王仁科大連港口設(shè)計(jì)研究院有限公司 遼寧 大連 116001
正文:
透水性混凝土本身空隙較大,在城市地表溫度、城市地標(biāo)濕度調(diào)節(jié)上具備顯著的優(yōu)點(diǎn)。目前國內(nèi)外學(xué)生對透水性混凝土均進(jìn)行了深入研究,為改善透水性混凝土力學(xué)性能提供了文獻(xiàn)支撐。本文以為試驗(yàn)的形式,分析透水性混凝土設(shè)計(jì)及性能,詳細(xì)分析如下。
本實(shí)驗(yàn)選擇32.5級普通硅酸鹽水泥、9.5-16粒徑石灰?guī)r碎石、4.75-16混合粒徑石灰?guī)r碎石、4.75-9.5小粒徑石灰?guī)r碎石、普通自來水。
考察不同強(qiáng)度水灰比、骨灰比對透水性混凝土強(qiáng)度的影響。水灰比配合比為0.30、0.32、0.34,骨灰比為3.6、4.0、4.4。本文主要選擇三種不同的骨料配合比方式,探討骨料粒徑與透水性混凝土的關(guān)系。
試件規(guī)格為:100mm×100mm×100mm,為正方體試件,主要應(yīng)用在抗壓強(qiáng)度與透水性測試。
選擇插搗工藝,開展三層插搗,第一層為試件1/3模具位置,連續(xù)插搗15次;第二次為試件2/3模具位置,連續(xù)插搗20次;第三次為試件滿高位置,連續(xù)插搗25次。在試件成型24h后進(jìn)行編號拆模,溫度控制在18℃-22℃,濕度控制在90.0%以上,在此環(huán)境下養(yǎng)護(hù)28d。
參照GB/T50081-2002標(biāo)準(zhǔn)開展測試,使用液壓式萬能壓力機(jī)加壓,加載速度為0.5MPa/s-0.8MPa/s,對每組試塊樣本實(shí)施受壓承載力試驗(yàn),取三個(gè)試件結(jié)果平均是,以此作為抗壓強(qiáng)度數(shù)值。
從高度為20cm的方形套筒上端邊緣進(jìn)行注水,水流通過截面為z,試塊滲透水流入下端盛水容器。在注水階段需要強(qiáng)化水流量控制,促使水頭高度維持在10cm,避免水側(cè)漏受到影響。使用石蠟密封,保障水流區(qū)域,T為單位時(shí)間,V為體積水量,K為透水系數(shù)。
透水性實(shí)驗(yàn)裝置,具備加快速度方便、測試精準(zhǔn)性強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢,與其他測試試件相比,實(shí)用性更強(qiáng),可為實(shí)驗(yàn)開展奠定基礎(chǔ)。在測試階段不需要刻意維護(hù),兩人配合即可完成試驗(yàn)。裝置本身為不銹鋼整體,為可拆卸形式,可保障密封性與可靠性。
下表1為水灰比為3.60時(shí)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),通過分析下表數(shù)據(jù)可得知,水灰比為0.30-0.34階段,開展透水性混凝土強(qiáng)度、透水性實(shí)驗(yàn),可得知隨著水灰比增加,透水性混凝土的抗壓強(qiáng)度與透水性也會(huì)增加。若水灰比過小,無法有效包裹骨料顆粒表面,會(huì)降低顆粒粘結(jié)力,進(jìn)而降低透水性混凝土抗壓強(qiáng)度。通過增加水灰比,可提升水泥漿液的流動(dòng)性,保障骨料均勻包裹,以此實(shí)現(xiàn)透水性混凝土強(qiáng)度的提升。
表1 水灰比對透水性混凝土性能的影響
下表2為水灰比0.30得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),隨著水灰比數(shù)值的不斷變化,會(huì)增加骨灰比,使得抗壓強(qiáng)度減少,透水系數(shù)增加。因此,透水性混凝土抗壓強(qiáng)度會(huì)受到骨料、水泥漿體粘粘強(qiáng)度的影響,導(dǎo)致水泥漿體抗壓強(qiáng)度與界面厚度受到影響。
表2 骨灰比對透水性混凝土性能的影響
水泥漿體抗壓強(qiáng)度由水灰比決定,若水灰比數(shù)值確定,隨著水泥量的增加,會(huì)增加骨料的包裹強(qiáng)度、水泥漿液的厚度,使得粘結(jié)數(shù)量增加,進(jìn)而導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度提升。另外,隨著水泥用量的增加,會(huì)減小水泥孔隙率,進(jìn)而導(dǎo)致透水性混凝土的透水系數(shù)降低。
下表3為0.34水灰比獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),若水灰比與骨灰比保持不變,透水性混凝土抗壓強(qiáng)度與骨料粒徑成反比。若骨料粒徑為混合粒徑,透水性混凝土抗壓強(qiáng)度高于單一和料粒徑透水性混凝土抗壓強(qiáng)度。透水系數(shù)與骨料粒徑成正比,混合粒徑透水系數(shù)低于單一骨料粒徑透水系數(shù)。
表3 料級配對透水性混凝土性能的影響
基于上表數(shù)據(jù)得知,骨料粒徑越小,單位體積內(nèi)骨料顆粒接觸點(diǎn)越多,形成的骨架余越密,膠結(jié)面積越大,可實(shí)現(xiàn)透水性混凝土整體強(qiáng)度的提升,此階段透水系數(shù)與骨料密集度成反比。筆者認(rèn)為,混合骨料粒徑混凝土形成的節(jié)點(diǎn)比小粒徑骨料節(jié)點(diǎn)更密集,可實(shí)現(xiàn)透水性混凝土抗壓強(qiáng)度的提升,減少透水性混凝土透水系數(shù)。
通過深入研究水灰比、骨料配比、骨灰比等配備的抗壓強(qiáng)度與透水性,開展正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),獲得下表4數(shù)據(jù)。
表4 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析
通過整合表1、表4數(shù)據(jù),開展深入分析得到以下結(jié)論。
第一單位體積水泥用量會(huì)影響透水性混凝土性能,降低其透水系數(shù)、抗壓強(qiáng)度,對水灰比、骨料顆粒影響次之。
第二,透水性混凝土與單位體積水泥用量成反比,隨著水泥用量的增加,會(huì)導(dǎo)致透水性混凝土性能降低。力學(xué)性能與單位體積水泥用量或水灰比成反比。
第三,最佳透水系數(shù)為4A,最佳抗壓強(qiáng)度為7C。通過對比兩個(gè)最佳配合比,可保障透水性混凝土的力學(xué)性能與透水性能。筆者建議,透水性混凝土設(shè)計(jì)配合比分別為:水灰比0.32,粒徑9.5-16,骨灰比為3.60。