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透水混凝土配合比设计方法

3 材 料
[1]

3.1 原材料
3.1.1 水泥应采用强度等级不低于42 .5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，质量应符合现行国
家标准《通用硅酸盐水泥》GB 175的要求。不同等级、厂牌、品种、出厂日期的水泥不得混存、
混用。
3.1.2 外加剂应符合现行国家标准《混凝土外加剂》GB 8076的规定。
3.1.3 透水混凝土采用的增强料按表1.1选用。
表3.1 增强材料的主要技术指标 （待测定）
类别
有机类
成份
聚合物乳液
掺量范围 (%)






强度增长率 (%)
掺量






强度增长






主要技术指标






无机盐类 Na
2
CO
3
,Na
2
SO
4
，CaCl
2

矿物材料 硅藻土
硅灰
工业副产物 超细矿渣粉
超细粉煤灰
3.1.4 透水混凝土粗骨料
透水水泥混凝土采用的集料，必须使用质地坚硬、耐久、洁净、密实的碎石、卵石及陶粒，碎
石的性能指 标应符合一行国家标准《建筑用卵石、碎石》GBT 14685中的要求，并符合表3.1.4
规定。
表3.2 粗骨料的性能指标
混凝土
用途
植生
路面
路基
粗骨料种类 料径 (mm)
碎石卵石
陶粒
碎石卵石
碎石卵石
20～31.5
10～31.5
5～10
10～31.5
含泥量 （按质针片状颗粒含量
量计） (%) (按质量计) (%)
＜1.0
＜1.0
＜1.0
＜1.0
＜15.0
＜15.0
＜15.0
＜15.0
压碎值 (%)
＜15.0

＜15.0
＜15.0
表观密度 堆积密度
(kgm
3
) (kgm
3
)
＞2500 ＞1350
＞800
＞2500 ＞1350
＞2500 ＞1350
3.1.5 细骨料

常用建筑材料参考性能
材料 密度 (kgm
3
) 表观密度 (kgm
3
) 堆积密度 (kgm
3
) 孔隙率 (%)

水泥
粉煤灰
矿渣粉
微硅灰
碎石
砂
钢纤维
聚丙烯纤维
PVA纤维
水
减水剂





2650



1000
1100
2900－3100
2200
2900

2670
-
7854


-
-
1350
1300
1100

1500
1450
－


-
-
－



1.2%
-
－


-
-

3.2 透水混凝土
3.2.1植生透水混凝土性能符合发下表


3.2.2路面透水混凝土符合表3.2.2规定
表3.2.2 路用透水混凝土的性能
项 目
耐磨性(磨坑长度),mm
透水系数,mm／s
25次冻融循环后抗压强度损失率
抗冻性,%
25次冻融循环后质量损失率
连续孔隙率，%
强度等级
抗压强度(28d)，MPa
弯拉强度(28d)，MPa
C20
≥20.0
≥2.5
≤5
≥10
C30
≥30.0
≥3.5
要 求
≤30
≥0.5
≤20

3.3 透水水泥混凝土配合比
3.3.1 透水水泥混凝土的配制强度，宜符合现行业标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55的
规定。强度怎么计算？
3.3.2 透水水泥混凝土的配合比设计应符合本规程表3.2.1中的性能要求。
3.3.3 透水水泥混凝土配合比设计步骤宜符合一列规定：
1 单位体积粗骨料用量应按下式计算确定：
'

m
g




g
3.3.3-1
式中 m
g
—1m
3
透水水泥混凝土中粗骨料质量，kg，取值1300 kg～1500 kg；


g

—粗骨料紧密堆积密度，kgm
3
；
α—粗骨料用量修正系数，取0.98。
2 胶结料浆体体积
①当无砂时，胶结浆体体积按下式计算确定：
V
p
1

(1

g
)1R
void

'

g

g
(1)100%


g
3.3.3-2
3.3.3-3
式中 V
p
—1m
3
透水水泥混凝土中胶结料浆体体积（水、砂与胶凝材料的混合物的浆体体积），m< br>3
；
ν
g
—粗骨料紧密堆积空隙率，%；
ρ
g
—粗骨料表观密度，kgm
3
；
R
void
—设计孔隙率，%，可选10%、15%、20%、25%、30%。
②当有砂时，胶结料体积按下式计算确定：
V
p
1

(1

g
)1R
void
V
s

3.3.3-4
3.3.3-5
V
s

m
s

s


s

m
s

m
s
m
g
3.3.3-6
式中 V
s
—1m
3
透水水泥混凝土中砂的体积，m
3
；
ρ
s
—砂的表观密度，kgm
3
；
m
s
—砂的质量，kg；
β
s
—砂率，在8%~15%范围内选定；
R
void
— 设计孔隙率，%，可选10%~20%（路用透水砼）、20%~30%（植生透水砼）。
3 水胶比R
WB
应经试验确定，水胶比选择控制范围为0.25~0.35（0.33）。
4 单位体积水泥用量应按下式确定：
m
b

V
P
R
WB
1


P

3.3.3-7

m
f
m
b


f

m
c
m
b
m
f

3.3.3-8
3.3.3-9
3.3.3-10
R
WB

m
w

m
c
m
f
式中 m
b
—1m
3
透水水泥混凝土中胶凝材料（水泥+掺合料）质量，kgm
3
，植生混凝土约150~250k g，
路基或路面透水混凝土约300kg~450kg；
m
c
—1m
3
透水水泥混凝土中水泥质量，kg；
m
f
—1m
3
透水水泥混凝土中掺合料质量，kg；
m
w
—1m
3
透水水泥混凝土中水的质量，kg；
β
f
—矿物掺合料的取代率，%，取胶凝材料质量的10%~30%选定；
R
WB
—水胶比，0.25~0.35（0.33）范围内选定；
ρ
P
—透水水泥混凝土中胶结料浆体密度（水、砂与胶凝材料的混合物的浆体密度），需试验
测 定，kgm
3
；

表2 不同原材料组成时浆体密度参考值 (kgm
3
)
材料比例
水胶比

水泥 粉煤灰 矿渣粉
100
90
80
70
90
80
70
85
75
65
80
70
60
100
90
80
70
90
80
70
85
75
65
80
0
10
20
30



10
20
30
10
20
30
0
10
20
30



10
20
30
10




10
20
30










10
20
30




硅灰







5
5
5
10
10
10







5
5
5
10
密度 减水剂掺量 跳桌流动度
(kgm
3
) (%) (mm)








































































0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27
0.27

0.27 70 20 10
0.27 60 30 10
0.30 100 0
0.30 90 10
0.30 80 20
0.30 70 30
0.30 90 10
0.30 80 20
0.30 70 30
0.30 85 10 5
0.30 75 20 5
0.30 65 30 5
0.30 80 10 10
0.30 70 20 10
0.30 60 30 10
0.33 100 0
0.33 90 10
0.33 80 20
0.33 70 30
0.33 90 10
0.33 80 20
0.33 70 30
0.33 85 10 5
0.33 75 20 5
0.33 65 30 5
0.33 80 10 10
0.33 70 20 10
0.33 60 30 10
5 单位体积用水量按下式确定：
m
w
m
b
R
WB

式中 m
w
—1m
3
透水水泥混凝土中水的质量，kg。
6 外加剂用量应按下式确定：
m
a
m
b
R
a

式中 m
a
—每立方米透水水泥混凝土中外加剂用量，kg；
R
a
—外加剂的掺量，%。
3.3.3-11
3.3.3-12

4 理论体积法计算透水混凝土配比
[2]

4.1.1 单位体积法按下式计算
m
c

c

m
f

f

m
w

w

m
s

s

m
g

g
R
void
 1

4.1-1
式中 m
c
、m
f
、m
w
、m
s
、m
g
—1m
3
透水水泥混凝土中水泥、 掺合料、水、砂、石的质量，kg；
R
void
—设计孔隙率，%，可选10%~2 0%（路用透水砼）、20%~30%（植生透水砼）。
ρ
c
、ρ
f
、ρ
w
、ρ
P
、ρ
s
—水泥、掺合料、水、砂的表观密度 ，kgm
3
；
ρ
g
、ρ
g
`—石的表观密度、堆 积密度，kgm
3
；
V
g
—1m
3
透水水泥混凝土中石的体积，m
3
；
采用无砂透水混凝土时，
m
s

s
为零；当采用有砂透水混 凝土时，砂率一般在8%～15%范围内选
定，水胶比一般在0.25~0.35（0.33）内选定。
1m
3
水泥、砂、石等原材料按式（3.3.3-1）至式（3.3.3-10）计算 得到，具体参照例题

例题1 设计无砂植生透水混凝土配比，设计孔隙率20%，粉煤灰掺量20%，原材料种类及性能如
下： 42.5级普通硅酸盐水泥，表观密度为3000kgm
3
；Ⅰ级粉煤灰，表观密度为22 50kgm
3
；石灰
岩碎石：5～31.5mm，级配合格，表观密度2700kgm
3
，堆积密度1500 kgm
3
；外加剂为聚羧酸类
高性能减水剂（液体），含固量为25%。试求：
填充法计算：
解：1单位体积粗骨料质量，取粗骨料堆积密度由公式（3.3.3－1）可得：
m
g




g
＝0.98×1500=1470 kg
2胶结料体积，由公式（3.3.3－2）及式（3.3.3－3）
V
p
 1

(1

g
)1R
void
＝1－0 .98×(1-ν
g
)-1×20%=0.26 m
3

'

g

g
(1)100%
=(1-15002700)×10 0%=44.4%

g
3为提高强度，水胶比选0.25
4 单 位体积水泥用量，测试得到浆体密度为1800kgm
3
，由按式（3.3.3－7）、式（3 .3.3－8）、
式（3.3.3－9）、式（3.3.3－10）确定：
胶凝材料质量：< br>m
b

V
P
R
WB
1


P

0.26
1800374

0.251
粉煤灰质量：m
f
=m
b
×20%=374×20%=75kg
水泥质量：
m
c
m
b
m
f
=374-75=2 99kg
用水量：
m
w
m
b
R
WB
＝374×0.25＝94kg
5 外加剂用量，暂定为胶凝材料的0.2%，则式（3.3.3－10）可得：

m
a
m
b
R
a
＝374×0.2%＝0.75kg
由计算结果，得到配合比各材料质量为水泥：粉煤灰：石：水：外加剂＝299：75：1470：94：
0.75
单位体积法计算：
由于无砂，故
则由式（4.1）：
ms

s
=0；设计孔隙率P
void
=20%；取水胶比WB= m
w
m
b
=0.25；粉煤灰掺量20%，
m
c

c

m
f

f

m
w

w

m
s

s

m
g

g
P
void
1

由式（3.3.3-1）可得1m
3
透水混凝土石质量：
m
g



g
＝0.98×1500=1470 kg
石的体积为：
V
g

m
g

g

1470
0.54
m
3

2700
m
w
m
b
R
WB
＝(m
c
+m
f
)×0. 25
设定水胶比WB=m
w
m
b
=0.25，由式（3.3.3- 10）可得用水量：
由上，并取水泥、粉煤灰、水的表观密度分别为3000kgm
3
、2250kgm
3
、1000kgm
3
，代入式
（4. 1）：
m(mm
f
)0.25
m
c

f
c
0.5420%1

3
由于粉煤灰掺量20%，由式（3.3.3-8）：
m
f
m< br>b


f
(m
c
m
f
)20 %

由上式得到：
m
c
4m
f
，代入式（4.1），可得：
4m
f
3000

m
f
2250

(4m
f
m
f
)0.25
1000
0.5420 %1

得到粉煤灰质理m
f
＝86kg；
水泥质量m
c
=4m
f
=86×4=343kg
水质量< br>m
w
m
b
R
WB
=(m
c
+m
f
)×0.25=107kg
粗骨料质量1470kg
外加剂质量
m
a
m
b
R
a
＝(m
c
+m
f
)×0.2%＝(86+343)×0.2%=0.86kg
由计算结果，得到 配合比各材料质量为水泥：粉煤灰：石：水：外加剂＝343：86：1470：107：
0.86

例题2 设计有砂植生透水混凝土配比，设计孔隙率20%，粉煤灰掺量20%，取砂率β< br>s
=10%，材料
种类及性能如下：
42.5级普通硅酸盐水泥，表观密度为 3000kgm
3
；Ⅰ级粉煤灰，表观密度为2250kgm
3
；中砂，级配合格，表观密度2650kgm
3
；石灰岩碎石：5～31.5mm，级配合格，表观 密度2700kgm
3
，堆

积密度1500 kgm
3
；外加剂为聚羧酸类高性能减水剂（液体），含固量为25%。试求：
填充法计算：
解：1单位体积粗骨料质量，取粗骨料堆积密度由公式（3.3.3－1）可得：
m
g




g
＝0.98×1500=1470 kg
2有砂时，胶结料体积
由砂率β
s
=10%，粗骨料质量m
g=1470kg，由式（3.3.3－6）可求得砂质量m
s
：

s

m
s

m
s
m
g
m
s

m
s
1470
10%
m
s
=163kg
砂表观密度2650kgm
3
，由式（3.3.3－5）可求得砂体积：
V
s

m
s

s
＝1632650=0.062m< br>3

由式（3.3.3－4），胶结料体积：
V
p
1< br>
(1

g
)1R
void
V
s

'



g
V
p
11 R
void
V
s


g
=1－0.98×15002700－1×20%－0.062
＝0.194m
3

4 单位体积水泥用量，测试得到浆体密度为1800k gm
3
，由按式（3.3.3－7）、式（3.3.3－8）、
式（3.3.3－9） 确定：
胶凝材料质量：
m
b

V
P
R
W B
1


P

0.194
1800276< br>
0.251
粉煤灰质量：m
f
=m
b
×20%= 276×20%=55kg
水泥质量：
m
c
m
b
m< br>f
=276-55=221kg
用水量：
m
w
m
b
R
WB
＝276×0.25＝69kg
5 外加剂用量，暂定为胶凝材料的0.2%，则式（3.3.3－10）可得：
m
a
 m
b
R
a
＝276×0.2%＝0.55kg
由计算结 果，得到配合比各材料质量为水泥：粉煤灰：砂：石：水：外加剂＝221：55：163：
1470： 69：0.55
单位体积法计算：
设计孔隙率P
void
=20%；取砂 率β
s
=10%；取水胶比WB=m
w
m
b
=0.25；粉 煤灰掺量20%，则由
式（4.1）：

m
c

c< br>
m
f

f

m
w

w< br>
m
s

s

m
g

g< br>P
void
1

1m
3
体积粗骨料质量，取粗骨料堆积密度由公式（3.3.3－1）可得：
m
g




g
＝0.98×1500=147 0 kg
石体积
V
m
g
g



1470
2700
0.54
m
3

g
由式（3 .3.3-6）：

m
s
s

m
，
10% 
m
s
m
，得砂质量：m
s
=163kg
s
m
g
s
1470
砂的体积：
Vm
s
s



163
2650
0. 062m
3

s
m
c
g


m< br>f
s
c


m
w
f

< br>m
w


m
s

P
void1

g
m
c
m(mm
f
)
30 00

f
2250

c
0.25
1000
0.0620.5420%1

由于粉煤灰掺量20%，由式（3.3.3-8）：
m
f
m
b


f
(m
cm
f
)20%

由上式得到：
m
c
4m
f
，代入式（4.1），可得：
粉煤灰质量m
f
=65kg，
水泥质量m
c
=4m
f
=65×4=262kg
水质量< br>m
w
m
b
R
WB
=(m
c
+m
f
)×0.25=82kg
外加剂质量
m
a
m
b
R
a
＝(m
c
+m
f
)×0.2%＝ (65+262)×0.2%=0.65kg
由计算结果，得到配合比各材料质量为水泥：粉 煤灰：砂：石：水：外加剂＝262：65：
1470：82：0.65

参考文献

[1] CJJT 135-2009 透水混凝土路面技术规程[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2010
[2] 宋中南,石云兴.透水混凝土及其应用技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2011,21-22.
：163