2. 1 骨料品種對透水混凝土性能的影響
骨料是透水混凝土的主要組成材料, 骨料顆粒形狀和表面狀態(tài)對混凝土性能有非常重要的影響。骨料種類有自然風(fēng)化的卵石和人工破碎的碎石。卵石表面光滑, 沒有棱邊、多呈現(xiàn)球形或蛋形; 碎石則具有粗糙的表面和棱邊, 呈棱角形。骨料的表面狀態(tài)主要是指粗糙程度和孔的特征, 它們影響骨料與水泥石的粘結(jié)強(qiáng)度, 從而影響混凝土的抗壓強(qiáng)度, 粗糙的表面和多孔的表面與水泥石的粘結(jié)性能較好[ 2] 。

由圖2、圖3 可知, 在相同骨料粒徑的情況下, 由碎石骨料配置的透水混凝土總孔隙率和透水系數(shù)明顯大于卵石骨料配置的透水混凝土。這主要由于碎石骨料的棱角系數(shù)大于卵石骨料, 骨料的空隙率較大, 配置的透水混凝土的孔隙率變大, 其中連通孔隙率也較多,所以碎石配置的透水系數(shù)也跟著提高。試驗數(shù)據(jù)中粒徑為2. 36 ~ 9. 5 mm 透水混凝土, 碎石骨料的透水系數(shù)小于卵石骨料的透水系數(shù), 其原因在于碎石骨料是采用鄂式破碎機(jī)破碎的, 較小粒徑的碎石多為片狀, 表面粗糙, 所形成的連通孔隙率較小。由圖4可知, 碎石配置的透水混凝土抗壓強(qiáng)度變化幅度比卵石配置的變化幅度明顯。粒徑在4. 75 ~ 9. 5mm、9. 5~ 16 mm 的碎石配置的透水混凝土比卵石的抗壓強(qiáng)度略高一些。
在配合比1B 0. 33B 5. 6下, 碎石骨料表面粗糙與水泥石的粘結(jié)強(qiáng)度大于卵石的粘結(jié)強(qiáng)度, 雖然卵石的接觸點較多, 其強(qiáng)度還是略低。粒徑為2. 36~ 9. 5 mm、13~ 24 mm 的卵石骨料比碎石配置的透水混凝土抗壓強(qiáng)度要大得多。
主要因為碎石粒徑為2. 36~ 9. 5mm骨料壓碎指標(biāo)較低、粒徑為13~ 24 mm 的混凝土中骨料接觸點較少, 所以造成強(qiáng)度比卵石的小。由此可見, 骨料品種對透水混凝土性能的影響較為顯著。
2. 2 骨料粒徑對透水混凝土性能的影響
骨料是透水混凝土的結(jié)構(gòu)骨架, 骨料的粒徑是決定透水混凝土性能的主要因素之一。骨料粒徑越小, 骨料的堆積密度越大, 顆粒間的接觸點越多, 配置透水混凝土強(qiáng)度越高, 透水性越低。骨料粒徑越大, 比表面積越小, 所形成的結(jié)構(gòu)骨架單位體積內(nèi)骨料顆粒之間接觸點數(shù)量少, 膠結(jié)面積越小, 可以提高透水混凝土的透水性, 但會降低強(qiáng)度[ 3] 。
從圖2可知: 骨料粒徑對透水混凝土總孔隙率的影響十分顯著。隨著骨料粒徑的增大, 碎石和卵石配置的透水混凝土的總孔隙率均有增大, 隨著粒徑的增大總孔隙率增大的幅度加大, 骨料粒徑越大, 骨料間的接觸點越少, 孔洞尺寸越大, 總孔隙率增大。由于卵石的接觸點比碎石多, 相對的卵石的孔隙就比碎石少一些; 透水性混凝土的透水系數(shù)主要依賴于混凝土內(nèi)部的連通孔隙來透水, 總孔隙率愈大, 透水系數(shù)愈大, 透水性能也就越好。如圖3所示, 在同一配合比的單一因素情況下, 透水混凝土的透水系數(shù)隨著骨料粒徑的增加而增大, 但是兩者之間呈非線性關(guān)系。從圖4可知: 透水混凝土的抗壓強(qiáng)度和骨料的粒徑有著密切的關(guān)系, 骨料粒徑的大小是影響透水混凝土抗壓強(qiáng)度的主要因素之一[ 4] 。隨著骨料粒徑的增大透水混凝土的抗壓強(qiáng)度增大, 呈非線性變化。在試驗配合比下, 存在最佳粒徑尺寸范圍, 本試驗最佳粒徑為4. 75~ 9. 5mm, 骨料粒徑為2. 36~ 9. 5mm 的混凝土強(qiáng)度比最佳骨料粒徑的強(qiáng)度小, 骨料粒徑小, 單位體積骨料的比表面積大, 透水混凝土結(jié)構(gòu)骨架內(nèi)骨料顆粒間的接觸點數(shù)量就多, 在水泥漿一定的情況下, 骨料表面包裹的水泥漿體較薄, 受壓時水泥石易于破壞, 抗壓強(qiáng)度較低, 如減少骨灰比, 該粒徑配置的透水混凝土強(qiáng)度將會提高; 骨料粒徑為13 ~ 24 mm 時, 比表面積小, 骨料表面的膠結(jié)面積減少較多, 多余的水泥漿會在成型時沉積在試塊底部, 強(qiáng)度將大幅度下降[ 5 ] 。由此可見, 骨料粒徑的改變, 對透水混凝土總孔隙率、透水系數(shù)、強(qiáng)度影響也十分顯著。
3 結(jié) 論
試驗研究了骨料品種、骨料粒徑對透水混凝土的總隙率、透水性及抗壓強(qiáng)度的影響, 通過試驗分析,可得出如下結(jié)論:
( 1)在相同骨料粒徑的情況下, 由碎石骨料配置的透水混凝土總孔隙率和透水系數(shù)明顯大于卵石骨料配置的透水混凝土, 碎石的強(qiáng)度變化幅度比卵石的變化幅度明顯。
( 2)在同一配合比條件下, 隨著骨料粒徑的增大, 透水混凝土的孔隙尺寸增大, 總孔隙率提高, 透水系數(shù)增大, 其透水能力增強(qiáng)。
( 3)骨料粒徑的大小是影響透水混凝土抗壓強(qiáng)度的主要因素之一。隨著骨料粒徑的增大透水混凝土的強(qiáng)度增大, 呈非線性變化, 在某一配合比下, 存在最佳粒徑尺寸范圍。
[ 參 考 文 獻(xiàn) ]
[ 1] 孟宏睿, 徐建國, 陳麗紅, 等. 無砂透水混凝土實驗研究[ J], 混凝土與水泥制品, 2004, ( 2): 43) 44.
[ 2] 孟宏睿. 透水混凝土配合比正交設(shè)計方法[ J] , 陜西工學(xué)院學(xué)報, 2004, 20( 2): 31) 34.
[ 3] 孟宏睿, 陳麗紅, 薛麗皎. 透水混凝土的配制[ J]. 建筑技術(shù), 2005, 36( 1): 29) 31
[ 4] 付培江, 石云興, 屈鐵軍. 透水混凝土強(qiáng)度若干影響因素及收縮性能的試研究[ J], 混凝土, 2009, ( 8): 18) 21.
[ 5] 張朝輝, 王沁芳, 楊娟. 透水混凝土強(qiáng)度和透水性影響因素研究[ J] , 混凝土, 2008, ( 3) : 7) 9.
[ 6] 陳麗紅. 基于三剪屈服準(zhǔn)則的材料彈塑性統(tǒng)一本構(gòu)方程[ J]. 陜西理工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版), 2008, 24( 2): 64) 68.