不同膠凝體、骨料對透水混凝土的透水系數(shù)和抗壓強度的影響①

劉寧寧，陳征征

(宿州學(xué)院資源與土木工程學(xué)院,安徽 宿州 234000)

0 引 言

由于現(xiàn)在城市路面普遍由透水性不好的一些混凝土鋪設(shè)而成，由此產(chǎn)生了各種生活與環(huán)境問題，所以需要對此領(lǐng)域做進一步研究從而解決現(xiàn)有問題。由于路面透水性不好而造成的生活問題，透水混凝土目前是該領(lǐng)域的最優(yōu)解。按性能分，透水混凝土分為多個類型，分別應(yīng)用于生活中的各個方面，從透混凝土的組成成分和配合比研究了透水混凝土的性能。國內(nèi)對此也得到了一些研究成果，劉明樂[1]研究結(jié)果表明在中等大小粒徑境況下參雜一些粒徑較小的顆粒時，透水混凝土的整體性能處于最佳狀態(tài);劉軍[2]分析研究了透水混凝土每個水灰比情況下，混凝土的整體性能數(shù)值，從而得出性能與水灰比之間存在的關(guān)系；孫宏友[3]不僅得出了關(guān)于影響透水混凝土性能的主次因素，也得出了最佳配合比；黃國陽[4]得出了透水混凝土整體性能最佳時，水灰比與骨料的范圍取值；陳代果[5]結(jié)果表明:利用體積法配制出混凝土的實際孔隙率與所設(shè)計的孔隙率差別不大；透水性能由孔隙率所決定的，隨著孔隙率的上升，透水性能逐漸增大，力學(xué)性能隨之減下；隨著水灰比的增加，透水性能逐漸減小，力學(xué)性能先曾后減，在0.31達到最佳值；凌天清[6]得到了影響透水混凝土整體性能的主次因素分別是空隙率(主要取決于骨料粒徑)、其次是骨料的級配分布、與水灰比的關(guān)系最小。本文以膠凝材料、骨料和水灰比為主，不加入其它通過試驗、分析數(shù)據(jù)，研究了透水混凝土的性能與膠凝體和骨料以及水灰比的影響。

1 試 驗

1.1 原材料

骨料分為下表三種，物理參數(shù)如下表表1：

表1 骨料物理性能一覽表

膠凝材料分為“南海牌”PO.42.5 的水泥和樹脂，物理性能如下表表2、表3：

表2 水泥性能一覽表

表3 樹脂物理性質(zhì)一覽表

1.2 配合比

1.2.1 水泥膠凝透水混凝土配合比設(shè)計

采用體積法進行配合比設(shè)計，將水灰比作為變量 ，將水灰比的大小控制在0.25-0.40之間，計算出透水混凝土的其它物質(zhì)含量，計算出的配合比如下表表4所示：

表4 每立方米透水混凝土配合比

1.2.2 樹脂膠凝透水混凝土配合比設(shè)計

本實驗采取試配的方式，將樹脂作為膠凝體的混凝土配置成——樹脂可以均勻覆蓋在骨料接觸面即可，同時保證其它材料用量保證不變，配合比如下表5所示：

表5 每立方米透水混凝土試配配合比

1.3 試驗方案

1.3.1 試件制作與養(yǎng)護

試件制作與養(yǎng)護如下圖圖1所示：

1.3.2 抗壓性能試驗

抗壓性能試驗要點如下圖圖2所示：

圖1 試件制作與養(yǎng)護流程圖

圖2 抗壓性能試驗流程圖

1.3.3 透水混凝土系數(shù)試驗

本文的滲透系數(shù)測量方法參照標(biāo)準(zhǔn) JC/T 945-2005，使用規(guī)范所要求的變水頭法進行測量。

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 試驗結(jié)果

表6 水泥膠凝時不同水灰比時情況下透水混凝土的透水系數(shù)和抗壓強度

表7 在不同膠凝材料情況下不同骨料時透水混凝土的透水系數(shù)和抗壓強度

圖3 不同水灰比與透水系數(shù)的關(guān)系

圖4 不同水灰比與抗壓強度的關(guān)系

2.2 結(jié)果分析

由圖3、圖4可知，混凝土的整體性能都因水灰比的上調(diào)而下降。這是因為水灰比增大導(dǎo)致了膠凝體變多，堵塞了孔隙率，使其變小，進而影響了透水系數(shù)；并且由于混凝土的強度主要來源于骨料，水灰比的增大，減小了骨料的用量，就導(dǎo)致了整體強度的降低。

圖5 不同骨料類型與混凝土透水系數(shù)的關(guān)系

由圖5可知：

(1)當(dāng)膠凝材料相同時，輕質(zhì)骨料的透水性能最好，次之是高強陶粒，最差的是碎石。其中的原因主要是因為透水性能主要取決于孔隙率，而孔隙率取決于骨料粒徑，因為實驗中粒徑的選取大小排序是：輕質(zhì)陶粒、高強陶粒、碎石，所以出現(xiàn)了這種試驗結(jié)果；

(2)樹脂膠結(jié)比水泥膠結(jié)的透水性能好。這是因為孔隙率直接控制著透水系數(shù)，水泥不僅存在與骨料表面，還可以填充骨粒間的間隙但是樹脂因其是有機物所具備的流動性，并且骨顆粒之間的縫隙不存在樹脂膠凝劑；

圖6 不同骨料類型與混凝土抗壓強度的關(guān)系

由圖6可知：

(1)當(dāng)膠結(jié)材料相同時，高強陶粒作為骨料的抗壓強度最高，次之是碎石，最后是輕質(zhì)陶粒，其中的主要原因是當(dāng)混凝土的膠結(jié)材料相同時，混凝土的力學(xué)性能主要是骨料提供，骨料的力學(xué)性能就直接決定了混凝土的力學(xué)性能，而實驗中所采用的骨料強度從強到弱依次是：高強陶粒、碎石、輕質(zhì)陶粒，所以才產(chǎn)生了這種試驗結(jié)果；

(2)當(dāng)骨料相同時，水泥膠結(jié)的試件力學(xué)性能明顯比樹脂膠結(jié)而成的試件高，這是因為水泥經(jīng)過28d凝固后,水泥本身就具有一定的抗壓性能，由此增加了透水混凝土的抗壓強度。

3 結(jié) 論

1、當(dāng)膠凝材料是水泥時，混凝土的整體性能都因水灰比的上調(diào)而下降；

2、當(dāng)其他材料相同時，與樹脂作為膠凝材料相比，水泥作為膠凝材料時，透水性能較差，但力學(xué)性能較好；

3、當(dāng)使用同一種材料作為膠凝體時，高強陶粒作為骨料時，力學(xué)性能最佳，次之是碎石骨料，最差的是輕質(zhì)陶粒；

4、當(dāng)使用同一種材料作為膠凝體時，輕質(zhì)陶粒作為骨料時，透水性能最好，隨之是高強陶粒，然后是碎石骨料；

5、對于透水系數(shù)和抗壓強度，輕質(zhì)骨料強度非常小，而透水性能非常好，所以對于抗壓強度要求不高而透水性能要求很高的地方可使用輕質(zhì)陶粒作為骨料，例如排水暗溝的填充。