透水地坪罩面劑，雙丙聚氨酯密封劑首選邦偉建材BW303，耐黃變性能好，使用進(jìn)口固化劑。
【來(lái) 源】 《湖南交通科技》 2017年第1期P84-87頁(yè)
【分 類 號(hào)】 U414
【分類導(dǎo)航】 交通運(yùn)輸->公路運(yùn)輸->道路工程->道路建筑材料
【關(guān) 鍵 字】 再生骨料 透水混凝土 強(qiáng)度 透水系數(shù)
【摘 要】 采用建筑物拆后經(jīng)破碎處理的再生骨料,替代粗骨料制備了透水混凝土。利用正交試驗(yàn),考慮集漿體積比、新舊骨料比、水膠比、硅灰摻量四因素對(duì)透水性水泥混凝土強(qiáng)度和透水系數(shù)的影響,分析了孔隙率與強(qiáng)度和透水系數(shù)之間的變化規(guī)律,并確定了試驗(yàn)條件下混合料的最佳配合比及對(duì)應(yīng)的透水混凝土透水系數(shù),為再生骨料應(yīng)用在透水混凝土中奠定理論基礎(chǔ)。
0 前言
隨著城市化進(jìn)程的不斷加快和舊城改造工程的增多，城市中建筑垃圾的產(chǎn)生數(shù)量也在快速增長(zhǎng)，這些建筑垃圾隨意堆放或填埋不但占用土地資源，而且造成環(huán)境污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每1萬(wàn)m2建筑會(huì)產(chǎn)生建筑廢棄物500～600 t，但是對(duì)這些建筑廢棄物的再生利用率只有5%，因此，提高建筑廢棄物的資源化利用率，加強(qiáng)對(duì)再生骨料和再生混凝土制品技術(shù)的研究迫在眉睫。在廢棄混凝土中骨料體積約占80%，其優(yōu)良的力學(xué)性能不會(huì)因普通混凝土的破壞而受太大影響，因此廢棄混凝土中的骨料存在較高的再生利用價(jià)值。在國(guó)外，新加坡政府在2011年開(kāi)始允許建筑商使用再生混凝土材料來(lái)建造最多20%的建筑物結(jié)構(gòu)，不少新商業(yè)及工業(yè)建筑項(xiàng)目已開(kāi)始使用這種材料。
透水混凝土是是一種生態(tài)環(huán)保型混凝土，其孔隙率較大，能讓雨水流入地下，有效補(bǔ)充地下水；同時(shí)，是保護(hù)自然、維護(hù)生態(tài)平衡、緩解城市熱島效應(yīng)的優(yōu)良鋪裝材料。將大粒徑的再生骨料應(yīng)用于生態(tài)透水混凝土中應(yīng)用于人行道和景觀工程中，不僅有利于人類生存環(huán)境的良性發(fā)展，在城市水管理與水污染防治等工作上具有特殊的重要意義，并且可以有效緩解砂石短缺問(wèn)題，達(dá)到節(jié)能減排，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，資源循環(huán)利用的目的。關(guān)于再生骨料透水混凝土，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)針對(duì)其吸聲性能[1]和抗碳化性能[2]開(kāi)展了一系列的研究[3]，近年我國(guó)許多學(xué)者也開(kāi)始對(duì)再生骨料透水混凝土的強(qiáng)度和透水系數(shù)展開(kāi)研究[4-6]。
1 原材料與試驗(yàn)方法
1.1 原材料
1) 水泥：采用42.5R的普通硅酸鹽水泥，其性能檢測(cè)如表1。
2) 外加劑：豐京萘系高效減水劑性能指標(biāo)如表2。
3) 硅灰：采用成都東藍(lán)星科技發(fā)展有限公司產(chǎn)硅灰，SiO2含量>80%，密度2 200 kg/m3。
4) 粗骨料： 再生粗骨料采用某拆建建筑物經(jīng)過(guò)機(jī)械破碎后得到的舊骨料，原生混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，鉆芯取樣實(shí)測(cè)強(qiáng)度為35.3～41 MPa。不含木塊、塑料等雜物，經(jīng)過(guò)人工篩分、分級(jí)后使用。
具體生產(chǎn)工藝為：將混凝土結(jié)構(gòu)物破碎后，篩分除去廢料中的木塊等雜物；采用破碎機(jī)進(jìn)行一級(jí)破碎處理后清洗，篩分分離骨料；再進(jìn)行二級(jí)破碎和篩分后得到粒徑為4.75～9.5 mm的再生骨料。再生粗骨料的表觀密度、堆積密度、孔隙率和壓碎指標(biāo)等物理力學(xué)性能如表3所示。
試驗(yàn)采用再生粗骨料和新骨料摻合，其物理性能測(cè)試結(jié)果如表4。
1.2 試驗(yàn)方法
對(duì)透水性混凝土來(lái)說(shuō)，強(qiáng)度和透水系數(shù)是路面設(shè)計(jì)時(shí)的兩個(gè)主要性能。透水性混凝土強(qiáng)度的試驗(yàn)方法參照GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。試驗(yàn)采用變水頭法測(cè)試滲透速度用來(lái)表征混凝土的透水性能。研究表明，大粒徑骨料對(duì)透水混凝土的透水系數(shù)及強(qiáng)度發(fā)展有利[7，8]，試驗(yàn)采用4.75～9.5 mm的骨料。
采用正交試驗(yàn)，考慮集漿體積比、新舊骨料比、水膠比、硅灰摻量四因素對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度和透水速度的影響。試件采用碾壓成型。正交試驗(yàn)因素水平表如表5所示。
2 試驗(yàn)結(jié)果分析及討論
2.1 正交試驗(yàn)結(jié)果分析
正交試驗(yàn)及測(cè)試結(jié)果分析如表6。
由表中正交分析可知：再生骨料棱角較多、表面粗糙、粒形較差、吸水率大，以不同比例添加在混凝土中時(shí)造成強(qiáng)度增大或減小，無(wú)一定的規(guī)律性。
集漿比是表征水泥混凝土基體中骨料和水泥漿體之間比例的指標(biāo)。集漿比增大，混凝土中骨料用量相對(duì)增大，骨料顆粒之間接觸面積增大，但是水泥漿的用量相對(duì)減少，包裹在骨料外層的水泥漿厚度較小，此時(shí)骨料之間的粘結(jié)性變?nèi)?，水泥混凝土?qiáng)度降低；同時(shí)基體的孔隙率增大，透水系數(shù)增大。因此，集漿體積比是透水混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)控制強(qiáng)度和透水系數(shù)的關(guān)鍵因素。
表中顯示，水膠比對(duì)再生骨料透水混凝土的強(qiáng)度影響相對(duì)較小，隨著水膠比的增大，基體的強(qiáng)度先增大后減小，混凝土的合理水膠比范圍在0.32～0.40。透水混凝土本身的多孔結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其干燥速度較快，保水能力較差。在水泥水化初期，水灰比較小，缺乏足夠的水分參與水泥的水化過(guò)程，水泥石強(qiáng)度發(fā)展較慢，混凝土強(qiáng)度較低；水膠比增大，水泥中的礦物順利進(jìn)行水化反應(yīng)，基體中水化產(chǎn)物數(shù)量增加，混凝土的強(qiáng)度較高；當(dāng)水膠比繼續(xù)增大時(shí)，基體中的多余水分增大引起混凝土孔隙率增大，強(qiáng)度降低。相對(duì)于集漿體積比，水膠比對(duì)混凝土的強(qiáng)度和透水系數(shù)的影響程度較小。
硅灰的微小顆粒加入到混凝土中起到潤(rùn)滑作用，對(duì)新拌混凝土來(lái)說(shuō)，改善其和易性，減少泌水和流漿，使混凝土成型更加致密，改善其孔隙率和透水性能。同時(shí)，硅灰中含有活性CaO和活性SiO2，能夠在水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2的堿性激發(fā)作用下發(fā)生二次水化反應(yīng)，改善水泥石的水化產(chǎn)物組成，影響透水混凝土的強(qiáng)度。摻入硅灰后，由于二次水化反應(yīng)，使混凝土的水化進(jìn)程變慢，同時(shí)透水混凝土的大孔隙結(jié)構(gòu)不利于保水，提供硅灰進(jìn)一步反應(yīng)。因此硅灰作為火山灰活性材料對(duì)混凝土的強(qiáng)度改善作用并不明顯。因此，綜合考慮混凝土力學(xué)性能和透水性能，粉煤灰的摻量可以控制在5%左右，既不致于導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低過(guò)多也能較有效地改善透水混凝土的工作性。
2.2 透水混凝土的透水性
研究表明，透水混凝土的孔隙率與強(qiáng)度和透水系數(shù)有較大的相關(guān)性[9]，將以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到圖1、圖2、圖3孔隙率和透水混凝土抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和透水系數(shù)之間的變化規(guī)律。
通過(guò)數(shù)據(jù)回歸可知，透水性混凝土強(qiáng)度、透水系數(shù)與孔隙率間呈顯著的線性關(guān)系，孔隙率增大，混凝土抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度降低，透水系數(shù)提高。
強(qiáng)度和透水系數(shù)是生態(tài)透水混凝土的兩個(gè)重要指標(biāo)，配合比設(shè)計(jì)時(shí)需要控制再生骨料的用量和孔隙率的設(shè)定，使配制的透水混凝土同時(shí)滿足非承重路面強(qiáng)度和城市路面透水性的要求。設(shè)孔隙率為X，透水混凝土的透水系數(shù)為Y，給出了混凝土透水系數(shù)與孔隙率的回歸方程。
圖1 孔隙率與混凝土抗壓強(qiáng)度關(guān)系
圖2 孔隙率與透水系數(shù)關(guān)系
圖3 孔隙率與混凝土抗折強(qiáng)度關(guān)系
Y=1.08X-7.189
根據(jù)本研究的試驗(yàn)結(jié)果，擬合出透水系數(shù)與孔隙率之間的定量關(guān)系式，如圖2所示，相關(guān)系數(shù)R2擬合度可達(dá)0.82。圖1和圖3也給出了孔隙率與強(qiáng)度之間的定量關(guān)系式，因此如果能夠保證再生骨料和水泥漿體的質(zhì)量，可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)透水混凝土透水系數(shù)和強(qiáng)度的預(yù)測(cè)，為再生骨料在透水性路面的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。
3 結(jié)論
1) 各因素對(duì)透水系數(shù)的影響效果為：集漿體積比>硅灰摻量>新舊骨料比>水膠比，硅灰摻量、新舊骨料比、水膠比對(duì)透水系數(shù)的影響差異較小。
2) 各因素對(duì)抗折強(qiáng)度的影響效果為：集漿體積比>硅灰摻量>水膠比>新舊骨料比。
3) 各因素對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響效果為：集漿體積比>新舊骨料比>硅灰摻量>水膠比，水膠比和硅灰摻量對(duì)抗壓強(qiáng)度影響差異較小。
4) 透水性混凝土強(qiáng)度、透水系數(shù)與孔隙率間呈顯著的線性關(guān)系。孔隙率增大，混凝土抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度降低，透水系數(shù)提高。
5) 在本試驗(yàn)條件下最佳配合比為：集漿體積比1.7，水膠比0.32，粉煤灰摻量5%，舊骨料∶新骨料為85∶15。此時(shí)對(duì)應(yīng)的透水系數(shù)分別為：8.74、7.66、9.72、5.20 mm/s，具有較好的透水性能。
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