透水混凝土试验方法研究

王春玲

摘要：近几年，随着工程技术的不断发展，促使愈来愈多的施工单位对新型施工技术进行研究与开发。但由于透水混凝土国内技术尚未成熟，再加之本身孔隙率高、性能差别大的特性，国内工程大多还是采用传统水泥混凝土目前国内工程大多采用一般的混凝土，孔隙率高，性能差别大的透水混凝土，很多常规混凝土的性能测试方法都不适合。因此，为了改善工程质量，加快国内透水混凝土的使用进度，本文介绍了透水混凝土的工作性、孔隙率、透水系数等测试技术，并提出了当前的测试方法中的问题，以期为后续工程提供一定的参考作用。

关键词：透水系数；混凝土；试验方法

引言：目前情况而言，透水混凝土作为一种绿色环保材料，其优势在于雨水水可以快速渗透到土壤中，对地下水进行及时的补给，缓解降雨的冲刷，减少城市排水系统的负荷，滤除地表径流中的某些污染物，具有吸声、降噪、防滑、夜间防眩光等作用。尽管目前已有几种性能测试方法和规范，但由于透水混凝土中仅掺入少量或全部未掺细集料，其工作性能、耐久性等性能均与常规混凝土存在较大差别，为了能够将混凝土试验方法应用于透水性混凝土，必须在现行常规混凝土规范的基础上进行改良或研究。因此，文章结合试验方法，对混凝土的成型方式、工作性能、透水性等问题进行了一些创新探索，为今后进一步完善透水混凝土性能测试方法提供借鉴。

一、透水混凝土拌合物工作性试验方法

混凝土的流动性、粘聚性和持水性是其可操作性的表现。一般情况下，高流动性的混合物具有较低的粘附性和持水性。但为了解决透水混凝土具有较低的水灰比、较低的粘度、和较低的粘性。应用范围小、耐久时长较短等多方面问题，就需要提升透水混凝土日常的工作特性。

解决透水混凝土的流动性差是提高透水混凝土工作性能的关键。

1.1目测法

目测法的评定准则是：水泥浆材料包覆均匀、不流浆，并具有光泽。为了方便目测，有些文献中还附有图片作为参考。Tennis等所提出的混合料混合水分含量低，物料间的结合强度较差，且较为疏松；混合料中的水分含量过高，会使水泥浆的流动性大，不能完全包覆物料，而且有一部分空洞是由水泥浆所填满的；当搅拌料的工作性能适宜时，可以用手握住搅拌料，而不会形成胶浆。

目测技术的优势在于不需要太多的仪器就能对混凝土搅拌材料的工作性能做出定性的评估，但容易受主观因素的影响，且需要较高的操作者的经验。在实践中，一般都是采用两种或三种方法进行综合评估。

二、透水混凝土孔隙率试验方法

透水混凝土主要有连通、半连通和封闭3种类型，仅连通孔具有渗透性，而半连通孔仅具有蓄水量，而闭合孔隙对渗透性没有优势。孔隙率可分为两类：渗透孔隙占透水混凝土容积的比例，即总孔隙占透水混凝土容积的比例，即总孔隙度。目前，透水混凝土的渗透性能测试主要有排水法、灌水法和图像和图象分析法三种。

2.1排水法

排水法是指根据阿基米德原理，测定透水混凝土的表面容积和固体体积，并由此求出了其孔隙度。该方法采用真空密封法，可以准确地测量试样的表面容积和固体体积，对仪器的要求很高，经常采用科罗克真空密度计。因为试样一般是规则体形，所以可以根据表面大小来确定试样的外观体积。有的文献忽略了抽吸法，认为在这种情况下，透水性混凝土的孔隙中存在着大量的气体，使得水分无法充分渗入到孔隙中，从而导致实测的固相体积增大，影响后续的孔隙率计算结果。从而导致计算出的孔隙率较低。

2.2灌水法

灌水法是在透水混凝土中，当透水混凝土水分达到饱和时，其孔隙体积与孔隙体积相等，并通过测量其含水率，确定其孔隙体积，进而得到其内部孔隙率。但在实际应用中，由于孔隙中残留的气体及水位难以控制，造成了孔隙体积大小不一。所以无论是排水还是注水，选择合适的温度是至关重要的。例如，在较低的干燥温度下，较长的干燥时间和较长的空洞试验周期；高温烘干能使干燥时间缩短，但会使试样的孔隙结构发生变化。一般采用（105~5）℃来测量渗透混凝土的全孔隙度，

2.3图像分析法

图像分析法是指在任意剖面上，对随机样品，其体积孔隙率等于任意剖面的百分数。该方法的先决条件是要达到体视学等向均匀同性，而实际透水混凝土不具有各向均匀性，因此用这种方法测量出的孔隙率与体孔隙率有一定的差异，而通过图像分析法得到的孔隙度通常要比体孔隙度大。在进行图像分析进行图象分析时，通常采用阈值分割方法将图像将图象分割成二进制图像图象，从而把空隙与固体隔开，而阈值的选取是很重要的，如果选取不当，则会造成所计算的空隙面积较大或较小，从而造成测量结果的空隙较大或较小，因此，必须保证渗透率测试的科学性、先进性、合理性。

三、透水混凝土透水系数试验方法

渗透率是反映透水混凝土渗透性的主要技术指标，是其水力设计的重要依据，因此，必须保证其科学性、先进性、合理性。渗透率测试按测试环境可分为室内测试和实地测试两种。

3.1室内试验法

在实验室中，渗透率测试设备按设计原则可划分为达西定律测试和质量守恒测试。根据达西定律建立的测试设备大多是从土力学的基础上改进而来，目前常用的测试手段有达西定律试验方法与能量守恒定律试验方法。

3.1.1 基于达西定律的试验方法

图 1达西定律透水仪

透水混凝土的透水系数的计算公式：

式中：KT——水温为 T ℃时试样的透水系数，mm/s；

Q——时间 t 内的渗出水量，mm3/s；

L——试样厚度，mm；

A——试样的截面积，mm2；

H——水位差，mm；

t——时间，s。

3.1.2基于能量守恒定律的试验方法

杨静等人开发的透水混凝土透水系数测量装置是基于质量守恒定律测量装置的代表，装置示意见图1。通过计算透水系数

式中：K———透水混凝土的透水系数，mm/s；

H———水位从 160 mm 降至 140 mm 的水位差，mm；

t——水位从 160 mm 降至140 mm 所用时间，s。

利用该仪器测得的渗透率为平均流速，其物理意义与达西定律不同。在设备中的水流在渗透混凝土中的移动为层流时，根据达西定律，可以将渗透系数转化为：

式中：KD——基于达西定律的透水系数，mm/s；

K——基于质量守恒定律的透水系数，mm/s；I——水力梯度。此装置设备简单，操作简便易行。

因此，无论采用达西或质量守恒的实验方法，都必须避免侧向泄漏和侧向渗流，以确保水流仅从试样的上、下两个面上流出。为了有效地预防侧向渗漏，一般采取刚性钢性墙和挠性墙的组合，将石蜡、水泥、玻璃胶等材料应用于侧面。

3.2现场试验法

单环渗透法是美国ASTMC1701/C1701M所用，而日本道路协会则是通过透水率测试。透水率的计算公式为：透水率=400毫升/t×15，在这里 t为测量时间，通过对管道的直径进行测量，可以将透水率转化为渗透率。可选择 PVC，铝板等材质。试验时，水位应该在10~15 mm之间。

式中：M——正式测量用水量，kg;

A——单渗透环所围面积，mm2；

D——单渗透环内径，mm；

ρW——水的密度，kg/m3；

t ——正式测量所用时间，s。

实验室和现场试验测试渗透率有一定的差别，在室内测试中，渗透率为饱和渗透率，如渗透混凝土在实测之前就已达到饱和，并且水流仅从其上、下两个面上流过，就能够降低降低了其发生侧向流动的可能性；而通过现场测试得出的渗透率为半饱和，就意味着在试验之前，透水混凝土还没有完全饱和，而且不能防止横向流动。

四、结语

因此，在实际工程中应将目测与量化评价相结合，并将多种试验方法互相印证，以克服单一的缺陷，使各方法的优点得到最大限度的得到最大利用限度的利用，同时利用板状振子在试件上表面振动的方法进行成型；在评价方法上要超前，既要满足评价的要求，也要采取比较先进的方法，以确保工程的强度和实用性，以提高工程的质量。

参考文献

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