成型方式和砂率對透水混凝土性能的影響

成型方式和砂率對透水混凝土性能的影響

0無砂透水混凝土的成型由于透水混凝土具有透水性、滲透性和低質(zhì)量的特點，它被廣泛應用于綠色混凝土、透水性路面材料、水工建筑物和排水系統(tǒng)的反濾層。隨著環(huán)境問題日益得到人們重視，透水性混凝土材料的特殊功能越來越引起人們的興趣。通常透水混凝土不摻細骨料，由膠凝材料、粗骨料、外加劑和水按一定的比例拌和而成，稱為無砂透水混凝土。由于沒有細骨料，混凝土幾乎沒有流動性，骨料間主要靠水泥漿黏結，因此成型方式對透水混凝土性能影響很大。并且無砂混凝土堆積不夠緊密，在保證一定透水性情況下其強度通常較低。本文通過試驗，分析了成型方式對透水混凝土試塊的影響，確定了合適的成型方式。并摻入適量的細骨料，在保證透水的基礎上，提高了透水混凝土的強度，分析了砂率與透水混凝土性能的關系。1充填膠結充填材料透水性混凝土可以看作由三部分組成，即粗骨料形成的骨架、水泥漿體形成的膠結層及它們之間的孔隙。按照密實程度的不同，透水性混凝土可以用以下五種模型來表示，如表1所示。當透水性混凝土處于第二類小孔狀態(tài)時是比較理想的，此時水泥凈漿或加入少量細骨料的砂漿薄層包裹在粗骨料表面，作為骨料之間的膠結層，形成骨架———孔隙結構。作為骨架的粗骨料和作為膠結薄層的水泥漿緊密相連，它們之間的孔隙也是連通的，此時的透水性混凝土具有較好的透水性，也可以得到相對較高的強度。當處于密實或毛細孔狀態(tài)時，接近于普通混凝土，具有較高強度，但是沒有形成可以透水的孔隙；當處于第一類小孔狀態(tài)時，雖然形成了孔隙，但是由于孔隙不連通，也不能有很好的透水性；而當處于大孔狀態(tài)時，由于膠結材料太少且不連續(xù)而不能有較好的強度。當透水性混凝土受到力作用時，主要通過粗骨料之間的膠結點傳力，由于水泥膠結層很薄，水泥凝膠體和粗骨料界面之間的膠結面積很小，因此破壞時主要是骨料顆粒之間的連接點破壞，從而使混凝土散裂，失去強度。2試驗總結2.1粗骨料、細骨料和外加劑膠凝材料采用北京水泥有限公司生產(chǎn)的P·O42.5級水泥，28d抗壓強度52.1MPa，粗骨料采用懷來10～20mm的碎石，細骨料采用懷來中砂，外加劑采用成城外加劑有限公司生產(chǎn)的CC-8復合防凍劑，拌和及養(yǎng)護的水使用自來水。2.2配合比設計原則透水混凝土的配合比設計到目前為止仍無成熟的計算方法，根據(jù)透水混凝土所要求孔隙率和結構特征，可以認為1m3混凝土的外觀體積有骨料堆積而成。因此，配合比設計的原則是將骨料顆粒表面用一層薄水泥漿包裹，并將骨料顆?；ハ囵そY起來，形成一個整體，具有一定的強度，而不需要將骨料之間的孔隙填充密實。1m3透水混凝土的質(zhì)量應為骨料的緊密堆積密度和單位立方米水泥用量及水用量之和，大約在1600～2100kg的范圍內(nèi)。根據(jù)這個原則，可以確定透水混凝土的配合比。2.3混凝土養(yǎng)護試驗試件尺寸為100mm×100mm×100mm，按普通混凝土試驗規(guī)程，成型后24h拆模，在標準條件下養(yǎng)護至28d齡期進行試驗。2.4滲透系數(shù)透水系數(shù)利用簡易的透水性測定裝置，采用變水位測定法，如圖1所示。2.5孔絡電阻率孔隙率是材料自然體積內(nèi)孔隙體積所占的比例，試驗中用排水法測定。3試驗過程和結果分析3.1機械振搗試塊的制作根據(jù)經(jīng)驗值，水灰比是0.3左右時，透水混凝土的強度和透水系數(shù)達到比較好的結合點，所以試驗中采用0.3的水灰比，以相同的水泥用量、外加劑摻量和骨膠比為基礎設計配合比，通過四種不同的成型方式制作試塊，試驗數(shù)據(jù)如表2所示。從外觀看，手工插搗制作的試塊均勻性較好，但密實度差；機械振搗的試塊比較密實，但下部的漿體比上部多，振搗時間越長，下部漿體越多。從以上數(shù)據(jù)可以看出，機械振搗時間越長，孔隙率越小，堆積越緊密，強度越高，但孔隙率越小，透水系數(shù)越??；比較3#成型方式和4#成型方式，用3#方式做的試塊，強度和透水系數(shù)有比較好的結合點，用4#方式做的試塊，強度增加很少，但透水系數(shù)降低很多，這是因為振搗時間過長，水泥漿大多沉積在下部，而上部則只是粗骨料堆積在一起，缺少膠結，所以強度和透水性都受到了不利影響。3.2砂率對混凝土透水系數(shù)的影響以0.3的水灰比，相同的水泥用量、外加劑摻量為基礎，設計配合比。試驗中采用相同的成型方式（手工插搗10次機械振搗10s），試驗數(shù)據(jù)如表3所示。表3中的數(shù)據(jù)顯示加入30kg砂，砂率為2.1%時，對混凝土的強度和透水系數(shù)影響不大，但加入50kg砂，砂率為3.4%時，混凝土的強度和透水系數(shù)都有顯著變化。當加入100kg砂時，混凝土內(nèi)部的大部分孔隙處于密實或毛細孔狀態(tài)，接近于普通混凝土，雖具有較高強度，但是幾乎沒有形成可以透水的孔隙，處于第一類小孔狀態(tài)。從上述試驗結果得出砂率與透水混凝土強度、透水系數(shù)和孔隙率的關系，增加砂率，透水混凝土的強度增加，透水系數(shù)和孔隙率降低，并且砂率為3.4%和6.9%時，透水混凝土的強度和透水系數(shù)有顯著的變化，見圖2～4。4振搗成型試樣(1）通過試驗分析，不同成型方式，透水混凝土強度、透水系數(shù)和孔隙率也不相同，手工插搗成型的試塊上下層較均勻，但堆積松散；機械振搗成型的試塊堆積緊密，但漿體容易在下部沉積。通過手工插搗和振搗相結合，強度和透水系數(shù)有較好的結合點。(2）通常透水混凝土中沒有細骨料，透水性