巖質(zhì)邊坡綠色高性能再生混凝土配合比設(shè)計(jì)

甘靜艷 甘靜宇

（1.浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 紹興 312000；2.廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530000）

1 前言

綠色高性能再生混凝土具備綠色環(huán)保、可再生等特點(diǎn)，適于動(dòng)植物生長(zhǎng)，具有美化環(huán)境景觀、調(diào)節(jié)生態(tài)平衡的功能。因此，綜合分析巖質(zhì)邊坡地帶綠色高性能再生混凝土的配比設(shè)計(jì)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 巖質(zhì)邊坡地帶綠色高性能再生混凝土的主要類型

2.1 巖質(zhì)邊坡透水類型混凝土

巖質(zhì)邊坡透水類型混凝土屬于大孔、多連通孔隙的一種混凝土，內(nèi)含外加劑、粗骨料、膠凝材料等，參照相應(yīng)比例經(jīng)拌和制備完成。巖質(zhì)邊坡透水類型混凝土的配比設(shè)計(jì)，應(yīng)結(jié)合大孔混凝土配比設(shè)計(jì)手段。在水泥材料方面，為滿足混凝土自身強(qiáng)度的需求，應(yīng)選擇強(qiáng)度等級(jí)在42.5MPa以上的水泥材料，以確保維持最佳用水量。適當(dāng)增加水泥用量，可確保增加骨料周邊水泥的漿膜層實(shí)際厚度及稠度，提升混凝土自身的強(qiáng)度。但過(guò)多使用水泥材料，隨著漿體增加會(huì)降低孔隙率及透水特性。所以，巖質(zhì)邊坡透水類型混凝土的配比設(shè)計(jì)中，水泥用量應(yīng)以320～460kg/m3為宜。在減水劑及石子材料方面，巖質(zhì)邊坡透水類型混凝土所用的減水劑，應(yīng)優(yōu)選樹(shù)脂系的減水劑；石子應(yīng)選擇10～20ml或者是5～10ml碎石。在水灰比方面，巖質(zhì)邊坡透水類型混凝土透水系數(shù)通常要比巖質(zhì)邊坡植被綠化類型混凝土高一些，水灰比通常設(shè)定在0.25～4.45之間。確定巖質(zhì)邊坡透水類型混凝土配比設(shè)計(jì)方案期間，應(yīng)著重考慮巖質(zhì)邊坡透水類型混凝土?xí)軓?qiáng)度與透水系數(shù)雙向影響，增加透水系數(shù)，強(qiáng)度必然下降，增加強(qiáng)度，透水系數(shù)必然縮小。對(duì)此，在巖質(zhì)邊坡透水類型混凝土配比設(shè)計(jì)期間，務(wù)必確保其透水性與強(qiáng)度性維持統(tǒng)一狀態(tài)。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)研究確定，巖質(zhì)邊坡透水類型混凝土配比為：10～12kg減水劑、115～135kg水、400～430kg水泥、1 975～2 127kg/m3密度、＞ 50 抗凍融的循環(huán)次數(shù)、≥24%孔隙率、≥4.0mm/s透水系數(shù)。巖質(zhì)邊坡透水類型混凝土，適用于巖質(zhì)護(hù)岸、護(hù)堤等邊坡工程項(xiàng)目，可以讓雨水快速滲透至地表中，并還原為地下水，及時(shí)補(bǔ)充地下水，維持土壤的濕度，為巖質(zhì)邊坡周邊土壤的微生物及地表植物提供優(yōu)質(zhì)生存環(huán)境，擴(kuò)大透氣、透水面積，緩解降雨時(shí)對(duì)巖質(zhì)邊坡造成排水負(fù)擔(dān)，維持生態(tài)與地下水位的平衡狀態(tài)，其護(hù)坡效果較為突出。

2.2 巖質(zhì)邊坡植被綠化類型混凝土

巖質(zhì)邊坡植被綠化類型混凝土設(shè)計(jì)的水泥層面，將硫鋁酸鹽低堿度、火山灰、礦渣、硅酸鹽及普通硅酸鹽等水泥混合在一起，制成1∶10水泥漿，以廣泛試紙測(cè)定pH值，測(cè)定結(jié)果顯示為：硫鋁酸鹽低堿度類型水泥pH值=8.9～10、火山灰類型水泥pH值=10.3～11.3、礦渣類型水泥pH值=11.2～12.3、硅酸鹽類型水泥pH值=13～14.3、普通硅酸鹽類型水泥pH值=12.5～13.4,故硫鋁酸鹽低堿度為首選水泥材料類型。以保證強(qiáng)度條件為基礎(chǔ)，盡可能減少水泥實(shí)際用量，因?yàn)?，水泥用量越大，pH值越大，摻入粉煤灰可以減少水泥用量。試驗(yàn)分析表明，粉煤灰實(shí)際摻合量在65%～70%作用的混凝土，28dpH值能夠降低到11.50，90dpH值能夠降低至9.0～10.5，能夠滿足多孔和低堿度方面的要求。巖質(zhì)邊坡植被綠化類型混凝土設(shè)計(jì)的石子層面，單一粒徑與人工碎石有較大石子孔隙率，對(duì)透水十分有利，邊坡防護(hù)作用較為突出。在強(qiáng)度方面，粗骨料因互相接觸形成雙凹的粘結(jié)面，水泥漿越厚，黏結(jié)點(diǎn)越多，黏結(jié)越牢固，強(qiáng)度越高。因巖質(zhì)邊坡植被綠化類型混凝土在強(qiáng)度方面無(wú)特殊的要求，所以，只需與透水性維持統(tǒng)一。經(jīng)多次試驗(yàn)得出，10～20mm、5～10mm為碎石最佳級(jí)配，可滿足于巖質(zhì)邊坡植被綠化類型混凝土配比對(duì)透水性與強(qiáng)度維持統(tǒng)一的要求。巖質(zhì)邊坡植被綠化類型混凝土自身透水系數(shù)和強(qiáng)度的關(guān)系曲線示意圖，如圖1所示。在減水劑層面：巖質(zhì)邊坡植被綠化類型混凝土中，減水劑的作用表現(xiàn)為對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)的調(diào)整作用。處于同等孔隙率條件時(shí)，減少用水量，以提升混凝土強(qiáng)度。JHJ11減水劑用量，以骨料與水泥不離析、水泥可包裹好骨料的狀態(tài)為佳。樹(shù)脂類型減水劑為20%～33%減少率、蔡系的減水劑為11%～22%減少率、木質(zhì)系的減水劑為8%～12%減少率。綜合考量分析后，決定選用樹(shù)脂類型的減水劑。關(guān)于水灰比，一定程度上會(huì)對(duì)混凝土自身強(qiáng)度和透水性產(chǎn)生直接影響。水灰比過(guò)小，漿體過(guò)稠，水泥漿無(wú)法均勻包裹骨料顆粒，難以實(shí)現(xiàn)正常成型，混凝土自身強(qiáng)度難以得到保證；水泥漿過(guò)厚，孔洞會(huì)產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，透水性會(huì)下降；水灰比過(guò)大，則漿體過(guò)稀，流動(dòng)性較大，水泥漿自骨料顆粒滴落，以至于黏結(jié)水泥量減少，骨料相互間的黏結(jié)面積縮小，缺少均勻的混凝土組織，影響混凝土自身強(qiáng)度與透水性，不利于邊坡防護(hù)。通常情況下，巖質(zhì)邊坡植被綠化類型混凝土水灰比是0.2～0.4。具體配比設(shè)計(jì)中，要根據(jù)以往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，判斷和分析該水灰比是否適宜。水泥漿均勻包裹骨料顆粒的表面，無(wú)水泥漿時(shí)，顆?？删S持光澤性，表明此水灰比實(shí)用；反之，需及時(shí)調(diào)整。經(jīng)試驗(yàn)最終確定巖質(zhì)邊坡植被綠化類型混凝土配比設(shè)計(jì)方案為：8～10kg減水劑、90～132kg水、330～400kg水泥、1 828～2 040kg/m3密度、＞ 50抗凍融的循環(huán)次數(shù)、21%～28%孔隙率、31～50mm/s透水系數(shù)。巖質(zhì)邊坡植被綠化類型混凝土屬于固堤、固土、固沙類材料，適用于巖質(zhì)邊坡兩側(cè)護(hù)坡，不僅護(hù)坡效果相對(duì)良好，還可以對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境起到良好的平衡作用。

圖1 巖質(zhì)邊坡植被綠化類型混凝土自身透水系數(shù)與強(qiáng)度的關(guān)系曲線示意圖

3 配比設(shè)計(jì)實(shí)踐

3.1 材料選定

巖質(zhì)邊坡地帶綠色高性能再生混凝土配比設(shè)計(jì)當(dāng)中，水泥選擇加勒比生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的42.5水泥材料，礦粉為S95，砂為Ⅱ類機(jī)制河砂材料，碎石為5～25mm和25mm再生碎石。水選擇當(dāng)?shù)睾铀?jīng)檢測(cè)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，外加劑選擇聚羧酸SIKI 10J40減水劑。

3.2 配比設(shè)計(jì)

巖質(zhì)邊坡地帶綠色高性能再生混凝土配比設(shè)計(jì)需滿足混凝土的耐久性、強(qiáng)度、和易性等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在水膠比層面，選擇容重2 250kg/m3，水泥材料為礦粉60%∶40%；機(jī)制砂為50%∶50%河砂；再生骨料為465∶465，實(shí)際用水量為190kg/m3；外加劑的摻合料約為2.6%。試驗(yàn)水膠的比例為0.36、0.40、0.44、0.48、0.52、0.60期間混凝土狀態(tài)及強(qiáng)度。若再生的粗骨料及水量一定，則強(qiáng)度會(huì)伴隨水膠比的降低而逐漸升高，相較于普通混凝土，其強(qiáng)度增長(zhǎng)的規(guī)律幾乎一致。伴隨水膠比逐漸縮小，混凝土工作性能相對(duì)良好。由于膠凝材料逐漸增多，極易黏附于骨料的表面，再生骨料短時(shí)間內(nèi)吸水率會(huì)逐漸減小，提高混凝土自身工作性能。集漿比小幅度變化，集料表面潤(rùn)滑作用會(huì)較為明顯，漿體逐漸增多，提升混凝土自身各項(xiàng)特性。在不同再生的粗骨料代替量層面，選擇400kg/m3膠凝材料，水泥材料為礦粉60%∶40%；機(jī)制砂為50%∶50%河砂；再生骨料為465∶465，實(shí)際用水量為190kg/m3；外加劑的摻合料約為2.8%。天然及再生的粗骨料之間比例分別為：0%∶100%、20%∶80%、40%∶60%、50%∶50%、60%∶40%、80%∶20%、100%∶0%，進(jìn)行試拌。巖質(zhì)邊坡地帶綠色高性能再生粗骨料代替率分別為100%、80%、60%、50%、40%、20%、0% 時(shí)， 再生混凝土28d強(qiáng)度參數(shù)分別是46.8MPa、45.3MPa、44.7MPa、44.4MPa、44MPa、43.2MPa、43.3MPa。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，巖質(zhì)邊坡透水類型混凝土、巖質(zhì)邊坡植被綠化類型混凝土是巖質(zhì)邊坡地帶綠色高性能再生混凝土的主要類型。對(duì)于巖質(zhì)邊坡地帶綠色高性能再生混凝土的配比設(shè)計(jì)，需要廣大設(shè)計(jì)研究人員結(jié)合項(xiàng)目具體情況和要求周密分析，設(shè)定巖質(zhì)邊坡地帶綠色高性能再生混凝土最佳配比，以確保巖質(zhì)邊坡地帶綠色高性能再生混凝土在護(hù)坡工程中有效發(fā)揮作用。