以表观填隙系数为主要控制指标制备了不同强度等级的透水混凝土,分析了透水指标与连通孔隙率的关系。采用黄泛区粉土饱和泥浆作为堵塞介质,测定了预定次数堵塞(淋泥-晾干)循环后的各项透水指标,评价了饱和泥浆对透水混凝土抗堵塞性能的影响。结果表明:透水混凝土各项透水指标与连通孔隙率密切相关;当体系水灰(胶)比为0.24、表观填隙系数为0.70、高性能减水剂掺量适当时,透水混凝土抗压强度达到最高(28.3 MPa)且不积浆;经过堵塞循环后,透水混凝土的透水性下降明显,与掺减水剂试样相比,未掺减水剂试样的透水性损失速度快;初始连通孔隙率为10.5%的透水混凝土,经受近30次饱和泥浆的堵塞循环后,透水系数基本衰减到相关规程规定的下限值以下。

利用铁尾矿粉合成骨料取代天然骨料制备了新型透水混凝土,通过正交试验研究了合成骨料取代率对透水混凝土抗压强度和透水性能的影响。结果表明:随着合成骨料取代率的增加,混合骨料的表观密度增大、堆积密度降低、吸水率提高、空隙率增大;当水胶比为0.28~0.32时,透水混凝土的28 d抗压强度为20.0~33.6 MPa,透水系数为1.8~6.0 mm/s,符合路面面层和基层铺装的要求。

为研究应变率和尺寸效应对透水混凝土受压动力性能的影响,设置了十种应变率和三种立方体尺寸的试件,对透水混凝土展开单轴受压力学性能试验研究。结果表明:随着应变率的增加,透水混凝土的抗压强度逐渐增大;随着立方体试件边长的增大,应变率对透水混凝土抗压强度的增加幅度逐渐减小,透水混凝土的抗压强度逐渐减小;受应变率增加的影响,尺寸效应对透水混凝土抗压强度的减小幅度逐渐增加;提出的尺寸效应律模型方程能够较好地表述不同应变率下透水混凝土抗压强度的尺寸效应;基于应变率和尺寸效应参数,还提出了透水混凝土抗压强度计算方程。

研究了单掺和复掺聚丙烯纤维(PPF)、玄武岩纤维(BF)对透水混凝土透水性能和力学性能的影响。结果表明:纤维的掺入会降低透水混凝土的孔隙率和透水系数,但对早期抗压强度有轻微提升作用,对抗折强度和劈裂抗拉强度的提升作用较大;混杂纤维透水混凝土的力学性能高于单掺纤维混凝土的力学性能,且当纤维掺量为0.18%、混杂比VPPF:VBF=1:2时,混杂纤维透水混凝土的抗折强度和劈裂抗拉强度最佳。

采用体积法设计孔隙率分别为15%、20%、25%的透水混凝土,研究了纳米SiO2(NS)对透水混凝土抗压强度、透水系数的影响规律。总结了不同孔隙率下透水混凝土的破坏形式,并分析了破坏机理。结果表明:随着NS掺量的增加,三种孔隙率下透水混凝土的抗压强度均呈先增加后减少的趋势,在NS掺量为1.0%时,抗压强度都达到最大值;NS对透水混凝土7 d抗压强度的提升效果比28 d更显著;随着孔隙率逐渐增大,NS对透水混凝土抗压强度的改善效果逐渐增强,而对透水系数的提升效果逐渐减弱;从透水混凝土的破坏形式上来看,随着孔隙率逐渐增大,掺入适量NS的透水混凝土,其骨料处断裂的现象相较未掺NS时逐渐增多。

结合前期的研究成果及在制定T/CSTM 00040—2019《透水混凝土试验方法》团体标准中的创新思路,积极探索了透水混凝土成型方式及评价新拌透水混凝土工作性、透水混凝土透水性能的科学方法,以保证评价指标的科学准确性及与工程实际的一致性。

研究了陶粒掺量对透水混凝土孔隙率、抗压强度、透水性能及抗冻性能的影响。结果表明,随着陶粒掺量的增加,透水混凝土的连续孔隙率、透水系数逐渐增大,抗压强度逐渐减小。当陶粒掺量为30%时,透水系数最大,达到了3.10 mm/s,此时抗压强度为11.7 MPa。经过25次冻融循环后,当陶粒掺量达25%以上时,透水混凝土发生冻融破坏。

用10%、30%和50%的废弃混凝土骨料替代天然骨料制备再生透水混凝土,并对其强度、透水性能和耐久性能进行了研究。结果表明,再生透水混凝土存在最优水灰比,当再生骨料掺量为10%、30%和50%时,透水混凝土的最优水灰比分别为0.40、0.40和0.45;随着再生骨料掺量和粒级的增加,再生透水混凝土的抗压强度、抗折强度降低,透水性能增强;5%硅粉会一定程度上提高透水混凝土的强度,但会对其透水性能产生不利影响;再生骨料的掺加会降低透水混凝土的长期耐久性能。

采用陶粒-硅灰-矿粉复掺制备了轻质高强透水混凝土,并研究了增强剂、掺合料、陶粒替代率及养护制度对透水混凝土性能的影响。试验结果表明,影响混凝土的透水系数的主要因素是设计空隙率和成型时透水混凝土拌合的均匀性,通过掺入增强剂、矿物掺合料,采用合适的陶粒体积替代率及热水养护等方式可配制出抗压强度为34.5 MPa、透水系数为3.6 mm/s、干密度为1 802 kg/m^3的轻质高强高透水性混凝土。

研究了成型方式和胶凝材料总量对透水混凝土强度和透水率的影响。结果表明,加入乳胶溶液可改善透水混凝土的拌合施工状态,硅灰和粉煤灰的加入提高了透水混凝土的抗压强度,但会影响透水率。特细砂能够增加浆体对碎石的包裹性。在三种成型方式中,击实成型可以大幅提高透水混凝土的抗压强度,同时可以满足透水率的要求,通过试验可配制出28 d抗压强度为45.7 MPa,透水系数为1.6 mm/s的透水混凝土,并已在实际工程中应用。