙率均呈现下降趋势，但是在本试验的各种因素下，透水系数均符合高于0.5mm/s的要求。

3.对不同养护方式养护的试件进行抗压强度和透水系数分析研究。

在不同水灰比下，自然养护所得试件的强度均高于浸泡养护，所得试件的透水系数在85%的组中均低于浸泡养护。

4.对不同水灰比的试件进行抗冻性能分析研究。

在手工插捣成型、浸泡养护时，三组水灰比制作的试件均能达到150次冻融循环。

5.分析了在自然养护因素下，不同成型方式对聚合物透水水泥混凝土强度及透水性能的差异影响，并得到不同成型方式与抗压强度、透水系数的回归关系式。

关键词：透水混凝土，力学性能，物理性能，聚合物，成型方式Experimental study on properties and forming methods of polymer permeable cement concreteAbstractAs a new building material, polymer pervious concrete can make up for the poor mechanical properties and durability of pervious concrete. At present, there are many ways of forming and curing pervious concrete. However, the effect of different molding and curing methods on the properties of polymer permeable cement concrete is seldom studied. Therefore, this paper mainly studies the influences of different forming methods (vibration forming, compaction forming, manual insert and pound forming), curing methods (soaking curing, natural curing) and other factors on the mechanical properties, water permeability and frost resistance of polymer pervious cement concrete. The main research conclusions are as follows：1. Analyze and study the mechanical properties of specimens made by different molding methods. Vibration forming and compaction forming have different effects on the compressive properties of specimens. With the increase of the variables of the two forming methods (vibration time and compaction times), the compressive strength will increase in the early stage, but with the increase of variables, the strength of the specimen made of vibration forming method will increase gently, while the compaction will reduce the strength of the specimen. In this experiment, the strength performance is better in 20s vibration forming and 15 compaction forming.2. Analyze and study the permeability coefficient and porosity of the specimens made by different molding methods. The influence of vibration molding and compaction molding on the permeability and porosity of specimens is similar. With the increase of vibration time or the increase of compaction times, both the permeability coefficient and porosity show a downward trend. However, under various factors of this test, the permeability coefficient meets the requirement of higher than 0.5mm/s.3. Analyze and study the compressive strength and permeability coefficient of specimens cured by different curing methods. Under different water-cement ratios, the strength of the specimens obtained by natural curing was higher than that by soakingcuring, and the permeability coefficient of the specimens obtained by natural curing was lower than that by soaking curing in 85% of groups.4. Analyze and study the frost resistance of specimens with different water-cement ratios. In the process of manual inserting, tamping and curing, the samples made by three groups of water-cement ratio can reach 150 freeze-thaw cycles.5. The influence of different molding methods on the strength and permeability of polymer pervious cement concrete under the natural curing factor was analyzed, and the regression equation of different molding methods with compressive strength and permeability coefficient was obtained.Key words: Pervious concrete, Mechanical properties, Physical properties, polymer, Forming method目录摘要 (I)ABSTRACT ............................................... I I 第一章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.2.1透水混凝土的国外研究现状 (2)1.2.2透水混凝土的国内研究现状 (3)1.2.3聚合物透水水泥混凝土的国外研究现状 (3)1.2.4聚合物透水水泥混凝土的国内研究现状 (4)1.2.5聚合物透水水泥混凝土成型方式上的差异 (7)1.3本文主要研究内容和技术路线 (7)1.3.1主要研究内容 (7)1.3.2技术路线 (8)1.4本章小结 (10)第二章聚合物透水水泥混凝土的成型方式设计与试验方法 (11)2.1透水混凝土的配合比设计 (11)2.1.1配合比设计 (11)2.1.2试验材料的确定 (12)2.1.3试验材料的准备 (14)2.2试验因素选取与方案设计 (19)2.2.1成型方式的确定 (19)2.2.2养护方式的确定 (21)2.2.3水灰比的确定 (22)2.2.4试验方案设计 (22)2.3基本性能试验方法 (23)2.3.1混凝土拌合物拌合流程 (23)2.3.2抗压强度 (27)2.3.3抗折强度 (27)2.3.4透水系数 (28)2.3.5孔隙率 (30)2.3.6抗冻性能 (32)2.4本章小结 (33)第三章成型及养护方式对试件性能影响的研究 (34)3.1聚合物透水水泥混凝土试验及结果分析 (34)3.1.1拌合物性能分析 (34)3.1.2试件破坏形态分析 (36)3.1.3成型及养护方式对试件抗压强度的影响 (38)3.1.4成型方式对试件抗折强度的影响 (42)3.1.5成型及养护方式对试件透水系数的影响 (44)3.1.6成型及养护方式对试件孔隙率的影响 (49)3.1.7抗冻性能试验及结果分析 (52)3.2各影响因素的综合分析 (57)3.3本章小结 (60)第四章不同成型方式回归分析 (61)4.1振动成型方式分析 (61)4.2击实成型方式分析 (63)4.3本章小结 (65)第五章结论与展望 (66)5.1主要研究工作与结论 (66)5.2研究展望 (67)参考文献 (68)在学期间的研究成果 (73)致谢 (74)第一章绪论1.1研究背景在党和政府的正确领导下，我国的经济迅速发展，取得了重大成就。

透水混凝土性能测试摘要本文旨在介绍透水混凝土的性能测试方法和相关标准。

透水混凝土是一种具有透水性能的特殊混凝土，其能够有效地减少都市地表径流量，改善都市水环境。

合理的性能测试对于评估透水混凝土的质量和性能至关重要。

引言透水混凝土是一种通过特殊的配合比和施工工艺，使混凝土具备透水性能的新型建筑材料。

它的透水能力使得雨水可以在表面自由渗透，减少都市地表径流，降低城市内涝和雨水排放压力，改善水环境。

为了确保透水混凝土的质量和性能，进行全面和准确的性能测试十分必要。

透水混凝土性能测试方法1. 水平渗透率测试水平渗透率是评估透水混凝土透水性能的关键指标之一。

可以采用喷淋法或蓄水法进行水平渗透率测试。

喷淋法是将规定水头和流量的水从混凝土表面喷射而出，通过测量进出口水头差、流量和时间来计算水平渗透率。

蓄水法是在混凝土表面形成规定水头的水柱，通过测量流量和时间来计算水平渗透率。

2. 性能保证期限测试性能保证期限是指透水混凝土在使用过程中保持透水性能的时间。

可以采用耐久性试验和加速老化试验进行性能保证期限测试。

耐久性试验是将透水混凝土样品放置在不同的环境条件下进行长期观察和测试，评估透水性能的持久性。

加速老化试验是在短时间内模拟长期使用环境，通过测量透水性能的变化来评估性能保证期限。

3. 抗压强度测试抗压强度是衡量透水混凝土结构承载能力的重要指标。

可以通过压力试验机进行抗压强度测试。

将透水混凝土样品放置在试验机中，施加均匀的压力，测量混凝土的最大抗压强度，以评估透水混凝土的结构稳定性和承载能力。

相关标准透水混凝土性能测试应当参照相关的国家和行业标准进行。

以下列举了一些常用的透水混凝土性能测试标准：- GB/T -2011《透水混凝土技术规范》- ASTM C1701-15《Standard Test Method for Infiltration Rate of In Place Pervious Concrete》- BS EN 206-1:2000+ - Part 1: Specification, Performance, Production and Conformity》结论透水混凝土性能测试对于保证透水混凝土的质量和性能具有重要意义。

透水混凝土施工工艺及性能研究透水混凝土是一种能够让水穿透并渗透到地下的新型建筑材料，它具有良好的透水性能，可以有效地减少城市内涝和地下水位下降等问题。

随着人们对环保和可持续发展的重视，透水混凝土在城市建设中得到了越来越广泛的应用。

本文将对透水混凝土的施工工艺及性能进行研究，探讨其在实际工程中的应用前景。

一、透水混凝土施工工艺1. 原材料准备透水混凝土的原材料主要包括水泥、砂、骨料、外加剂等，其中骨料的选择是关键。

常用的骨料有碎石、玻化微珠、石英砂等，这些骨料对透水混凝土的透水性能起着至关重要的作用。

2. 配合比设计透水混凝土的配合比设计是保证其透水性能的重要环节。

传统混凝土的配合比一般以强度为主要考量，而透水混凝土需要在保证强度的前提下，兼顾其透水性能。

在配合比设计中需要合理选择骨料比例、外加剂种类和用量，以及水灰比等参数，从而保证透水混凝土的性能指标符合设计要求。

3. 搅拌和浇筑透水混凝土的搅拌和浇筑工艺与传统混凝土类似，但需要对搅拌时间、搅拌速度和浇筑方式等进行一定的调整。

由于透水混凝土需要保持一定的孔隙率和排水性能，因此在搅拌和浇筑过程中需要控制水泥浆的使用量和混凝土的流动性，以减少孔隙的闭合和排水通道的堵塞。

4. 养护透水混凝土的养护工艺也与传统混凝土类似，一般采用水养护或覆盖湿棉麻布等方式进行养护。

需要注意的是，养护过程中应避免使用密封剂或防水材料，以免影响透水混凝土的透水性能。

二、透水混凝土的性能研究1. 透水性能透水混凝土的透水性能是其最重要的性能指标之一。

透水性能主要包括渗透系数、渗水压力和渗透速率等指标。

通过合理的配合比设计、施工工艺和养护措施，可以有效地提高透水混凝土的透水性能，从而实现透水效果。

2. 强度性能透水混凝土除了具有良好的透水性能外，还需要保证其一定的强度性能，以满足工程的承载和使用要求。

由于透水混凝土的配合比存在一定的差异，其强度性能可能会有所下降，因此需要通过合理的设计和试验验证，保证透水混凝土的强度指标符合工程要求。

聚合物透水水泥混凝土基本性能试验研究为了解决普通透水混凝土存在的力学性能偏低、渗透性能差等问题,目前的研究主要集中于向普通透水水泥混凝土中加入一定量的聚合物,以达到改善普通透水混凝土性能的目的。

本课题通过正交试验设计结合体积法对聚合物透水水泥混凝土进行配合比设计,通过大量的试验,完成力学性能及透水性能的相关研究,主要研究思路及成果如下:1.采用不同的聚合物,通过试验,确定聚合物透水水泥混凝土中的水灰比、水泥用量和聚合物掺量的取值区间,确定了所采用的聚合物,为后续试验提供参考标准。

共制作立方体抗压试块、圆柱体透水性能测试试块60块。

2.采用正交设计法结合体积法进行了聚合物透水水泥混凝土试验方案设计。

分别考虑了水灰比、聚合物掺量、单位体积水泥用量三个因素的四种变化水平,根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081-2016)制作了 16组聚合物透水水泥混凝土抗压、抗折、透水性及孔隙率测试试块,共192块,并进行了抗压强度、抗折强度、透水性能及孔隙率测试试验。

3.通过极差和方差分析,研究了不同水平的水灰比、聚合物掺量、单位体积水泥用量对聚合物透水水泥混凝土的抗压强度、抗折强度、透水性能、孔隙率的影响,并对正交试验结果进行综合分析。

4.研究了抗压强度与水灰比、聚合物掺量、单位体积水泥用量的关系,并且给出了聚合物透水水泥混凝土抗压强度多元线性回归分析。

5.通过试验结果,分析得出:水灰比为0.29,水泥用量为390 kg/m3,聚合物胶结粉掺量为11 kg/m3为聚合物透水水泥混凝土的建议配合比,其抗压强度可达到45.2 MPa,渗透系数达到7.70 mm/s。

透水混凝土强度性能研究殷明伟摘要：透水混凝土是一种新型环保型混凝土，可用于轻型道路和生态护坡中，它具有改善城市土壤环境、缓解城市热岛效应、减轻排水系统负担、改善道路行驶环境和降低行车噪声等优点。

透水混凝土的诸多优点使它的应用日益广泛，对它的研究也不断深入。

通过透水混凝土的细观数值模拟研究，对揭示透水混凝土的破坏过程、破坏机理和指导透水混凝土结构的优化设计，具有重要的理论意义和工程实用价值。

首先，通过试验研究了透水混凝土的部分基本物理性能，测量了不同粒径骨料和不同试件厚度的抗压强度、抗折强度和透水系数，分析了骨料粒径和试件厚度对透水混凝土性能的影响，为透水混凝土的细观数值模拟提供参考和依据。

再次，采用损伤理论和最大拉应变破坏准则，对透水混凝土有限元模型进行抗压和抗折细观数值模拟。

基于弹性损伤本构关系，采用双折线损伤模型描述透水混凝土细观各相的损伤退化，以弹性模量的折减来反映模型加载过程中的损伤和破坏。

通过应力—应变关系曲线确定模型的极限承载力，模拟研究了透水混凝土裂纹的扩展、贯通以及最后破坏的过程和特点。

最后，对透水混凝土的抗压和抗折进行了参数化模拟分析，研究了试件厚度、骨料粒径、骨料形状、加载方式和孔隙率等因素对透水混凝土抗压和抗折性能的影响。

关键词：透水混凝土，随机骨料模型，损伤演化，参数化分析ABSTRACTPervious concrete is a kind of environmentally-friendly concrete with continuous porosity mixed with special technology. It possesses many advantages that improves city environment such as: improving soil environment for plant growth, easing the urban heat island effect, reducing the burden of drainage system, improving the environment for the pavement and reducing the traffic noise, and so on. Pervious concretehas increasingly and widely been applied, and the research also gradually goes in-depth. Throughmesoscopic simulation on pervious concrete, it is of important theoretical significance and engineering practical valueto reveal the pervious concrete failure process and mechanism, as well as to optimize the design of pervious concrete structure.Firstly, experiments on the basic physical properties of pervious concrete were carried out to determinethe compressive strength, modulus of rupture and permeationcoefficientof specimenswith different aggregate sizes and specimen thicknesses, which provides basis for mesoscopic simulation analysis of pervious concrete.Secondly, numerical simulations were carried out with meso-mechanics damage theory and the maximum tensile strain criterion, which simulated the compressive and flexural of pervious concrete. The decrease of elastic damage of pervious concrete is described by the conduplicate-line damage evolvement model based on elastic damage constitutive relation, and the degree of damage of concrete specimen is reflected by the degree of decreasing of elastic-modulus. The process and characteristics of pervious concrete crack propagation, coalescence and failure of perviousconcrete are researched.Thirdly,parameterized simulation analysis of pervious concrete compressive and flexural are studied, which do research the influence of specimen’s thickness, aggregate size, aggregate shape, loading mode and the porosity on the compressive and flexural properties.Key Words:PerviousConcrete, Random Aggregate Model, Damage Evolvement, ParametricAnalysis目录第1章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2透水混凝土 (2)1.2.1 透水混凝土的概念 (2)1.2.2 透水混凝土的分类 (3)1.2.3 透水混凝土路面 (3)1.2.4 透水混凝土路面的特点 (4)1.3国内外研究现状 (6)1.3.1 国外研究现状 (6)1.3.2 国内研究现状 (7)1.4本文主要工作 (8)1.4.1研究目的 (8)1.4.2研究内容 (9)第2章透水混凝土物理性能试验研究 (10)2.1试验原材料 (10)2.1.1 水泥 (10)2.1.2 骨料 (10)2.1.3 增强剂 (11)2.1.4 试验用水 (11)2.2试验方法 (12)2.2.1 试件成型及养护方法 (12)2.2.2 抗压强度测试方法 (14)2.2.3 抗折强度测试方法 (15)2.2.4 透水系数测试方法 (16)2.3配合比设计 (18)2.3.1 配合比设计指标 (18)2.3.2 配合比设计原理 (19)2.3.3 配合比设计方案 (20)2.4透水混凝土抗压试验 (21)2.4.1 试验现象 (22)2.4.2 试验结果 (22)2.4.3 试验结论 (24)2.5透水混凝土抗折试验 (24)2.5.1 试验现象 (25)2.5.2 试验结果 (26)2.5.3 试验结论 (27)2.5.4 荷载—变形曲线 (27)2.6透水混凝土透水试验 (29)第3章结论与展望 (31)3.1结论 (31)3.1.1 试验结论 (31)3.1.2 测试数值结论 (31)3.2展望 (32)参考文献 (33)第1章绪论1.1 研究背景随着经济的发展和城市建设步伐的加快，现代城市的地表不断被建筑物和水泥、沥青、砖石等不透水硬化地面覆盖。

骨料粒径对透水混凝土的力学性能与透水性能的研究关键词：骨料；粒径；透水；混凝土；力学性能在海绵城市的建设中，透水混凝土应用广泛，它不仅需要满足普通混凝土的强度要求，还得有一定的透水率满足渗水要求。

在武汉青山海绵城市的建设中，我们对透水混凝土做了一些试验，就骨料的粒径对透水混凝土的力学性能与透水性能的影响做了一些研究。

1原材料1.1、水泥在透水混凝土的组成成分中，水泥为主要成分，而且由于骨料成分中的细骨料含量较少，或者有的工程建设中所用的透水混凝土中没有细骨料成分，所以说透水混凝土就是一个由水泥浆体将粗骨料进行包裹的非封闭的结构。

经过对透水混凝土进行破坏试验分析可知，透水混凝土结构中容易发生破坏的部位主要位于强度等级较低的水泥和粗骨料的粘结界面，这主要是因为其结构中所用的骨料的强度比水泥的强度要高，所以导致出现破坏的结构通常位于骨料界面间的水泥石层中。

由以上试验和分析可知，水泥的活性、品种、性能和质量对透水混凝土的性能有着较大的影响，所以在进行透水混凝土的制作时，应选用强度高、其他掺合材料较少的硅酸盐水泥，综上所述，在本项目中采用的是PO42.5水泥。

1.2、骨料透水混凝土与普通的混凝土最大的不同就是骨料级配的不同，其主要采用的是间断级配或单一级配的骨料，这些骨料在水泥中进行堆积会造成大量的孔隙，就是透水混凝土具有透水特性的重要原因。

所以说骨料的性质直接决定透水混凝土的透水性能，其主要分为普通骨料和特种骨料两种，前者主要包括砂和碎石，而后者主要包括各种人造骨料和天然骨料等。

本项目采用的级配碎石，粒型圆润，针片状含量宜为8%以下，压碎值宜为10%以下。

1.3、矿物掺合料经过对透水混凝土性能试验可知，其组成成分中所含有的矿物掺合料是决定透水混凝土具有某些特殊性能的主要原因，并对其力学性能和耐久性等具有增强的作用。

试验中所采用的掺合料主要有粉煤灰、矿渣、硅灰。

为了达到不同的性能特点，可以在混凝土中加入一种或几种掺合料，而且加入的掺合料的数量也会所有不同。

透水混凝土力学性能试验标准透水混凝土力学性能试验方法暂采取普通混凝土力学性能试验方法。

一、取样透水混凝土力学性能试验应以三个试件为一组，每组试件所用的拌合物应从同一盘混凝土或同一车混凝土中取样。

二、试件尺寸1.抗压强度试件应符合下列规定：边长为150mm的立方体试件是标准试件。

边长为100mm和200mm的立方体试件是非标准试件。

2.抗折强度试件应符合下列规定；边长为150mm*150mm*600mm（或550mm）的棱柱体试件是标准试件。

边长为100mm*100mm*400mm的棱柱体试件是非标准试件。

三、试件的制作与养护1.取样或实验室拌制的混凝土应在半之后尽短的时间内成型，一般不宜超过15min。

2.根据混凝土拌合物的稠度确定混凝土成型方法，坍落度不大于70mm的混凝土宜采用振动振实；大于70mm的宜用捣棒人工捣实；检验现浇混凝土或预制构件的混凝土，试件成型方法宜与实际采用的方法相同。

3.试件成型后应立即用不透水的薄膜覆盖表面。

4.采用标准养护的试件，应在温度为20±5℃的环境中静置一昼夜至二昼夜，然后编号、拆模。

拆模后应立即放入温度为20±2℃，相对湿度为95%以上的标准养护室中养护，或在温度为20±2℃的不流动的Ca(OH)2饱和溶液中养护。

标准养护室内的试件应放在支架上，彼此间隔10~20mm，试件表面应保持潮湿，并不得被水直接冲淋。

5.同条件养护试件的拆模时间可与实际构件的拆模时间相同，拆模后，试件扔需保持同条件养护。

标准养护龄期为28d（从搅拌加水开始计时）。

四、立方体抗压强度实验步骤及结果计算1.试件从养护地点取出后应及时进行试验，将试件表面与上下承压板面擦干净。

2.将试件安放在试验机的下压板或垫板上，试件的承压面应与成型时的顶面垂直。

试件的中心应与试验机下压板中心对准，开动试验机，当上压板与试件或钢垫板接近时，调整球座，使接触均衡。

3.将试验过程中应连续均匀地加荷，混凝土强度等级<C30时，加荷速度取每秒钟0.3-0.5MPa；混凝土强度等级≥C30且<C60时，取每秒钟0.5-0.8MPa；混凝土强度等级≥C60时，取每秒钟0.8-1.0MPa。