粘土磚再生骨料透水混凝土的透水及保水性研究

張 璐 賈 男

(1.貴州大學土木工程學院，貴州 貴陽 550025)

粘土磚再生骨料透水混凝土的透水及保水性研究

張 璐1賈 男

(1.貴州大學土木工程學院，貴州 貴陽 550025)

利用粘土磚再生骨料開發(fā)保水性透水混凝土，對磚骨料不同摻量下的透水混凝土進行了對比分析，研究了該因素對透水、保水性能的影響，得出了一些有價值的結論。

廢棄粘土磚，透水混凝土，保水性，抗凍性

由于歷史原因，在我國城鎮(zhèn)化建設過程中產(chǎn)生大量建筑廢料，給環(huán)境帶來了污染，而其中廢棄粘土磚在建筑垃圾中占有相當?shù)谋戎豙1，2]。將廢棄粘土磚變廢為寶，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。目前，廢棄粘土磚主要用作粗骨料生產(chǎn)耐熱混凝土、輕集料混凝土、鋪路塊料等，但是，用廢棄粘土磚開發(fā)保水性透水混凝土的研究甚少。在制作該種透水混凝土的攪拌過程中，摻入少量發(fā)泡劑和硫酸鈉。發(fā)泡劑在水泥漿體中產(chǎn)生大量氣泡；硫酸鈉作消泡形成大量微孔，為水分進出膠結層提供通道。該類透水混凝土宜作路面材料，其磚骨料在雨季吸收并保持水分，熱季再散發(fā)水分，能有效調節(jié)地表溫度和濕度，緩解城市“熱島效應”，是一種新型、綠色環(huán)保材料。

1 原材料及試驗方法

原材料、透水混凝土配合比等參數(shù)同文獻[3]，即以水泥、粗骨料、自來水、發(fā)泡劑、硫酸鈉為原料。其中水泥采用拉法基P.O42.5R硅酸鹽水泥，粗骨料由碎石和磚骨料按不同比例混合而成，發(fā)泡劑采用蛋白質類發(fā)泡劑。依據(jù)經(jīng)驗公式法進行配合比設計。設計強度為10 MPa，管理水平取25%，搗實成型，水灰比W/C=0.35，硫酸鈉摻量取水泥質量的2%，發(fā)泡劑經(jīng)過機械發(fā)泡后的摻量約為水泥體積的20%。

2 透水系數(shù)、保水量測試方法

透水系數(shù)測試參照楊靜設計的滲透儀[4]測透水系數(shù)。透水儀為兩端開口的有機玻璃方框，尺寸為10 cm×10 cm×45 cm，滲透儀正面刻有刻度。透水系數(shù)計算公式如下：

(1)

其中，H為水位下降高度，本裝置取38 cm；Δt為水位下降H高度所用時間，s。每個試塊測5次Δt，去掉最高、最低值后求平均值代上式。

保水量測試參照《使用再生材料開發(fā)保水性混凝土塊》[5]的方法，計算公式如下：

(2)

每組3個試塊，將試塊浸入15 ℃～25 ℃的清水中浸泡24 h后取出，然后將試件放入封閉的塑料容器內(如圖1所示)。容器高度不大于混凝土塊高度的3倍，長度不大于混凝土塊的2倍，墊塊高度不超過5 mm。在15 ℃～30 ℃的室溫下，靜置30 min使其蒸發(fā)水分，用剪下的濕布擦去能見的水分后，立刻測量試件的質量，即濕潤質量。將試件放入溫度(105±5)℃的干燥機內，將試件干燥至固定質量后，再在常溫中測量試件冷卻后的質量，得到試件的絕對干燥質量。

3 結果分析

1)水泥膠結層。水泥膠結層包裹住磚骨料，只有膠結層具有足夠數(shù)量的連通孔隙，水分才能被磚骨料吸收并保持水分。待透水混凝土成型28 d后，用光學顯微鏡觀察粗骨料表面包裹的膠結層發(fā)現(xiàn)，水泥膠結層有大量微孔，且絕大部分微孔直徑都在50 μm以內，存在相互連通的孔隙(見圖2)。

2)透水系數(shù)。如圖3所示，當摻量低于80%時，透水系數(shù)隨摻量增加而減小，摻量大于80%后透水系數(shù)隨摻量增加而增加。各摻量下，10～15級配下透水系數(shù)為2.2 cm/s～3.7 cm/s，5～10級配下透水系數(shù)為2.1 cm/s～2.8 cm/s，10～15級配的透水系數(shù)大于5～10級配，但是摻磚骨料之后透水系數(shù)均比未摻磚骨料時的透水系數(shù)小。

透水系數(shù)主要由內部的連通與半連通孔隙(即有效孔隙)決定。磚骨料具有強度低、多片層及易剝離的特性，在攪拌中會發(fā)生部分崩離分裂，產(chǎn)生的裂片與剩下的碎石以及完整的磚骨料混合，產(chǎn)生局部的連續(xù)多重級配效果，增加了混凝土的致密性，繼而減少混凝土內部連通孔隙，降低透水混凝土的透水系數(shù)。所以，磚骨料對透水混凝土的透水性不利。

3)保水量。如圖4所示，隨著磚骨料摻量增加，透水混凝土保水量有著明顯的增長趨勢；5～10級配的透水混凝土保水量比10～15級配的要大，這是因為骨料顆粒越小，膠結層的比表面積越大，水分進入骨料的通道越多造成的；10～15級配的透水混凝土，摻量為100%時的保水量是0%時的2.8倍，接近0.2 g/cm3；5～10級配的透水混凝土，摻量為100%時的保水量是0%時的2.3倍，接近0.18 g/cm3。

由分析可知，磚骨料開發(fā)的透水混凝土大大增強其保水性能，磚骨料可以利用自身的吸水、保水能力鎖住水分，在雨天吸水并儲存水分，熱天便蒸發(fā)骨料內的水分，調節(jié)地表溫度和濕度，是一種新型、環(huán)保綠色材料。

4 試驗結論

本文用粘土磚再生骨料開發(fā)保水性透水混凝土，并對磚骨料不同摻量下的性能進行了對比試驗。研究發(fā)現(xiàn)：1)加入少量發(fā)泡劑、硫酸鈉，使透水混凝土膠結層產(chǎn)生大量50 μm以下的微孔，是透水混凝土具有吸水、保水功能的關鍵因素。2)磚骨料摻量由0%增大到80%時，透水系數(shù)呈下降趨勢，摻量由80%增大到100%時，透水系數(shù)呈增大趨勢，總體來講，磚骨料對透水混凝土的透水性不利。但是，透水混凝土的透水系數(shù)依然較高，透水性依然良好。3)磚骨料所占比例越大，透水混凝土的保水性越好，保水量在0.1 g/cm3～0.2 g/cm3之間。

[1] 張孟雄,張學良,王衛(wèi)秋,等.建筑垃圾磚的開發(fā)及應用[J].磚瓦世界,2006(8):19-21.

[2] 苗毓恩,王羅春.舊建筑物拆除中廢舊磚瓦的資源化途徑[J].上海電力學院學報,2009,25(6):579-582.

[3] 張 璐,胡 松.粘土磚再生骨料開發(fā)保水性透水混凝土的強度分析[J].山東工業(yè)技術,2014(10):29-30.

[4] 鄭木蓮.多孔混凝土的滲透系數(shù)及測試方法[J].交通運輸工程學報,2006,6(4):41- 46.

[5] 朱先進.使用再生材料開發(fā)保水性混凝土塊[EB/OL].http://www.cctrpofun.com/news1.asp id=277,2009-11-24/2013-10-11.

Experimental study on the water staining and water penetration property of clay brick renewable aggregat permeable concrete

ZHANG Lu1JIA Nan

(1.TheCollegeofCivilEngineeringofGuizhouUniversity,Guiyang550025,China)

This paper used clay brick recycled aggregate development of porous and permeable retention concrete, analyzed and compared the porous concrete of brick aggregate with different quantities, researched the influence of this factor to porous and permeable retention, obtained some valuable results.

waste clay brick, porous concrete, permeable retention, frost resistance

1009-6825(2014)30-0134-02

2014-08-19

張 璐(1990- )，女，在讀碩士； 賈 男(1988- )，男

TU528

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