孔隙率對(duì)多孔混凝土強(qiáng)度影響的試驗(yàn)研究

孫艷紅

本文研究的多孔混凝土是以水泥、水、減水劑和改性劑共同為結(jié)合料,摻入到符合級(jí)配要求的集料中,經(jīng)拌和得到的混合料,再經(jīng)過成型和養(yǎng)護(hù)后,形成符合多孔混凝土基層瀝青路面各項(xiàng)性能指標(biāo)要求的一種新型基層材料。與普通密級(jí)配混凝土不同,多孔混凝土混合料在集料的粒徑、水泥含量和水灰比等方面有著一些專門和特殊的要求,為保證透水性就必須具有一定的孔隙率,以實(shí)現(xiàn)多孔混凝土多孔且連通的特點(diǎn),同時(shí)又必須保證作為路面結(jié)構(gòu)組成部分能承受的荷載作用,因此多孔混凝土配合比設(shè)計(jì)研究在整個(gè)道路透水基層研究中占有非常重要的地位,需要綜合各(多)方面因素進(jìn)行多孔混凝土的配合比設(shè)計(jì),多孔混凝土基層材料設(shè)計(jì)必須同時(shí)滿足排水和強(qiáng)度兩方面的性能要求,本文主要研究孔隙率和級(jí)配對(duì)多孔混凝土強(qiáng)度的影響。

多孔混凝土屬于骨架空隙結(jié)構(gòu),細(xì)觀上可看作一個(gè)個(gè)水泥膠漿包裹著的集料顆粒相互膠結(jié)形成。這種顆粒之間存在著一定的彈性空間,從而使孔隙率的調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn),通過室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)模具體積內(nèi)的填料量可進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。

結(jié)合本文研究?jī)?nèi)容,試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí),選定水灰比為0.35,不摻入改性劑,選用級(jí)配1(粒徑4.75 mm～9.5 mm的集料)和級(jí)配2(粒徑9.5 mm～19 mm的集料)分不同的孔隙率水平和組合級(jí)配相同孔隙率水平7 d,28 d的抗壓、抗彎拉強(qiáng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)值見表1,表2。

表1 級(jí)配1不同孔隙率所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度 MPa

表2 級(jí)配2不同孔隙率所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度 MPa

由表1和表2可知,多孔混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗彎拉強(qiáng)度隨著孔隙率的增大而減小,為更直觀的進(jìn)行分析,繪制級(jí)配1和級(jí)配2條件下孔隙率與強(qiáng)度的關(guān)系圖見圖1,圖2,級(jí)配1和級(jí)配2在不同孔隙率、不同齡期下抗壓強(qiáng)度和抗彎拉強(qiáng)度關(guān)系如圖3,圖4所示。

由圖3,圖4可知,對(duì)于同一集料粒徑,孔隙率與強(qiáng)度是此消彼長(zhǎng)的關(guān)系,隨著孔隙率的增大,多孔混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗彎拉強(qiáng)度都明顯的下降。這是由于孔隙的存在,減小了多孔混凝土承受荷載和抵抗變形的有效斷面面積。

單一級(jí)配相同孔隙率時(shí),在較低水平孔隙率條件下,粒徑小的集料級(jí)配抗壓強(qiáng)度高于粒徑大的集料級(jí)配;在較高水平孔隙率條件下,粒徑小的集料級(jí)配抗壓強(qiáng)度低于粒徑大的集料級(jí)配。對(duì)于多孔混凝土,不同級(jí)配時(shí)水泥與集料的膠結(jié)面積會(huì)不一樣,通過這些互相搭接的接觸點(diǎn)傳遞力的作用不同;同時(shí)不同級(jí)配時(shí)石料之間的嵌擠能力也不同。在較低水平孔隙率時(shí),粒徑小的集料級(jí)配膠結(jié)面積大的效果更加明顯;在較高水平孔隙率時(shí),粒徑大的集料級(jí)配嵌擠能力強(qiáng)的效果更加明顯。所有水平相同孔隙率條件下,粒徑小的集料級(jí)配抗彎拉強(qiáng)度都要高于粒徑大的集料級(jí)配,這是因?yàn)樵谄渌麠l件相同的情況下,試塊的抗彎拉強(qiáng)度主要受膠結(jié)面積的影響。

本文研究采用的集料級(jí)配的有效孔隙率ne均大于臨界孔隙率20%,可以滿足道路基層對(duì)多孔混凝土排水性能的要求。因此在滿足排水的前提下盡可能的采用小孔隙率,以獲得較大的抗壓強(qiáng)度和抗彎拉強(qiáng)度。

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