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        漿體流變性對透水混凝土力學(xué)性能的影響研究

        2022-01-29 10:22:54劉冬寧
        北方交通 2022年1期
        關(guān)鍵詞:漿體抗折齡期

        劉冬寧

        (河北瑞志交通技術(shù)咨詢有限公司 石家莊市 050091)

        0 引言

        隨著我國城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展,由鋼筋混凝土建筑而成的城市出現(xiàn)了如積水、內(nèi)澇等“城市病”,給人民生活和城市發(fā)展帶來嚴重的影響[1-2]?;谌找嫱怀龅某鞘邪l(fā)展問題,各地城市大力推進“海綿城市”建設(shè)理念,而透水混凝土是在符合當下環(huán)境的一種新型綠色建筑材料[3-5]。近年來,透水混凝土在城市停車場、人行道、輕載道路等市政工程中得到了較為廣泛的應(yīng)用,其透水性能、力學(xué)性能等是透水混凝土使用過程中需重點考慮的幾項指標,考慮到水泥用量在透水混凝土的各類組成物料中占比較大,而如何科學(xué)設(shè)置水泥漿體的比例,改善水泥漿體性質(zhì),對于提高透水混凝土的使用效果將會起到促進作用[6-8]。首先通過改變外摻劑摻量控制調(diào)整水泥漿體的流動度與塑性黏度,然后將其加入骨料、外摻劑及拌和水中制備成透水混凝土試件,分別對不同漿體流動度和塑性黏度制備而成的透水混凝土進行力學(xué)性能研究,以期為透水混凝土的設(shè)計及工程應(yīng)用提供參考。

        1 試驗設(shè)計

        1.1 原材料

        (1)水泥:選用P·O 42.5級普通硅酸鹽水泥,其基本性能指標如表1所示。

        表1 P.O 42.5普通硅酸鹽水泥性能指標

        (2)骨料:單粒級玄武巖碎石,粒徑范圍為4.75~9.5mm,壓碎值為10.5%。

        (3)外摻劑:增黏劑選用某化工公司生產(chǎn)的HMC羥乙基纖維素;減水劑選用聚羧酸系高效減水劑,減水率為26.3%。

        (4)水:市政自來水。

        1.2 試驗配比

        通過利用外摻劑控制調(diào)整水泥漿體的流動度與塑性黏度,其中A組的塑性黏度固定為0.9Pa·s,流動度分別調(diào)為100mm、125mm、150mm、175mm、200mm;B組的流動度固定為150mm,塑性黏度分別調(diào)為0.3Pa·s、0.6Pa·s、0.9Pa·s、1.2Pa·s、1.5Pa·s;將水泥漿體中加入骨料、外摻劑及拌和水等制備成透水混凝土,水灰比取0.28,水泥與骨料質(zhì)量比取0.25,即水泥用量和骨料用量分別固定為380kg·m-3、1520kg·m-3,透水混凝土的配合比設(shè)計具體如表2所示。

        表2 透水混凝土及漿體配合比設(shè)計

        1.3 試驗成型及方法

        按照常規(guī)透水混凝土的拌和工藝制備試驗試件,首先根據(jù)透水混凝土的設(shè)計配比,將水泥、骨料倒入攪拌機中干拌1min,然后分別加入水、減水劑、增黏劑再次攪拌3min,將混凝土拌和物取出分3層裝入試件模型中,同時逐層進行插搗30次,再用鐵塊將各試件模型上方覆蓋壓住,最后將其分別置于振動臺上振動0.5min,以確保試件能夠成型密實。在透水混凝土力學(xué)性能測試中抗壓強度試驗試件尺寸為150mm×150mm×150mm,抗折強度試驗試件尺寸為150mm×150mm×600mm。試件成型后先置于溫度為20℃±2℃的室內(nèi)養(yǎng)護1d,再依次取出并拆除模具,最后放入濕度為97%、溫度為20℃的標準條件下養(yǎng)護待測。

        2 試驗結(jié)果與分析

        2.1 漿體流動度對透水混凝土抗壓強度的影響

        通過對不同流動度漿體制備的透水混凝土進行抗壓強度測試,得到7d、28d齡期時的抗壓強度變化曲線如圖1所示。

        圖1 漿體流動度-抗壓強度變化曲線

        由圖1可知,不同漿體流動度的透水混凝土抗壓強度隨著齡期的增大逐漸增大;在漿體塑性黏度一定時,隨著漿體流動度的增大,7d、28d齡期時透水混凝土抗壓強度均呈先增大后減小的變化趨勢,其中當漿體流動度由100mm增至150mm時,透水混凝土的抗壓強度隨之逐漸增大,當流動度達150mm時,7d、28d透水混凝土的抗壓強度分別達到了最大值30.25MPa和33.71MPa,當流動度繼續(xù)增大,透水混凝土的抗壓強度則逐漸減小。原因是水泥漿體在流動度較小的情況下呈偏干狀態(tài),黏結(jié)能力較低,無法均勻包裹于骨料外表,故抗壓強度偏低;隨著水泥漿體流動度的增加,其黏結(jié)能力逐漸增強,骨料能被均勻的包裹,從而提高了透水混凝土的抗壓強度;但當漿體流動度過大時,泥漿會在自重和振動的共同作用下沉至拌和物的中、下層,故透水混凝土抗壓強度隨之逐漸降低。

        2.2 漿體流動度對透水混凝土抗折強度的影響

        通過對不同流動度漿體制備的透水混凝土進行抗折強度測試,得到7d、28d齡期時的抗折強度變化曲線如圖2所示。

        圖2 漿體流動度-抗折強度變化曲線

        根據(jù)圖2可知,隨著齡期的增大,不同漿體流動度的透水混凝土抗折強度均逐漸增大;隨著漿體流動度的增大,透水混凝土的抗折強度也均呈先增大后減小的變化趨勢,其中當流動度為100mm時,7d、28d透水混凝土的抗折強度為2.11MPa和3.51MPa;當流動度為150mm時,7d、28d的抗折強度為3.12MPa和4.4MPa,分別較流動度100mm時增加了47.9%、25.4%;當流動度為200mm時,7d、28d的抗折強度2.13MPa和3.42MPa,較流動度150mm時減小了31.7%、22.3%。原因是,在適宜的流動度情況下漿體的黏結(jié)能力才能達到最佳狀態(tài),且骨料包裹程度更為充分均勻,故混凝土的抗折強度增大。

        2.3 漿體塑性黏度對透水混凝土抗壓強度的影響

        通過對不同塑性黏度漿體制備的透水混凝土進行抗壓強度測試,得到7d、28d齡期時的抗壓強度變化曲線如圖3所示。

        圖3 漿體塑性黏度-抗壓強度變化曲線

        由圖3可知,不同漿體塑性黏度的透水混凝土抗壓強度隨著齡期的增大逐漸增大;在漿體流動度一定時,隨著漿體塑性黏度的增大,7d、28d齡期時透水混凝土抗壓強度均呈先增大后減小的變化趨勢,其中當塑性黏度由0.3Pa·s增至0.9Pa·s時,透水混凝土的抗壓強度隨之逐漸增大,當塑性黏度達到0.9Pa·s時,7d、28d抗壓強度均達到最大值,而當塑性黏度繼續(xù)增大,抗壓強度則逐漸減小,且在1.2~1.5Pa·s范圍內(nèi)抗壓強度減幅比較明顯。原因是在塑性黏度小時,水泥漿體的稠度與拉拔黏結(jié)強度均較低,無法穩(wěn)定地包裹于骨料表面,故抗壓強度較低;當塑性黏度在一定范圍內(nèi)增大,漿體的黏結(jié)黏附能力逐漸增強,故混凝土的抗壓強度也得到提高;當塑性黏度繼續(xù)增大后,水泥漿體過度黏稠,使得包裹的骨料呈松散干澀狀,故透水混凝土的抗壓強度降低。

        2.4 漿體塑性黏度對透水混凝土抗折強度的影響

        通過對不同塑性黏度漿體制備的透水混凝土進行抗折強度測試,得到7d、28d齡期時的抗折強度變化曲線如圖4所示。

        圖4 漿體塑性黏度-抗折強度變化曲線

        根據(jù)圖4可知,隨著齡期的增大,不同漿體塑性黏度的透水混凝土抗折強度都逐漸增大;隨著漿體塑性黏度的增大,各齡期時透水混凝土抗折強度均呈先增大后減小的變化趨勢,其中當塑性黏度為0.3Pa·s時,7d、28d透水混凝土的抗折強度為2.48MPa和3.74MPa;當塑性黏度為0.9Pa·s時,7d、28d的抗折強度為3.12MPa和4.4MPa,分別較塑性黏度0.3Pa·s時增加了25.8%、17.6%;當塑性黏度為1.50Pa·s時,7d、28d的抗折強度1.15MPa和2.13MPa,較塑性黏度0.9Pa·s時減小了63.1%、51.6%。原因是在適宜的塑性黏度情況下,漿體的稠度與拉拔黏結(jié)強度才能達到最佳狀態(tài),使得骨料包裹程度更為充分均勻,因此透水混凝土的抗折強度增大。

        3 結(jié)語

        (1)隨著齡期的增大,不同漿體流動度或塑性黏度制備的透水混凝土抗壓強度、抗折強度均逐漸增大。

        (2)隨著漿體流動度的增大,透水混凝土抗壓強度、抗折強度呈先增大后減小變化;隨著塑性黏度的增大,透水混凝土抗壓強度、抗折強度也呈先增大后減小變化。

        (3)適宜的流動度或塑性黏度能夠使?jié){體的稠度與拉拔黏結(jié)強度達到最佳狀態(tài),使其包裹于骨料表面更加充分均勻,從而增強透水混凝土的抗壓、抗折強度。

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