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】 《商品混凝土》 2017年第5期P44-46頁(yè)
【分 類 號(hào)】 TU528
【分類導(dǎo)航】 工業(yè)技術(shù)->建筑科學(xué)->建筑材料->非金屬材料->混凝土及混凝土制品
【關(guān) 鍵 字】 透水混凝土 配合比 尺寸效應(yīng) 力學(xué)性能
【摘 要】 根據(jù)透水混凝土的結(jié)構(gòu)特征，本文對(duì)其配制參數(shù)和配合比計(jì)算方法進(jìn)行了研究，驗(yàn)證了以總孔隙率為第一設(shè)計(jì)參數(shù)，抗壓強(qiáng)度為第二參數(shù)的配合比設(shè)計(jì)方法。試驗(yàn)證明：采用該方法制備的透水混凝土具有良好的透水性和強(qiáng)度，基本能夠達(dá)到最初的設(shè)計(jì)要求。研究了骨料粒徑、孔隙率和尺寸效應(yīng)對(duì)透水混凝土力學(xué)性能的影響，為透水混凝土工程應(yīng)用提供技術(shù)支持。
隨著城市化進(jìn)程的加快，人們對(duì)城市環(huán)境和舒適度的要求越來(lái)越高，作為生態(tài)環(huán)境友好型混凝土之一的透水混凝土也逐漸成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)之一[1]。與傳統(tǒng)混凝土相比，透水混凝土最大的特點(diǎn)是具有大量的連通孔隙，具有非常好的透氣性和透水性，將這種混凝土用于廣場(chǎng)、人行道路的鋪設(shè)，既能擴(kuò)大城市的透水、透氣面積，增加行人、行車的舒適性和安全性，又能減少交通噪聲，對(duì)調(diào)節(jié)城市空氣的溫度和濕度、維持地下土壤的水位和生態(tài)平衡具有重要作用。透水混凝土的配合比設(shè)計(jì)及施工工藝與普通混凝土不同，就其工程應(yīng)用而言，要求既要有足夠的強(qiáng)度，又要有良好的透水性。透水混凝土的研究和應(yīng)用，始于 50 年代初，但由于其抗折、抗壓強(qiáng)度較低，會(huì)在工程應(yīng)用中出現(xiàn)各種問(wèn)題，如承載能力差，粗骨料之間粘結(jié)力小，抗凍融性能以及孔穴堵塞等問(wèn)題，致使透水混凝土的大面積應(yīng)用還需做大量工作。
本文驗(yàn)證了以總孔隙率為第一設(shè)計(jì)參數(shù)，抗壓強(qiáng)度為第二參數(shù)的配合比設(shè)計(jì)方法[2-3]，研究了孔隙率與透水混凝土力學(xué)性能之間的關(guān)系。
1 原材料與試驗(yàn)方法
1.1 原材料
（1）本試驗(yàn)采用鉆牌 P·O42.5 水泥，需水量比和細(xì)度分別為 90% 和 8% 的Ⅰ級(jí)粉煤灰。
（2）4.75～9.5mm、9.5～19.0mm 單粒級(jí)石灰?guī)r碎石，性能指標(biāo)如表 1 所示，采用減水率 33% 的聚羧酸減水劑。
表 1 單粒徑碎石性能指標(biāo)
（3）砂：天然河砂，Ⅱ區(qū)粗砂，性能指標(biāo)見(jiàn)表 2。
表 2 天然砂性能指標(biāo)
（4）拌合水：自來(lái)水。
1.2 試驗(yàn)方法
（1）根據(jù)透水混凝土的結(jié)構(gòu)特征，本文試驗(yàn)將采用重慶大學(xué)王智教授等人提出的以總孔隙率為第一設(shè)計(jì)參數(shù)，抗壓強(qiáng)度為第二參數(shù)的配合比設(shè)計(jì)方法。同時(shí)本試驗(yàn)采用人工壓制成型，確定水灰比為 0.35。由此計(jì)算出的不同孔隙率的透水混凝土配合比如表 3 所示。
（2）測(cè)試兩種粒徑不同孔隙率的透水混凝土 28 天抗折、抗壓強(qiáng)度及劈裂強(qiáng)度[4]，分析比較骨料粒徑和孔隙率對(duì)透水混凝土力學(xué)性能的影響。
（3）對(duì)不同孔隙率（5%，10%，20%）、不同骨料粒徑（4.75～9.5mm，9.5～19.0mm）的透水混凝土 100mm、150mm 和 200mm 立方試塊尺寸效應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)研究。分析其中某一變量對(duì)透水混凝土力學(xué)性質(zhì)的影響以及試件尺寸引起的力學(xué)性能的變化。
表 3 不同目標(biāo)孔隙率透水混凝土配合比
2 試驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1 實(shí)測(cè)孔隙率與目標(biāo)孔隙率對(duì)比
透水混凝土的透水性大小取決于有效孔隙率的大小，本試驗(yàn)中所測(cè)得的孔隙率均為有效孔隙率，即為實(shí)測(cè)孔隙率。為了檢測(cè)本實(shí)驗(yàn)中配合比設(shè)計(jì)方法的可行性，以及骨料粒徑對(duì)孔隙率的影響。取 w/c=0.35，目標(biāo)孔隙率為 5%、10%、20% 進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)。如表 4 所示。
表 4 透水混凝土實(shí)測(cè)孔隙率
從表 4 可以看出：目標(biāo)孔隙率為 5% 和 10% 配制的透水混凝土，實(shí)測(cè)孔隙率與目標(biāo)孔隙率很接近。但目標(biāo)孔隙率為20%，實(shí)測(cè)為 15%，相差較大，所以將孔隙率 15% 作為之后數(shù)據(jù)分析。
2.2 透水混凝土透水性展示
圖 1 是兩種不同粒徑骨料，孔隙率為 15% 的透水性展示，由圖可以看出，透水混凝土透水性能很好，水從不同孔道流出，在混凝土表面沒(méi)有積水。
2.3 孔隙率與骨料粒徑及 28 天力學(xué)強(qiáng)度的關(guān)系
不同骨料粒徑配制的不同孔隙率的透水混凝土 28 天抗折、抗壓強(qiáng)度分別如圖 2、圖 3 所示，由圖可以看出，無(wú)論對(duì)于哪種粒徑配制的透水混凝土，隨著目標(biāo)孔隙率的增大，透水混凝土 28 天抗折、抗壓強(qiáng)度隨之下降。
對(duì)于粒徑 4.75～9.5mm 骨料配制的透水混凝土，當(dāng)孔隙率由 5% 增加到 10% 時(shí)，混凝土 28 天抗折強(qiáng)度下降 26%，抗壓強(qiáng)度下降 32%；當(dāng)孔隙率由 10% 增加到 20% 時(shí)，混凝土 28 天抗折強(qiáng)度下降 21%，抗壓強(qiáng)度下降 51%。對(duì)于粒徑 9.5～19mm 骨料配制的透水混凝土，當(dāng)孔隙率由 5% 增加到 10% 時(shí)，混凝土 28 天抗折強(qiáng)度下降 57%，抗壓強(qiáng)度下降46%；當(dāng)孔隙率由 10% 增加到 20% 時(shí)，混凝土 28 天抗折強(qiáng)度下降 10%，抗壓強(qiáng)度下降 14%。
圖 1 透水性展示
對(duì)于小粒徑的骨料而言，水泥與骨料膠結(jié)面強(qiáng)度起關(guān)鍵性作用，隨著孔隙率的增加，水泥用量減少，膠結(jié)能力下降，混凝土強(qiáng)度下降。對(duì)于大粒徑骨料配制的透水混凝土，當(dāng)孔隙率由 10% 增加到 20% 時(shí)，混凝土 28 天抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度變化不大，這是由于當(dāng)孔隙率較大時(shí)，骨料強(qiáng)度對(duì)混凝土強(qiáng)度也會(huì)產(chǎn)生影響。
圖 2 28 天抗折強(qiáng)度與骨料粒徑及孔隙率的關(guān)系
圖 3 28 天抗壓強(qiáng)度與骨料粒徑及孔隙率的關(guān)系
2.4 尺寸效應(yīng)對(duì)透水混凝土力學(xué)性能的影響
粒徑為 4.75～9.5mm 和 9.5～19mm 骨料配制的不同尺寸、不同孔隙率的透水混凝土 28 天立方抗壓強(qiáng)度分別如圖4、圖 5 所示。粒徑為 4.75～9.5mm 和 9.5～19mm 骨料配制的不同尺寸、不同孔隙率的透水混凝土 28 天劈裂強(qiáng)度如圖6、圖 7 所示。
對(duì)于粒徑為 4.75～9.5mm 配制的透水混凝土，隨著尺寸的增大，混凝土立方抗壓強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。對(duì)于孔隙率為 5%、10%、20% 的透水混凝土，當(dāng)尺寸由 100mm 增加到150mm 時(shí)，其立方抗壓強(qiáng)度略有所下降，但當(dāng)尺寸增加到200mm 時(shí)，透水混凝土立方強(qiáng)度下降 20% 左右。對(duì)于粒徑為9.5～19mm 配制的透水混凝土，當(dāng)孔隙率為 5% 時(shí)，隨著尺寸的增大，混凝土強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。當(dāng)尺寸由 100mm 增加到150mm 時(shí)，其立方抗壓強(qiáng)度下降 20%，當(dāng)尺寸由 150mm 增加到 200mm 時(shí)，透水混凝土立方強(qiáng)度也下降 20% 左右。當(dāng)孔隙率為 10%、20% 時(shí)，隨著尺寸的增大，混凝土強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，但下降幅度不大。
圖 4 （4.75～9.5mm）抗壓強(qiáng)度與試件尺寸的關(guān)系
圖 5 （9.5～19.5mm）抗壓強(qiáng)度與試件尺寸的關(guān)系
圖 6 （4.75～9.5mm）劈裂強(qiáng)度與試件尺寸的關(guān)系
可以看出對(duì)于小粒徑骨料配制的透水混凝土，尺寸效應(yīng)對(duì)不同孔隙率的混凝土強(qiáng)度均有較明顯的影響，對(duì)于大粒徑骨料，尺寸效應(yīng)對(duì)低孔隙率的混凝土強(qiáng)度影響較大。
無(wú)論對(duì)于哪種粒徑配制的透水混凝土，隨著尺寸的增大，混凝土劈裂強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。對(duì)于粒徑為 4.75～9.5mm配制的孔隙率為 5% 的透水混凝土，當(dāng)尺寸由 100mm 增加為200mm 時(shí)，其劈裂強(qiáng)度下降 33%，對(duì)于孔隙率為 20% 的透水混凝土，當(dāng)尺寸由 100mm 增加為 200mm 時(shí)，其劈裂強(qiáng)度下降 26%。對(duì)于粒徑為 9.5～19mm 配制的孔隙率為 5% 的透水混凝土，當(dāng)尺寸由 100mm 增加為 200mm 時(shí)，其劈裂強(qiáng)度下降 38%，對(duì)于孔隙率為 20% 的透水混凝土，當(dāng)尺寸由 100mm增加為 200mm 時(shí)，其劈裂強(qiáng)度下降 72%。由此可以看出尺寸效應(yīng)對(duì)大粒徑骨料配制的大孔隙率透水混凝土劈裂強(qiáng)度影響更大。
圖 7 （9.5～19.5mm）劈裂強(qiáng)度與試件尺寸的關(guān)系
3 結(jié)論
（1）根據(jù)以總孔隙率為第一設(shè)計(jì)參數(shù)，抗壓強(qiáng)度為第二參數(shù)的配合比設(shè)計(jì)方法獲得的實(shí)測(cè)孔隙率與目標(biāo)孔隙率基本一致，說(shuō)明了本試驗(yàn)采用的配合比設(shè)計(jì)方法的合理性。
（2）無(wú)論對(duì)于哪種粒徑配制的透水混凝土，隨著目標(biāo)孔隙率的增大，透水混凝土 28 天抗折、抗壓強(qiáng)度隨之下降。對(duì)于小粒徑的骨料而言，水泥與骨料膠結(jié)面強(qiáng)度起關(guān)鍵性作用，隨著孔隙率的增加，水泥用量減少，膠結(jié)能力下降，混凝土強(qiáng)度下降。對(duì)于大粒徑骨料配制的透水混凝土。
（3）隨著尺寸的增大，透水混凝土立方抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。小粒徑骨料配制的透水混凝土，尺寸效應(yīng)對(duì)不同孔隙率的混凝土強(qiáng)度均有較明顯的影響，對(duì)于大粒徑骨料，尺寸效應(yīng)對(duì)低孔隙率的混凝土強(qiáng)度影響較大。
參考文獻(xiàn)：
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