第一章 绪论
1.1 研究背景
随着中国加大推进城镇化和基础设施建设力度，混凝土道路硬化成为城市发展进程中的关键环节。但是由于耕地的过度开发，裸土面积逐年减少，降水主要通过地表径流排走，渗入地下的越来越少。据统计，城市中有接近 80%的降水形成径流，自然蓄水能力被破坏，全国许多地区面临地下水位下降、地下水枯竭、等一系列严重生态问题。导致了城市逢雨必涝、遇涝则瘫[1]的现象频发。随着城市水生态循环的不断恶化，以构建水生态基础设施为核心的“海绵城市”能够综合解决城市水生态问题[2]，相关规划理念得到社会各界认同。“海绵城市”建设模式可将降水合理利用，相比于传统城市道路“快排”模式与自然更加具有相容性，二者区别可见图 1-1[1]。
........................
1.2 透水混凝土的主要性能
1.2.1 力学性能
透水混凝土不含或仅含少量的细骨料，单以水泥浆将粗骨料胶结在一起，粗骨料间的空隙被部分填充，故强度较低于普通混凝土，抗压强度一般仅有 3.5~10.0MPa。为提高强度，国内研究人员一般情况下会掺入外加剂或采用混合骨料，任艺楠[6]以再生混凝土骨料和再生红砖骨料为原材料制备透水混凝土，发现随着再生红砖掺量的增加，抗压强度呈先上升后下降的趋势，最高可达 12.6MPa。又分别采用 5～10mm 与 10～20mm两种粒径再生骨料制备透水混凝土，发现骨料粒径越大强度反而越低，认为粒径影响粗骨料与胶凝材料的粘接面积，进而影响力学性能。
1.2.2 水泥浆包裹层厚度
透水混凝土中粗骨料处于紧密堆积状态，水泥与水拌合均匀后，在粗骨料表面形成一层均匀浆体包裹层，水泥浆包裹层厚度与透水混凝土的力学性能、孔隙率、透水性能等有着重要的联系。张骏[7]等在制备透水混凝土时分别设置厚度为 0.24mm、0.26mm、0.28mm、0.30mm、0.32mm、0.34mm、0.36mm 的水泥浆体进行配合比设计，发现随着厚度的增加抗压强度也相应增大，原因在于，随着水泥浆体增厚，出现一部分富余浆体填充到粗骨料间空隙中，提高了透水混凝土密实度，抗压强度增大。
1.2.3 透水性能
透水混凝土的透水性与孔隙结构特征有着必然联系，内部孔隙可分为开口孔隙和封闭孔隙两大部分，封闭孔隙又有全封闭和半封闭之分，而主要起透水作用的是开口孔隙中的贯通孔隙。评价透水性能的指标主要有透水系数、透水速率系数等。赵翎亦[8]等采用正交试验分别研究粗骨料粒径、目标孔隙率和水灰比对透水性能的影响规律，发现不同因素对透水系数影响程度为设计孔隙率＞水灰比＞粗骨料级配。而后增大细骨料在骨料中的比例，发现透水系数先增后减，连通孔隙率先减后增，这说明连通孔隙率与渗透系数间的关系并不是单纯的此增彼增、此减彼减，证实透水性还和其它特征有联系。
.........................
第二章 试验原材料、仪器与方法
2.1 试验原材料
透水混凝土的原材料主要有粗骨料、水泥、水和各种外加剂，其制备过程和性能指标要求比普通混凝土更严格，调整范围较小，所以对于透水混凝土原材料的性能要求也比普通混凝土高。
2.1.1 粗骨料
透水混凝土一般不含细骨料，只用水泥浆包裹粗骨料制成，力学性能的优劣很大程度上取决于粗骨料的强度。粗骨料的粒级分布一般有单一级配、间断级配和连续级配三种。如图 2-1 所示，单一级配粗骨料制备成的透水混凝土可以保证较高的连通孔隙率，从而增大透水性能；但从力学性能方面考虑，连续级配粗骨料因为颗粒间的相互啮合程度高，所以强度最高[55]。
.......................
试验所用到的主要仪器及设备见表 2-4。
...........................
第三章 基于透水能力与抗压强度的配合比设计研究 ................................ 23
3.1 透水混凝土制备原理 ................................. 23
3.2 配合比设计 ................................. 24
第四章 饱和泥浆法抗堵塞性能试验研究 ................................... 39
4.1 背景 ................................... 39
4.2 试验堵塞介质 ................................ 39
第五章 透水混凝土孔隙特征对透水性能的影响 ............................... 51
5.1 孔隙图像信息分析 ............................... 51
5.1.1 图像采集 ......................... 51
5.1.2 图像增强 .............................. 51
第五章 透水混凝土孔隙特征对透水性能的影响
5.1 孔隙图像信息分析
5.1.1 图像采集
分析第三章表 3-2 与 3-5 可发现试样 A3 与 B4、A4 与 B1 两组透水混凝土存在一个共同点为连通孔隙率基本一致而透水性能却相差较大，表明透水混凝土透水性能除与连通孔隙率存在正相关联系以外，还与试样自身孔隙结构有关。
试验以透水混凝土内部孔隙为切入点，研究内部孔隙特征对透水性能的影响。从二维层面上获取内部孔隙参数多采用切面法，即将待测试样沿横向或纵向切开，利用计算机软件对切面图像进行分析。试验利用切面法将两组 4 编号试样沿纵向切割，获得立面二维孔隙特征参数，进行深入分析研究。成型尺寸为 100mm×100mm×100mm 的透水混凝土立方体试件，养护至规定龄期后将试件沿纵向切割获得切面，如图 5-1 所示。
.............................
第六章 结论与展望
6.1 结论
以表观填隙系数为主要控制指标制备不同强度透水混凝土，分析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，测定预定次数堵塞（淋泥-晾干）循环后的各项透水指标，评价饱和泥浆对透水混凝土抗堵塞性能的影响。纵向切割连通孔隙率相同透水性差异明显的透水混凝土试样，获得立面二维孔隙参数，分析孔隙投影面积与倾角对透水性能的影响。
（1）以表观填隙系数为主要控制指标制备不同强度透水混凝土，表观填隙系数越大，透水混凝土强度越高。对于 5~10mm 原生粗骨料透水混凝土，不掺入聚羧酸高性能减水剂时合理体系水灰比在 0.29 左右，掺入减水剂时合理体系水灰比在 0.24 左右，水泥浆对骨料空隙的表观填隙系数为 0.69 左右，以使透水混凝土在满足透水要求的条件下获得最高强度。
（2）当体系水灰比为 0.241、聚羧酸高性能减水剂掺量 0.35%、表观填隙系数为 0.69时，透水混凝土强度可达 28.3MPa，且初始透水系数可达 1.58mm/s，可满足透水混凝土路面透水要求。
（3）相同水灰比且不掺入减水剂条件下，透水混凝土抗压强度与连通孔隙率呈明显负相关联系；透水性能与连通孔隙率存在正相关性，且存在密切的指数函数量化关系。
（4）当体系水灰比为 0.29、不掺入减水剂时，透水混凝土抗压强度与表观填隙系数存在正相关性，表观填隙系数大于 0.68 后试样底部开始出现轻微积浆，不利于透水性能的发展；透水混凝土抗压强度不符合鲍罗米公式表述的规律，存在最佳水灰比；5~10mm 粒径粗骨料透水混凝土抗压强度高于 10~20mm 粒径，粗骨料粒径越大，浆体与骨料的粘结面积越小，抗压强度越低。
参考文献（略）