多孔高強(qiáng)生態(tài)型透水性混凝土的配制

多孔高強(qiáng)生態(tài)型透水性混凝土的配制本文采用石英石作為集料，通過改變成型壓力、減水劑和礦物細(xì)摻料的摻量研究多孔高強(qiáng)透水性混凝土的配制條件。并從集料、水泥石和界面過渡區(qū)強(qiáng)度等方面初步探討了透水性混凝土的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。通過研究，可配得28天抗壓強(qiáng)度為36.3MPa，透水系數(shù)為2.06mm/s的性能優(yōu)良的多孔透水性混凝土。0前言材料的宏觀行為取決于材料的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。透水性混凝土所使用的主要原材料和普通混凝土的一樣，也是水泥和集料。硬化的混凝土由水泥石、界面過渡區(qū)和集料三個(gè)重要環(huán)節(jié)組成[1]。混凝土的性質(zhì)取決于上述三個(gè)環(huán)節(jié)各自的性質(zhì)及其相互間的關(guān)系和整體的均勻性。在普通混凝土中界面過渡區(qū)的性質(zhì)對(duì)混凝土的性質(zhì)起著決定性的作用，但是界面過渡區(qū)的性質(zhì)又受水泥石和集料性質(zhì)的支配，而其中水泥石又是起主導(dǎo)作用?；炷恋奈⒂^結(jié)構(gòu)研究的主要對(duì)象是混凝土中的水泥石和界面過渡區(qū)。透水性混凝土的特點(diǎn)是具有大量連通的孔隙，它的結(jié)構(gòu)和性能與普通的混凝土有所不同。透水性混凝土的強(qiáng)度也同樣受集料的強(qiáng)度、水泥石的強(qiáng)度和界面過渡區(qū)強(qiáng)度三個(gè)方面的強(qiáng)度的影響，至于哪一個(gè)因素影響較大，各自對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)有多大，目前為止還沒有定論，本文采用石英石配制高強(qiáng)透水性混凝土，圍繞石英石為集料從宏觀和微觀兩方面探討透水性混凝土的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。1試驗(yàn)研究1.1原材料(1)水泥42.5MPa普通硅酸鹽水泥；(2)集料采用0.6mm～9.5mm的石英石,其粒徑見表1；(3)硅灰（SF：silicafume）比表面積為2536m2.kg-1；(4)粉煤灰（FA：flyash）取自火力發(fā)電廠的二級(jí)灰，比表面積為591m2.kg-1；(5)外加劑蜜胺脂類高效減水劑。1.2試件制備及養(yǎng)護(hù)先將原料按設(shè)計(jì)配比稱量，先將稱好的水泥和集料預(yù)先混合攪拌，然后加入一定量的水，攪拌均勻后再加入減水劑和余下的水（如果摻入礦物細(xì)摻料，則先將水泥和礦物細(xì)摻料混合均勻，其余的步驟相同），將混合好的料稱量入鋼模，加壓成型，閉模養(yǎng)護(hù)24小時(shí)后拆模，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)至7天或28天齡期。1.3性能測(cè)試（1）抗壓強(qiáng)度按照J(rèn)C446-2000測(cè)定試件的抗壓強(qiáng)度。結(jié)果以5個(gè)試件的護(hù)壓強(qiáng)度的平均值表示。（2）透水系數(shù)透水速度是反映透水性混凝土透水效果的定量參數(shù)，用透水系數(shù)來表征，本文采用參照資料[2]制作的簡(jiǎn)易透水儀（圖略）。測(cè)量前，首先將溶化成泥狀的蠟糊在試件的四周，將透水儀套在試件的上面，然后用蠟封住透水儀與試件之間的接縫。測(cè)量時(shí)，向透水儀中加水至一定的高度后，停止加水。測(cè)量時(shí)當(dāng)水面降至刻度為160mm時(shí)開始計(jì)時(shí)，至刻度0mm為止。透水系數(shù)的計(jì)算方法為：V=H÷△T式中：V—透水系數(shù)，mm/s；H—水位下降的高度，160mm；T—水位從160mm下降至0mm的時(shí)間（單位為秒s）；2試驗(yàn)結(jié)果與分析本實(shí)驗(yàn)采用的經(jīng)破碎的石英石多呈正方形，表面干凈無粉塵，吸水量極少。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，用石英石配制透水性混凝土，振動(dòng)成型時(shí)，水泥漿體比用卵石作集料更易流淌到底部，工藝很難控制，因此采用壓制成型更適宜。2.1集料粒徑的影響集料為石英石，以三個(gè)粒徑范圍進(jìn)行試驗(yàn)，成型壓力2.5MPa，外加劑為蜜胺脂高效減水劑，摻量為水泥的0.35%，結(jié)果見表2。Ｃ1類透水性混凝土的28天抗壓強(qiáng)度為24.3MPa,Ｃ2類透水性混凝土的28天抗壓強(qiáng)度為18.7Mpa。說明單粒級(jí)集料配制透水性混凝土?xí)r，粒徑越小強(qiáng)度越高。當(dāng)然這個(gè)結(jié)論已經(jīng)被很多研究者證明，但強(qiáng)度和透水系數(shù)的具體數(shù)據(jù)卻各不相同[3]。在本實(shí)驗(yàn)條件下，用2.36～4.75mm石英石配制的透水性混凝土的28天抗壓強(qiáng)度為25.3MP，透水系數(shù)為3.12mm/s，取得了較好的效果。Ｃ3透水性混凝土的28天抗壓強(qiáng)度為21.4MPa，透水系數(shù)為3.96mm/s,可見在Ⅲ類石英石中摻入一定量的Ⅰ類石英石對(duì)提高強(qiáng)度能起到一定的作用，而且透水系數(shù)仍比較大。因此，配制高強(qiáng)透水性混凝土的集料粒徑為2.36～4.75mm較為合適，如果強(qiáng)度要求稍低可以考慮用1.18～2.36mm集料與4.75～9.5mm的集料復(fù)配。2.2減水劑摻入量的影響在普通混凝土中摻入減水劑能降低水灰比，提高強(qiáng)度，在透水性混凝土中摻入減水劑也能起到減水和增強(qiáng)的效果。為了確定減水劑的最佳摻量，本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了四個(gè)摻量的試驗(yàn)。試驗(yàn)配比及結(jié)果見表3：注：G/C=3.5，成型壓力為1.5MP結(jié)果表明，減水劑摻量從0.35%增加到0.70%時(shí)，28天抗壓強(qiáng)度增大，當(dāng)減水劑的摻量再增大時(shí)，強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。當(dāng)減水劑的摻量增加時(shí)，28天透水系數(shù)稍有增大。說明了透水性混凝土中摻入減水劑能夠提高混凝土的抗壓強(qiáng)度和透水系數(shù)，不過如果摻量大于0.70%時(shí)，透水性混凝土的強(qiáng)度開始下降，所以減水劑的摻量為0.70%比較合適。2.3成型壓力的影響固定減水劑的摻量為0.70%，通過改變成型壓力來研究其對(duì)透水性混凝土性能的影響。原料配比及結(jié)果見表４。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，集料采用Ⅱ類石英石，成型壓力為2.5MPa，減水劑摻入量為0.70%時(shí)配制出的透水性混凝土的抗壓強(qiáng)度可達(dá)26.7MPa，透水系數(shù)達(dá)2.42mm/s?？梢姡尚蛪毫?.5MPa較適合。盡管成型壓力為3.5MP時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度達(dá)到28.4MP，但孔隙率和透水性系數(shù)很低，透水性較差。從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，水灰比、減水劑摻量、集料粒徑和成型壓力共同作用會(huì)直接影響到透水性混凝土的堆積密度，從而影響其強(qiáng)度的發(fā)揮和透水性。如果水灰比合適，水泥漿體的稠度正好能使混凝土的新拌混合物的流動(dòng)性較好而漿體又不會(huì)從間隙流淌，這樣才能保證集料表面水泥漿體具有一定的厚度；集料的粒徑小，透水性混凝土內(nèi)部具有較多的接觸點(diǎn)，在承受外部壓力時(shí)，分?jǐn)偟礁鼽c(diǎn)的壓力就小，結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度就比較大。當(dāng)然，當(dāng)粒徑過小時(shí)，用于透水的通道就非常小，透水系數(shù)就會(huì)大大降低。適宜的成型壓力能使集料堆積緊密而透水通道不被破壞。2.4礦物細(xì)摻料的影響為了提高透水性混凝土的使用性和使用壽命，在保證透水性混凝土具有一定透水性的前提下，混凝土應(yīng)該具有較高的抗壓強(qiáng)度。為了從微觀上改善水泥石強(qiáng)度和過渡區(qū)的強(qiáng)度，下面通過在混凝土中摻入礦物細(xì)摻料（粉煤灰F、硅灰S）來研究它們對(duì)透水性混凝土性能的影響，成型壓力為2.5ＭＰ。細(xì)粉料配比及結(jié)果見表５。表中只列出了各礦物細(xì)摻料的最佳摻量，結(jié)果表明，摻入硅灰和粉煤灰均取得了較好的效果，其中摻入5%硅灰和混合粉（15%粉煤灰+5%硅灰）兩個(gè)試樣的透水性混凝土綜合性能更好些，28天透水系數(shù)為2.38mm/s和2.06,抗壓強(qiáng)度達(dá)到34.2Mpa和36.3MPa。由此可見，礦物細(xì)摻料的加入可明顯改善水泥石的強(qiáng)度和過渡區(qū)的強(qiáng)度也大大提高了透水性混凝土的整體強(qiáng)度，并且能夠使透水系數(shù)下降較小。以上的研究結(jié)果表明，集料的粒徑、減水劑摻入量、成型壓力和礦物細(xì)摻料對(duì)高強(qiáng)多孔透水性混凝土的強(qiáng)度和透水性有很大的影響，尤其是成型壓力和礦物細(xì)摻料，合適的壓力改善了試樣內(nèi)部實(shí)體部分結(jié)構(gòu)的致密度，礦物細(xì)摻料的加入生成較多對(duì)強(qiáng)度有較大貢獻(xiàn)的水化Ｃ—Ｓ－Ｈ凝膠，在提高實(shí)體強(qiáng)度同時(shí)也提高了集料與水泥石界面的接觸強(qiáng)度。3結(jié)論1.配制高強(qiáng)透水性混凝土采用石英石作為集料粒徑為2.36～4.75mm較為