張清旭仲秀麗

（江蘇科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院 鎮(zhèn)江 212003）

多孔海綿水泥混凝土性能研究

張清旭1仲秀麗2

（江蘇科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院 鎮(zhèn)江 212003）

為研究海綿摻量對多孔混凝土性能的影響，采用水泥、硅灰、9.5mm粗骨料和4.5mm海綿，配制了海綿含量分別為0、0.15%、0.20%和0.25%的多孔海綿水泥混凝土混合料，壓實成型試件后，進行了抗壓強度、保水能力以及抗凍性能實驗。試驗結(jié)果表明：摻入海綿對試件強度無明顯影響，抗壓強度最大值可以達到32.8 MPa。當海綿含量為0.2% 時，保水能力最強。由于內(nèi)部存在水分，海綿水泥混凝土在凍融后強度會有所下降，但不明顯。

道路工程；海綿水泥混凝土；抗凍性；強度；蒸發(fā)；降溫

0 引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，生活環(huán)境日益受到人們的關(guān)注。氣候變暖，是一個全球性的重大問題。城市規(guī)模的迅速擴大，導(dǎo)致城市相對于郊區(qū)溫度過高，從而形成“熱島效應(yīng)”[1]。探索新型路面，改善這種局面亟不可待。與普通多孔水泥混凝土相比，多孔海綿水泥混凝土的保水性能有所提高，具有更好的路用價值。

1 原材料

所用原材料[2]主要包括水泥、硅灰、粗骨料和具有吸水能力的海綿?；炷林泄杌覔搅坎灰颂呋蛱?，一般摻量為5%～10%，本實驗加5%即可。粗骨料粒徑9.5mm左右，海綿粒徑4.5mm左右。

2 實驗方案

2.1試驗方案

⑴配合比設(shè)計[3]

（2）試塊拌制[4]

1、粗骨料和水泥硅灰等先干拌均勻；

2、加水拌合均勻、時間約90s；

3、海綿先濕潤再加入拌合好的混合料中，拌合均勻，時間約60s；

4、海綿摻量為0，0.15%，0.2%，0.25%等等,為海綿質(zhì)量占水泥、硅灰、骨料等質(zhì)量的百分比；

5、每種海綿摻量做一組，一組為三塊，摻海綿的多孔混凝土試件尺寸為直徑為10cm、高度為5cm的圓柱體，不摻海綿的普通多孔混凝土尺寸為邊長15cm的立方體；

3 試驗結(jié)果與分析

根據(jù)研究方案，試驗結(jié)果包括多孔海綿水泥混凝土的保水能力、抗壓強度、抗凍性以及抗?jié)B性。

3.1保水能力

多孔海綿水泥混凝土區(qū)別于普通水泥混凝土的重要特征是具備較強的保水能力。保水能力評價試驗[5]是將直徑10cm高度5 cm的圓柱形試件在標準環(huán)境下養(yǎng)護28d后，放在室外自然風干1 h，浸水1分鐘后，放入烘箱內(nèi)，烘箱溫度分別為40℃、60℃和80℃。每隔半小時測一次，稱取烘干后試件的質(zhì)量。飽水試件質(zhì)量與烘干試件質(zhì)量之差越小，保水能力越好。圖1為不同海綿含量下海綿水泥混凝土的保水能力。

由圖1可以看出，海綿含量0.2%時試件保水性最好。當多孔海綿水泥混凝土試件中海綿含量較少時，海綿以松散狀態(tài)儲存在粗集料形成的空隙中，海綿中有足夠的孔隙容納并儲存吸收的水分。隨著海綿含量的增加，多孔海綿水泥混凝土試件中的空隙恰好被海綿顆粒填滿，且海綿沒有受到擠壓，此時保水性達到最佳。當海綿含量繼續(xù)增加后，由于試件中空隙的空間有限，此時海綿顆粒受到擠壓，孔隙體積減小，保水能力受到限制。所以，當海綿含量添加到0.2%再繼續(xù)增加時，試件的保水性反而會隨著海綿含量的增加而減弱。

3.2抗壓強度

抗壓強度是路面材料基本強度指標，抗壓強度[6]參照規(guī)范中相關(guān)試驗方法進行。圖2為海綿摻量為0.2%的多孔海綿水泥混凝土和普通混凝土抗壓強度的比較情況。

由圖2可以看出，摻入海綿對試件強度無明顯影響，抗壓強度最大值可以達到32.8 MPa。海綿顆粒分布在粗集料形成的空隙之間，此時混凝土強度主要受粗集料顆粒嵌擠作用控制，所以加入海綿后強度變化不大。

3.3抗凍性

海綿水泥混凝土具有較強的保水功能，冬季時水分進入材料后可能會造成凍融損壞。試驗[6]中將海綿含量不同的水泥混凝土試件養(yǎng)護28d，然后用塑料保鮮膜嚴密包裹放入凍融機進行凍融循環(huán)，凍融條件為-18℃條件下凍16h，放入25℃室溫中8h為1個循環(huán)，凍融5次。在凍融后測試試件抗壓強度。圖3為抗凍試驗結(jié)果。

由圖3可以看出，由于內(nèi)部存在水分，多孔海綿水泥混凝土在凍融后強度會有所下降，但不明顯。通?；炷敛牧系膬龊εc其水分含量有密切關(guān)系，水結(jié)冰時體積膨脹，海綿水泥混凝土凍融后的強度損失與不同海綿含量時的保水能力有關(guān)。雖然多孔海綿水泥混凝土有較強的保水能力，但由于粗集料骨架形成了體積較大的孔隙，水分不會完全充滿孔隙。海綿具有較高彈性，為水分結(jié)冰體積膨脹時產(chǎn)生的內(nèi)力釋放提供了一定空間，所以凍融損壞沒有預(yù)想的那么明顯。

3.4抗?jié)B性

抗?jié)B試件尺寸為邊長160mm立方體和直徑與高皆為160mm圓柱的組合體，以6個為1組，試件成型后24h拆模，刷去兩端面水泥漿膜，然后送入標準養(yǎng)護室養(yǎng)護。養(yǎng)護至28d進行試驗。

混凝土抗?jié)B性能試驗[7]按下列步驟進行：

①試件養(yǎng)護至試驗前1天取出，將表面晾干，然后在其側(cè)面涂一層熔化的石蠟，隨即將試件連同試件套裝在程控抗?jié)B儀上進行試驗；

②試驗從水壓為0Mpa開始。以后每隔8h增加水壓0.1Mpa，隨時注意觀察試件端面的滲水情況；

③當6個試件中有3個試件端面呈有滲水現(xiàn)象時，即可停止試驗，記下當時的水壓；

混凝土的抗?jié)B等級以每組6個試件中4個試件未出現(xiàn)滲水時的最大水壓力計算，其計算式為：P=10H-1，式中P-抗?jié)B等級；H-6個試件中3個滲水時的水壓力（MPa）。

試驗時，上限值設(shè)定為1.0MPa，在45h時、下限值0.6MPa時出水，試驗結(jié)束后試件內(nèi)壓強0.22MPa。根據(jù)公式，算得試件抗?jié)B等級為5級。

4 結(jié)語

(1)與未加入海綿的水泥混凝土相比，摻入海綿對試件抗壓強度沒有明顯影響。

(2)隨著海綿含量增加，多孔海綿水泥混凝土的保水能力逐漸增強。當達到0. 20%后保水能力下降。

(3)加入海綿后混凝土的抗?jié)B性能略微降低，達到預(yù)期目標，為5級。

(4)由于內(nèi)部存在水分，凍融條件下海綿水泥混凝土強度會有所下降，但降低幅度不明顯，冬季寒冷地區(qū)應(yīng)慎重選用。

[1]封江紅.關(guān)注城市熱島效應(yīng)[J].南方國土資源.2003

[2]胡力群,沙愛民,張沙沙.振動壓實無砂多孔混凝土組成設(shè)計方法 [J].交 通運 輸 工 程 學(xué) 報,2012,12(2):1-9.

[3]董雨明,韓森,郝培文.路用多孔水泥混凝土配合比設(shè)計方法研究 [J]. 中外公路.2004,(1).86-89

[4]馬玉芳.路用多孔水泥混凝土室內(nèi)成型方法研究[J].公路,2007.12:176—181

[5]桂霓編譯.保水性路面的施工及性能研究[J].道路建設(shè).日本.2003.(9).5-9

[6]陳瑜,張起森,高英力.路面面層用多孔水泥混凝土力學(xué)性能試驗 [J].中 國公 路 學(xué) 報,2010,23(2):18-24.

[7]陳聰,楊林德.地下結(jié)構(gòu)混凝土滲透特性試驗研究[J].巖土力學(xué),2011,32(8):2380-2385

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