無砂透水混凝土的試驗(yàn)研究

摘要: 對無砂透水混凝土的配合比設(shè)計(jì)和性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究， 分析了混凝土抗壓強(qiáng)度和透水性與水灰比、灰骨比之間的關(guān)系，提出了不摻外加劑配制強(qiáng)度為24.5MPa ，透水系數(shù)為2.8mm/ s 的無砂透水混凝土的配制方法。

關(guān)鍵詞:無砂透水混凝土；抗壓強(qiáng)度；透水性；配合比

0 前言

      無砂透水混凝土是由骨料、水泥和水拌制而成的一種多孔輕質(zhì)混凝土， 它不含細(xì)骨料， 由粗骨料表面包覆一薄層水泥漿相互粘結(jié)而形成孔穴均勻分布的蜂窩狀結(jié)構(gòu)， 故具有透氣、透水和重量輕的特點(diǎn)， 作為環(huán)境負(fù)荷減少型混凝土， 無砂透水混凝土的研究開發(fā)越來越受到重視。本文為探討如何設(shè)計(jì)配合比， 加強(qiáng)和改進(jìn)施工工藝， 提高無砂透水混凝土的性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

1 試驗(yàn)概況

1.1 原材料

      水泥普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級為42.5。骨料采用5mm～13mm、13mm～24mm兩種粒級的卵石為骨料。拌合及養(yǎng)護(hù)用水飲用水。

1.2 配合比設(shè)計(jì)

      無砂透水混凝土的配合比設(shè)計(jì)到目前為止仍無成熟的計(jì)算方法， 根據(jù)無砂透水混凝土所要求孔隙率和結(jié)構(gòu)特征， 可以認(rèn)為1m3混凝土的外觀體積有骨料堆積而成。因此， 配合比設(shè)計(jì)的原則是將骨料顆粒表面用一層薄水泥漿包裹(約110mm) ， 并將骨料顆?；ハ嗾辰Y(jié)起來， 形成一個(gè)整體， 具有一定的強(qiáng)度， 而不需要將骨料之間的孔隙填充密實(shí)。1m3 無砂透水混凝土的質(zhì)量應(yīng)為骨料的緊密堆積密度和單方水泥用量及水用量之和， 大約在1600kg～2100kg 的范圍內(nèi)。根據(jù)這個(gè)原則，可以初步確定無砂透水混凝土的配合比。

(1) 原材料的選擇及用量

      無砂透水混凝土原材料的選擇主要是水泥強(qiáng)度等級、粗骨料的類型、粒徑及級配。在粗骨料相互接觸而形成的雙凹粘結(jié)面上， 水泥漿厚度越厚， 粘結(jié)點(diǎn)越多，粘結(jié)就越牢固。就強(qiáng)度而言，人工碎石和單一粒徑的骨料皆不利于相互粘結(jié)。因此，無砂透水混凝土應(yīng)采用高強(qiáng)度等級水泥及較大幅度級配的卵石骨料配制。1m3 混凝土所用的骨料總量取骨料的緊密堆積密度的數(shù)值，大致為1200kg～1400kg。

      水泥用量可在保證最佳用水量的前提下， 適當(dāng)增加用量， 這樣能夠增加骨料周圍水泥漿膜層的稠度和厚度， 可有效地提高無砂透水混凝土的強(qiáng)度。但水泥用量過大會使?jié){體增多，孔隙率減少，降低透水性。同時(shí)水泥用量受骨料粒徑的影響， 如果骨料的粒徑較小，骨料的比表面積較大， 則應(yīng)適當(dāng)增加水泥用量。通常透水性混凝土的水泥用量在250kg/ m3～350kg/ m3 范圍內(nèi)。

(2) 水灰比的選擇

      水灰比既影響無砂透水混凝土的強(qiáng)度， 又影響其透水性。無砂透水混凝土的水灰比一般是隨著水泥用量的增加而減少，但只是在一個(gè)較小的范圍內(nèi)波動。對確定的某一級配骨料的水泥用量，有一最佳水灰比，此時(shí)無砂透水混凝土才會具有最大的抗壓強(qiáng)度。當(dāng)水灰比小于這一最佳值時(shí)， 水泥漿難以均勻地包裹所有的骨料顆粒， 工作度變差， 達(dá)不到適當(dāng)?shù)拿軐?shí)度， 不利于強(qiáng)度的提高。反之，如果水灰比過大，易產(chǎn)生離析，水泥漿會從骨料顆粒上淌下，形成不均勻的混凝土組織，既不利于透水，也不利于強(qiáng)度的提高。

      一般無砂透水混凝土的水灰比介于0.25～0.40 之間， 在實(shí)際工作中常常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來判定水灰比是否合適。取一些拌合好的拌合物進(jìn)行觀察，如果水泥漿在骨料顆粒表面包裹均勻，沒有水泥漿下滴現(xiàn)象，而且顆粒有類似金屬的光澤，則說明水灰比較為合適。

1.3 試驗(yàn)過程

      攪拌采用水泥包裹法。先將全部骨料及1 %～3 % 的水裝入攪拌機(jī)中預(yù)拌， 再加入水泥拌合。以形成包裹骨料表面的水泥漿殼， 最后加入剩的水?dāng)嚢杈鶆?。這樣的投料順序和攪拌程序能使骨料表面形成均勻厚度的水泥漿層，以保證混凝土的強(qiáng)度和透水性。將攪拌均勻的混凝土混合料裝入100mm ×100 mm×100mm的試模中，機(jī)械振搗20s。試件經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)28d 后， 分別在萬能試驗(yàn)機(jī)上測試混凝土抗壓強(qiáng)度， 在透水系數(shù)測定儀上測定變水位和定水位透水系數(shù)。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析及結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果見表1、表2。

2.1 抗壓強(qiáng)度

      骨料類型影響無砂透水混凝土的抗壓強(qiáng)度。一般認(rèn)為， 卵石骨料的混凝土抗壓強(qiáng)度大于碎石骨料， 這是由于碎石骨料粘結(jié)點(diǎn)少而小， 且在荷載作用下易產(chǎn)生應(yīng)力集中引起局部破壞所致。對于卵石骨料的無砂透水混凝土，試驗(yàn)表明在其它條件相同情況下，5mm～13mm粒徑骨料的混凝土抗壓強(qiáng)度大于13mm～24mm 粒徑骨料的混凝土強(qiáng)度；當(dāng)灰骨比(1 :6) 相同時(shí)水灰比有一最佳值(約0.3) ，對5mm～13mm、13mm～24mm粒徑的骨料的混凝土抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到19.3MPa 和15.4MPa (見表1、圖1) 。其強(qiáng)度同時(shí)隨灰骨比的變化而變化， 當(dāng)水灰比不變(0.3) 時(shí)， 兩種粒徑骨料的混凝土強(qiáng)度均增加(見表2、圖2) 。

2.2 透水性

     試驗(yàn)結(jié)果表明: 無砂透水混凝土的透水性在灰骨比一定的情況下， 隨水灰比的增大， 透水系數(shù)增大， 且粒徑小的比粒徑大的混凝土的透水系數(shù)略高( 見表1) ； 在水灰比一定的情況下， 隨骨料量的增加， 透水系數(shù)增大(見表2) 。

3 結(jié)語

      采用5mm～13mm的卵石骨料， 強(qiáng)度等級為42.5 的普通硅酸鹽水泥在不摻外加劑的情況下， 用水泥裹石法可以配制出抗壓強(qiáng)度為24.5MPa ， 透水系數(shù)為2.8mm/ s 的無砂透水混凝土， 最佳配合比為1 : 0.3 : 5.6。

參考文獻(xiàn)

[ 1] 楊靜. 建筑材料與人居環(huán)境. 清華大學(xué)出版社，2001

[ 2] 姜德民等. 透水性混凝土路面磚的研制. 新型建筑材料， 2003 (3)

[ 3] 趙鐵軍，李淑進(jìn). 混凝土的強(qiáng)度與滲透性. 建筑技術(shù)，2002(1)

[ 4] 陜西省水利科學(xué)研究所編. 陜西省《水工混凝土及砂漿配合比》

作者簡介：孟宏睿(1968 - ) ，男，講師，在讀碩士研究生。

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