(西昌學(xué)院 土木與水利工程學(xué)院 四川 西昌 615000)

一、引言

透水混凝土是一種具有大量連通孔隙的蜂窩狀混凝土，具備良好地透氣透水、吸聲降噪等特性，能有效改善城市熱島效應(yīng)、城市內(nèi)澇、降低路面噪聲。近年來(lái)，在公園步道、自行車道、停車場(chǎng)以及網(wǎng)球場(chǎng)等受壓較小的路面得到了廣泛應(yīng)用。為進(jìn)一步提高透水混凝土的綜合性能，使其廣泛應(yīng)用于更多的領(lǐng)域，許多學(xué)者進(jìn)行了大量研究，有研究表明，以粉煤灰作為礦物摻合料添加于混凝土中，可替代部分水泥，減少水泥用量，并有效改善混凝土綜合性能。本文在前人的研究基礎(chǔ)上，分別采用外摻法和內(nèi)摻法添加粉煤灰，以此研究粉煤灰的不同添加方式對(duì)透水混凝土透水系數(shù)和抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律，為制備優(yōu)良透水混凝土提供參考。

二、試驗(yàn)材料及方法

試驗(yàn)采用P.O42.5R水泥、粉煤灰、5～10mm碎石、水及聚羧酸高效減水劑為主要原材料，水膠比為0.2，目標(biāo)空隙率為21%。1m3透水混凝土中水泥：水：粗骨料=473kg：96.3kg：1410kg，減水劑為4.73kg，以此配合比為基礎(chǔ)，分別采用外摻法和內(nèi)摻法添加粉煤灰。外摻法是在保持水泥用量不變的情況下，分別添加水泥質(zhì)量2%、4%、6%、8%、10%的粉煤灰(為避免目標(biāo)空隙率發(fā)生較大變化，添加量控制在10%以內(nèi))；內(nèi)摻法是在保持水膠比不變的情況下，分別添加膠凝材料質(zhì)量2%、4%、6%、8%、10%、15%和20%的粉煤灰，等量替代水泥。攪拌工藝采用一次性投料機(jī)械攪拌2.5min；成型工藝為機(jī)械振搗成型15s；自然狀態(tài)下水中養(yǎng)護(hù)28d。采用NELD-PC376透水系數(shù)測(cè)定儀測(cè)試透水系數(shù)，萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試抗壓強(qiáng)度。

三、試驗(yàn)結(jié)果及分析

(一)透水系數(shù)

圖1為分別采用外摻法和內(nèi)摻法添加粉煤灰所得試塊的透水系數(shù)變化曲線。由圖可知，兩種添加方式對(duì)透水混凝土的透水系數(shù)產(chǎn)生了相似的影響規(guī)律，均隨著粉煤灰添加量的增加，透水系數(shù)先增大后降低。采用外摻法時(shí)，當(dāng)粉煤灰添加量為水泥質(zhì)量8 %時(shí)，透水系數(shù)達(dá)到最大，為22.14 mm/s；采用內(nèi)摻法時(shí)，當(dāng)粉煤灰添加量為膠凝材料質(zhì)量15%時(shí)，透水系數(shù)達(dá)到最大，為25.03 mm/s。這可能是因?yàn)椴徽摬捎猛鈸椒ㄟ€是內(nèi)摻法，粉煤灰的適量添加，均可使透水混凝土中的漿體變得更粘稠，在振搗成型過程中漿體越不容易從粗骨料表面脫落而堵塞部分空隙，因此透水系數(shù)越大。但當(dāng)粉煤灰的添加超過一定量時(shí)，粉煤灰對(duì)透水混凝土空隙的填充效應(yīng)起了主導(dǎo)作用，導(dǎo)致空隙率明顯下降，因此透水系數(shù)逐漸降低。而外摻法和內(nèi)摻法在不同位置出現(xiàn)峰值的原因，在于采用外摻法添加對(duì)透水混凝土的空隙具有更明顯的填充作用，外摻法添加時(shí)混凝土空隙率下降更快，因此透水系數(shù)更早出現(xiàn)峰值。

圖1 粉煤灰的不同添加方式對(duì)透水系數(shù)的影響

(二)抗壓強(qiáng)度

圖2為分別采用外摻法和內(nèi)摻法添加粉煤灰所得試塊的抗壓強(qiáng)度變化曲線。由圖可知，兩種方式添加粉煤灰對(duì)抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生了不同規(guī)律的影響；采用外摻法時(shí)，抗壓強(qiáng)度逐漸上升，當(dāng)添加量為水泥質(zhì)量10%時(shí)達(dá)到最大，為27.45 MPa；而采用內(nèi)摻法時(shí)，抗壓強(qiáng)度先增大后降低，當(dāng)添加量為膠凝材料質(zhì)量15 %時(shí)達(dá)到最大，為23.22 MPa。分析原因，可能是由于外摻法添加2～10%的粉煤灰時(shí)，透水混凝土的粘聚性得到改善，且由于粉煤灰的填充效應(yīng)，使混凝土的空隙率下降，密實(shí)度上升，從而提高了抗壓強(qiáng)度；內(nèi)摻法添加粉煤灰時(shí)，當(dāng)粉煤灰添加量少于15%時(shí)，由于粉煤灰的比表面積大于水泥的比表面積，隨著粉煤灰添加量的增多，單位用水量減少，膠凝材料漿體變稠，透水混凝土的粘聚性變好，抗壓強(qiáng)度更高，但當(dāng)粉煤灰添加量超過15%時(shí)，雖然具有一定的填充效應(yīng)，但由于膠凝材料比表面積的進(jìn)一步增大，導(dǎo)致單位水量顯著減少，甚至不能使膠凝材料充分分散開來(lái)以包裹粗骨料表面，導(dǎo)致透水混凝土粘聚性下降，抗壓強(qiáng)度下降。

圖2 粉煤灰的不同添加方式對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響

四、結(jié)論

(1)采用外摻法添加粉煤灰時(shí)，透水系數(shù)先增大后降低，抗壓強(qiáng)度則逐漸上升，當(dāng)添加量為水泥的10%時(shí)，抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大，為27.45 MPa，透水系數(shù)為15.26mm/s。

(2)采用內(nèi)摻法添加粉煤灰時(shí)，透水系數(shù)和抗壓強(qiáng)度均呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢(shì)，均在添加量為膠凝材料的15 %時(shí)達(dá)到最大，分別為25.03 mm/s和23.22 MPa。

(3)當(dāng)粉煤灰添加量少時(shí)，采用外摻法比內(nèi)摻法對(duì)透水混凝土抗壓強(qiáng)度和透水系數(shù)的改善更顯著。采用內(nèi)摻法添加適量粉煤灰，可同時(shí)提高透水系數(shù)和抗壓強(qiáng)度。