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  • 透水混凝土性能評價方法研究

    透水地坪罩面劑,雙丙聚氨酯密封劑首選邦偉建材BW303,耐黃變性能好,使用進口固化劑。

    曹英弟

    【來    源】 《國防交通工程與技術》 2017年第4期P32-34頁

    近年來,隨著環境污染嚴重,國家對綠色環保、生態建筑材料需求日益增加,相關單位開始逐漸使用、創新各種特種環保型建筑材料。透水混凝土是一種環保型建筑材料,它具有高透水性、高強、施工簡便等特點,主要應用于地面、路面工程。

    眾所周知,透水混凝土性能評價指標主要是透水率和抗壓強度,而透水系數與抗壓強度成反比。依據《透水混凝土路面技術規程》(CJJ135—2009),參考《透水混凝土路面施工及驗收規程》(DGJ32/TJ61—2007),要求透水系數≥1 mm/s,抗壓強度≥C20。本文結合透水混凝土生產經驗,依據填充理論及體積法設計配合比,結合混凝土原材料品質,通過加強混凝土內部界面強度并兼顧較大孔隙率,依次做出不同試配并檢測其透水率及抗壓強度,最后以透水混凝土綜合性能評價方法,來確定透水混凝土各種性能是否達到均衡,并驗證此方法的可行性。

    1 試驗設計

    1.1 試驗目的

    (1)本試驗使用攪拌站常用材料,配制達到透水系數5 mm/s以上、抗壓強度25 MPa以上且符合國家環境綠色環保要求的混凝土。

    (2)驗證界面改性和漿體增強技術對混凝土綜合性能的提升作用。

    (3)驗證綜合性能評價法的可行性,確定評價方法。

    1.2 試驗思路及方案

    1.2.1 界面區結構及性能的改性

    (1)改善骨料表面形態及選擇適當空隙率、壓碎指標值。骨料表面形態是影響粘結強度的重要因素之一,而粗骨料空隙率直接決定了透水混凝土透水系數。粗骨料的空隙率越大,混凝土透水系數越大,但抗壓強度會減小,因此需通過試驗確定最佳空隙率骨料。出于強度因素考慮,壓碎指標值越低,受壓時骨料破壞越小,強度越高。

    基于上述因素考慮,試配選用5~10 mm、10~20 mm壓碎指標值低的碎石骨料以保證界面粘結并選定最優骨料。

    (2)使用有機增強劑。使用一些有機增強劑,利用其微填充、阻裂和提高粘結力的作用,對界面區域改性,提高混凝土表層的力學性能。

    根據此想法進行了兩組試驗,使用的有機增強劑為環氧樹脂類增強劑,有刺鼻氣味,出于環??紤],只作為對比試驗,不作為選定配合比。

    (3)骨料表面預處理。使用一些明礬硫酸溶液、硫酸酸化的水泥懸濁液對骨料進行處理,使水泥漿體與骨料的粘結強度提高,改善界面區和結構,提高砂漿和混凝土的強度。

    但是使用明礬硫酸溶液、硫酸酸化的水泥懸濁液不符合環保要求,不作為參考項,只作為對比項。

    1.2.2 提高漿體強度

    (1)使用抗壓強度高的水泥。出于成本和實際應用(北京地區攪拌站通用水泥)考慮,對比幾種水泥,選擇了成本適中的28 d抗壓強度可達52.7 MPa的P.O42.5水泥。

    (2)選取合適的水膠比。根據規范要求和實際生產經驗,水膠比選擇0.20~0.30。

    (3)摻加適量的活性礦物摻合料。出于降低透水混凝土表觀密度及綠色低碳環保的考慮,根據實際生產經驗選擇2 000目硅灰和粉煤灰漂珠作為礦物摻和料并根據試驗確定合理摻量。

    (4)添加適量的外加劑。出于成本及環保性的考慮,根據實際生產經驗選擇減水率較高的聚羧酸系高性能減水劑。

    1.3 原材料選取

    (1)選用P.O42.5普通硅酸鹽水泥。

    (2)粗骨料為粒徑為5~10 mm及10~20 mm連續級配的碎卵石。

    (3)摻合料為細度為2 000目硅灰和自然堆積密度為240 kg/m3粉煤灰漂珠。

    (4)外加劑選用減水率為32%的聚羧酸系高性能減水劑。

    1.4 試配過程

    綜合上述幾種設計思路及方案,經試驗得到12種強度等級為C25透水混凝土配合比,如表1所示。

    表1 透水混凝土配合比 kg

    每個配合比試拌成型量:20 L,成型3組(100×100×100)mm3立方體抗壓強度試件和1組?100 mm×50 mm透水系數試件。

    成型后的試件1 d后脫模放入標準養護室中標準養護28 d后取出,比較干表觀密度、強度、透水系數、經濟性、環保性,根據評定方法確定最終配合比。

    2 試驗結果

    試件標準養護28 d后取出、晾干,依次對編號1~12試件進行干表觀密度、抗壓強度及透水系數試驗,試驗結果見表2。

    3 綜合性能評定

    3.1 測試方法

    以混凝土試件的抗壓強度、表觀密度、透水系數等指標對照混凝土配合比設計方案進行綜合評定。綜合性能評價分數(G)為強度分值(G1)、表觀密度(G2)、透水系數分值(G3)的總和。評定原則:

    (1)設計方案中設計使用非環?;瘜W物品則評定為0分。

    表2 試驗結果統計

    (2)設定抗壓強度范圍25 MPa≤f≤30 MPa,超出設定范圍則評分為0。

    3.2 計算方法

    (1)強度比評價分值(G1),權重系數為30。

    G1=(fa/f)×30

    式中:fa為試件抗壓強度;f為設計標號值。

    (2)表觀密度比評價分值(G2),權重系數為30。

    G2=(ρ/ρa)×30

    式中:ρa為試件表觀密度值(kg/m3),取3個試件密度的算術平均值(精確至1 kg/m3);ρ為固定系數,取1 600 kg/m3(根據要求透水混凝土設計密度在1 600~2 000 kg/m3,所以取最低值作為固定系數)。

    (3) 透水系數比評價分值(G3),權重系數為40。

    G3=(Ka/K0)×40

    式中:Ka為透水系數,取3個混凝土試件現場檢測值的平均值。當強度測試結果取中間值時,Ka取中間值試件的透水系數。K0=10 mm/s(以目前北京市場材料為基礎,經多次試驗設定系數)。

    (4) 綜合性能評價系數(G)。選定的混凝土評分總成績GG1+G2+G3,配合比符合性能評定達到各性能均衡并符合經濟環保的原則。

    3.3 評定結果

    采用上述方法進行的評定結果見表3。

    3.4 評分分析

    表3中編號為1、4、5、6、12的配合比抗壓強度小于設計強度范圍,編號為2、3、8、9的配合比使用非環?;瘜W物品及超出設計強度范圍,所以以上編號不符合設計要求評分為0。編號為7、10、11的配合比符合評分設計要求,最終選取編號為7、10、11的三個配合比進行分數比較,編號為7的配合比此次性能評價分數最高。

    表3 性能評定結果

    4 結束語

    (1)試驗證明采用改善界面區結構及性能中使用合理骨料的措施對透水混凝土透水性能提升顯著,在提升漿體強度中使用高強水泥、摻入適量的活性礦物摻合料對抗壓強度提升明顯。

    (2)各種材料都對透水混凝土性能造成不同程度差異,通過本性能評定方法對已試驗配合比進行綜合評價,評價不同透水混凝土的性能優劣,方便確定最優配合比。通過驗證,證明本性能評價方法中公式、參數設定可行。采取綜合性能評價方法,確定的7號C25透水混凝土配合比綜合性能最優。


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