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        再生骨料透水混凝土配合比試驗(yàn)研究

        2021-12-08 06:32:02胡春芳陳星艮鄧蔚珂陳儀周
        廣東土木與建筑 2021年12期
        關(guān)鍵詞:水灰比抗折滲透系數(shù)

        胡春芳,陳星艮,鄧蔚珂,陳儀周,李 青

        (華南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院 廣州 510642)

        0 引言

        透水混凝土是由水泥、水、骨料及少量細(xì)骨料或不含細(xì)骨料制成[1-4],通過單一級(jí)配形成大量連通孔隙,透水混凝土設(shè)計(jì)孔隙率一般在15%~30%,水灰比為0.25~0.40[5],隨孔隙度增加,滲透系數(shù)越大,但抗壓強(qiáng)度越低,研究表明孔隙率、水灰比、骨料是影響透水混凝土滲透性和力學(xué)性能的主要影響因素[1-6]。利用廢棄的混凝土、磚為骨料制備的透水混凝土,具有減少建筑垃圾、節(jié)約天然骨料的優(yōu)點(diǎn)[7],再生骨料透水混凝土得到越來越多的工程應(yīng)用和推廣。

        再生骨料在破碎和篩分等制作工藝過程中造成骨料內(nèi)部大量微裂紋,再生骨料與天然骨料相比,棱角多,從而導(dǎo)致再生骨料的孔隙率高、吸水率大、堆積密度小、壓碎值高,并存在性能較差的界面結(jié)構(gòu)[8]。所以會(huì)導(dǎo)致再生骨料透水混凝土與天然骨料透水混凝土在力學(xué)性能和滲透性上均有較大的不同。

        再生骨料透水混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)大多使用體積法,通過研究不同的孔隙率、水灰比、骨料特征等設(shè)計(jì)參數(shù)來研究對(duì)再生骨料透水混凝土強(qiáng)度和滲透系數(shù)的影響。王驚隆[9]在水灰比為0.45 的條件下,再生骨料取代率條件下抗壓強(qiáng)度會(huì)降低,取代率越高,透水混凝土抗壓強(qiáng)度越低。孫家瑛等人[10]的試驗(yàn)表明,集料粒徑越大,提高抗壓和抗折強(qiáng)度均越低,但透水性能增加。本文通過對(duì)天然花崗巖骨料和再生骨料的透水混凝土在不同設(shè)計(jì)孔隙率和水灰比條件下,透水混凝土力學(xué)性能和滲透系數(shù)變化規(guī)律及對(duì)比。

        1 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)

        本文采用再生骨料為粒徑10~20 mm 單一級(jí)配,水灰比為0.20、0.25、0.27、0.30。天然骨料選用花崗巖骨料,粒徑10~20 mm 單一級(jí)配,水灰比為0.25、0.30。骨料的物理參數(shù)如表1所示。透水混凝土的配合比設(shè)計(jì)采用體積法,如水灰比為0.27、孔隙18%時(shí),再生骨料透水混凝土質(zhì)量比骨料∶水泥∶水為6.86∶3.7∶1.0,減水劑摻量為水泥質(zhì)量的0.1%。

        表1 粗骨料物理性能Tab.1 Physical Properties of Coarse Aggregate

        強(qiáng)度加載荷載速度為0.5~0.8 MPa/s,滲透系數(shù)按常水頭測(cè)試方法。再生骨料混凝土攪拌采用一次加料法:先將再生骨料加入到攪拌機(jī)中攪拌30 s,然后加入水泥攪拌30 s,接著再加入總用水量的50%攪拌60 s,最后將減水劑和剩余的水混合后加入攪拌120 s。本試驗(yàn)選擇的成型方式是靜壓成型,1.5 MPa 靜壓3 min。養(yǎng)護(hù)方式為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。

        再生骨料在水灰比0.20 時(shí)成型情況如圖1?,由于再生骨料吸水率比天然骨料大,在水灰比0.20 條件下不能成型,所以后面討論成果不包括水灰比為0.20的透水混凝土。天然骨料的透水混凝土當(dāng)水灰比0.30 時(shí),水泥漿體包裹骨料后,多余的漿體會(huì)下滲到試件底部,如圖1?,從而堵塞了透水混凝土有效孔隙通道,降低了混凝土的滲透系數(shù)。

        圖1 透水混凝土成型Fig.1 The Forming Permeable Concrete

        2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

        2.1 再生骨料結(jié)果分析

        水灰比為0.25、0.27、0.30,設(shè)計(jì)孔隙率分別為15%、18%、21%時(shí),再生骨料透水混凝土的抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和滲透系數(shù)變化規(guī)律如圖2所示。水灰比為0.25、0.27、0.30,透水混凝土抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度變化規(guī)律相似,水灰比增大,透水混凝土的強(qiáng)度越大,滲透系數(shù)隨水灰比增大而減小,隨設(shè)計(jì)孔隙率增大而增大。

        圖2 再生骨料透水混凝土性能Fig.2 Performance of Recycled Aggregate Pervious Concrete

        水灰比0.25、0.27、0.30 時(shí),孔隙率分別為15%、18%、21%時(shí),透水混凝土抗折強(qiáng)度分別2.09~2.78 MPa、2.45~3.10 MPa、2.62~3.25 MPa;透水混凝土抗壓強(qiáng)度分別為13.55~19.03MPa、15.07~20.28MPa、16.79~20.77MPa;透水混凝土滲透系數(shù)分別為1.38~2.78 mm/s、1.24~2.55 mm/s、1.03~2.32 mm/s。對(duì)不同水灰比,孔隙率18%時(shí)再生透水混凝土抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度最大,抗折強(qiáng)度分別為2.97 MPa、3.10 MPa、3.25 MPa,抗壓強(qiáng)度分別為19.03 MPa、20.28 MPa、20.77 MPa;滲透系數(shù)隨孔隙率增加而增大,孔隙率21%時(shí)滲透系數(shù)最大,水灰比0.25、0.27、0.30時(shí),滲透系數(shù)分別為2.78 mm/s、2.55 mm/s、2.32 mm/s。

        2.2 不同骨料結(jié)果分析

        再生骨料和天然花崗巖骨料,選用水灰比為0.25、0.30,設(shè)計(jì)孔隙率分別為15%、18%、21%時(shí),再生骨料和天然花崗巖透水混凝土的抗壓強(qiáng)度和滲透系數(shù)變化規(guī)律如圖3所示。

        圖3 不同骨料透水混凝土性能Fig.3 Permeable Concrete Performance of Different Aggregates

        相同條件下,再生骨料透水混凝土的抗壓強(qiáng)度小于天然花崗巖骨料透水混凝土抗壓強(qiáng)度,而再生骨料透水混凝土的滲透系數(shù)大于天然花崗巖骨料透水混凝土的滲透系數(shù)。當(dāng)水灰比為0.25,孔隙率分別為15%、18%和21%時(shí),再生骨料透水混凝土的抗壓強(qiáng)度為天然花崗巖骨料透水的抗壓強(qiáng)度的72%、81%、74%,再生骨料透水混凝土的滲透系數(shù)為天然花崗巖骨料透水的滲透系數(shù)的162%、179%、152%;當(dāng)水灰比為0.30 時(shí),孔隙率分別15%、18%和21%時(shí),再生骨料透水混凝土的抗壓強(qiáng)度為天然花崗巖骨料透水的抗壓強(qiáng)度的85%、95%、94%,再生骨料透水混凝土的滲透系數(shù)為天然花崗巖骨料透水的滲透系數(shù)的161%、200%、187%。

        3 結(jié)論

        對(duì)再生骨料和天然花崗巖骨料的透水混凝土性能試驗(yàn)進(jìn)行分析,得出如下結(jié)論:

        ⑴對(duì)再生骨料透水混凝土,不同孔隙率條件下,水灰比在0.25~0.30 時(shí),抗壓強(qiáng)度隨水灰比增大而增大,設(shè)計(jì)孔隙率18%時(shí)達(dá)到最大,分別為19.03 MPa、20.28 MPa、20.77 MPa;滲透系數(shù)隨孔隙率增大而增大,隨水灰比增大而減小。

        ⑵再生骨料和天然花崗巖骨料透水混凝土性能的變化規(guī)律有所不同。水灰比為0.25 和0.30 時(shí),再生骨料透水混凝土抗壓強(qiáng)度隨水灰比增大而增大,在設(shè)計(jì)孔隙率18%時(shí)抗壓強(qiáng)度最高;而天然骨料透水混凝土抗壓強(qiáng)度隨水灰比增大而減小,隨設(shè)計(jì)孔隙率增大而減小。

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