多孔透水性混凝土的研制及性能測試研究

夏 日 張健雄 孫志祥 王徐亮 多 凱 馮 浩 張圣菊

(江蘇科技大學土木工程與建筑學院，江蘇 鎮江 212003)

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多孔透水性混凝土的研制及性能測試研究

夏 日 張健雄 孫志祥 王徐亮 多 凱 馮 浩 張圣菊

(江蘇科技大學土木工程與建筑學院，江蘇 鎮江 212003)

通過摻入不同種類的粗骨料，改變多孔混凝土的配合比，監測了所配制多孔混凝土的抗壓強度、有效孔隙率及透水性等指標，研究結果表明，使用大粒徑碎石作為骨料時，孔隙率高、透水性好，但是抗壓強度十分低；使用陶粒作為骨料時抗壓強度也比較低，透水性最強；使用小粒徑碎石作為骨料，抗壓強度較高，透水性中等。

多孔混凝土，孔隙率，透水性，抗壓強度

0 引言

20世紀50年代，日本就研制出了多孔透水性混凝土。隨后，由于其具有多重環境效益(吸音降噪、補充地下水、防止水土流失等)，多孔混凝土在日本和歐美得到了廣泛的應用。近年來，多孔混凝土在國內部分地區也有一些應用，但僅僅只是處于試探階段。多孔透水性混凝土主要是由粗集料、水泥、水以及外加劑拌和而成，與普通混凝土相比具有堿性低，孔隙率高以及成本低的特點。在承載要求較低的情況下，例如園林景觀道路，人行道或是城市廣場都非常適合采用多孔透水性混凝土。

由于需要較大的孔隙率，多孔混凝土拌和時不使用細骨料，這對于混凝土強度的達標造成了一定的阻礙。因而多孔混凝土的配比，骨料的級配對于其強度的大小起到了至關重要的作用，為此本文通過對比實驗研究了不同配比、不同骨料級配、不同材質的骨料對于多孔混凝土強度、透水率的影響。

1 實驗用原材料及配合比設計

1.1 原材料

1)水泥。

采用鶴林牌32.5復合硅酸鹽水泥，其他性能指標測試結果如表1，表2所示。

表1 水泥技術指標

表2 水泥指標測試結果 MPa

2)骨料。

骨料選用兩種不同材料，分別是天然碎石和用于培植花草的陶粒。碎石為鎮江當地炸山所得石灰巖碎塊。有關技術指標見表3和表4。

3)外加劑及粉煤灰。

外加劑：采用江蘇特密斯混凝土外加劑有限公司生產的液體聚羧酸系高效減水劑(固含量約40%)，減水率在30%以上。摻量范圍為0.5%～1.5%。

粉煤灰：采用Ⅱ級粉煤灰，表觀密度2.3 g/cm3，摻量20%～55%。

表3 碎石的相關技術指標

表4 陶粒的相關技術指標

1.2 多孔透水性混凝土的配合比設計

表5 多孔透水性混凝土基本配比(3×150 mm×150 mm×150 mm)

通過查閱資料，擬定了多孔透水性混凝土的配合比，如表5所示。然后不斷嘗試粉煤灰與減水劑的加入，改變配比來達到預想的效果，即膠結材料大部分包裹在骨料表面，為骨料的粘結點提供膠結力，使試件的抗壓強度與孔隙率都達到理想的要求。最終我們確定了另兩組不同的配合比，在石子組又分為粒徑在8 mm～16 mm之間和16 mm～25 mm之間這兩種情況，如表6，表7所示。

表6 多孔透水性混凝土實驗配合比(3×150 mm×150 mm×150 mm)(一)

2 測試多孔混凝土試件強度及透水率的方法

2.1 測抗壓強度的方法

表7 多孔透水性混凝土實驗配合比(3×150 mm×150 mm×150 mm)(二)

采用壓力測試機，其型號為NYL-2000D。標準大小的試塊保養7 d，14 d，28 d后，每次每小組拿出一個試塊測出其承受的最大壓力。

獲得數據后即可以根據公式算出試塊的抗壓強度：

f=F×1 000/s。

式中：f——所測多孔透水性混凝土試塊的抗壓強度，MPa；

F——所測多孔透水性混凝土試塊承受的最大壓力，kN；

s——所測多孔透水性混凝土試塊受壓面積(150 mm×150 mm。

2.2 測有效孔隙率的方法

對多孔混凝土試塊透水性有決定性影響的就是有效孔隙率。本次實驗是用密封法測量試塊的有效孔隙率。密封法是先把試塊浸水24 h后，用保鮮帶與膠布將其在水中密封，并稱量其質量m2，隨后拆封讓正方體每個面都朝下晾干5 min，再放入60 ℃的烘箱中烘24 h，稱出其質量m1。

按照下式計算出有效孔隙率：

n=(m2-m1)/Vρ×100%。

式中：m2——試塊浸水24 h后密封測得的質量，g；

m1——試塊從水中取出，在60 ℃的烘箱中烘24 h后的質量，g；

V——試塊的體積，cm3；

ρ——水的密度，g/cm3。

3 實驗結果及分析

3.1 試件抗壓強度的影響因素

由于本次試驗所用三種集料所制試件的配合比是相同的，所以我們將通過對三種集料的實驗數據分析找出配合比對試件抗壓強度的影響規律。

實驗所用三組配比的粉煤灰比例逐漸增加，至于減水劑的用量第一組與第三組都是占水泥粉煤灰總質量的0.5%，第二組是占水泥粉煤灰總質量的1.0%。

抗壓強度數據見圖1。

3.2 試塊孔隙率的影響因素

由上述實驗方法測得的孔隙率數據見圖2。

很容易發現減水劑用量的增加不但會減小試件抗壓強度，還會降低孔隙率。

比較大粒徑和小粒徑組，大粒徑的有效孔隙率比小粒徑大，但

由于第二組減水劑劑量有所增加，減小了水泥的膠結力，對表面相對光滑的大粒徑骨料影響較大。

比較陶粒和小粒徑組，無論平均值還是中值，多孔陶粒所制多孔透水性混凝土試件的有效孔隙率都大于細骨粒。陶粒與細骨粒的粒徑近似，在配比相同的情況下，孔隙率應該相差不大，但由于多孔陶粒本身具有孔隙，這就大大提升了試件的有效孔隙率。

4 結語

1)當使用陶粒作為骨料時，所制得的混凝土抗壓強度很低，但是孔隙率很高，具有極強的透水性；

當使用大粒徑碎石作為骨料時，混凝土抗壓強度較陶粒而言稍有提高，但是孔隙率下降，透水性下降；

當使用小粒徑碎石作為骨料時，抗壓強度較前兩種有很大的提高，但是孔隙率降低，透水性不如前兩者好。

2)當減水劑的使用量增加時，會減少混凝土的孔隙率，降低透水性；同時也降低抗壓強度。

[1] 劉小康,高建明,吉伯海.粗集料級配對多孔混凝土性能的影響研究[J].混凝土與水泥制品，2005(5):11-13.

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[5] 徐榮進，霍延凱，宋四海，等.陶粒多孔混凝土的制備及其性能試驗研究[J].混凝土，2014(7)：149-151.

Research and performance test of permeable porous concrete

Xia Ri Zhang Jianxiong Sun Zhixiang Wang Xuliang Duo Kai Feng Hao Zhang Shengju

(CollegeofCivilEngineeringandArchitecture,JiangsuUniversityofScienceandTechnique,Zhenjiang212003,China)

According to the mixing with various types of coarse aggregates, the paper changes the proportional ratio of the porous concrete, supervises the compressive strength of the concrete, effective porous ratio, and permeability, proves by the result that the aggregate with large-diameter gravel has better permeable porous capacity with lower compressive strength， that the aggregate with the ceramic has lower compressive strength with better permeability, that the aggregate with small-diameter gravel has better compressive strength with medium permeability.

porous concrete, porous ratio, permeability, compressive strength

1009-6825(2016)20-0107-02

2016-05-04

夏 日(1994- )，男，在讀本科生； 張健雄(1993- )，男，在讀本科生； 孫志祥(1994- )，男，在讀本科生；

TU528

A

王徐亮(1993- )，男，在讀本科生； 多 凱(1993- )，男，在讀本科生； 馮 浩(1994- )，男，在讀本科生；

張圣菊(1977- )，女，講師