多孔質(zhì)生態(tài)混凝土的制備與基本性能研究

薛冬杰，魏進

（蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院，江蘇蘇州 215009）

多孔質(zhì)生態(tài)混凝土的制備與基本性能研究

薛冬杰，魏進

（蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院，江蘇蘇州 215009）

多孔質(zhì)生態(tài)混凝土作為一種新型的工程材料，已受到國內(nèi)外學者的廣泛關注與研究。該項目采用特有的制備與成型工藝制備多孔質(zhì)生態(tài)混凝土，分別研究了水灰比和粗骨料對多孔質(zhì)生態(tài)混凝土的孔隙率及抗壓強度的影響。結(jié)果表明，水灰比及粗骨料的級配對多孔質(zhì)生態(tài)混凝土的孔隙率及抗壓強度影響較大。

多孔質(zhì)生態(tài)混凝土；水灰比；粗骨料；孔隙率；抗壓強度

0 引言

基于目前面臨的嚴峻水資源問題，我國從生態(tài)文明建設理念出發(fā)，提出了“海綿城市”的概念，即讓改造后的城市能像海綿一樣多孔、有彈性，能夠輕松應對遇到的環(huán)境變化[1]。因此研發(fā)一種用于路面使用的多孔質(zhì)生態(tài)混凝土，以緩解城市排水的壓力，改善城市的生態(tài)問題顯得尤為必要。多孔質(zhì)生態(tài)混凝土是一種環(huán)境友好并且具有連續(xù)大孔隙的特殊結(jié)構混凝土材料。經(jīng)國內(nèi)外學者多年研究及實際現(xiàn)工程應用，多孔質(zhì)生態(tài)混凝土研究已取得一定成果，但尚不完善成熟。

本文研究多孔質(zhì)生態(tài)混凝土的制備及其部分性能指標，以期為多孔質(zhì)生態(tài)混凝土的工程應用提供進一步的技術支撐。

1 多孔質(zhì)生態(tài)混凝土的制備

1.1 原材料

水泥：采用中聯(lián)產(chǎn)P.O 42.5級普通硅酸鹽水泥；

粗骨料：碎石，采用間斷級配碎石骨料，其基本物理性能參數(shù)見表1。

表1 粗骨料的基本物理性能

砂：采用天然河砂，細度模數(shù)Mx=2.9；

外加劑：采用市售減水劑進行復配而得，另含碳酸鈣、硅石粉、無機鹽等組分；

水：采用自來水。

1.2 配合比

本文試驗研究采用的多孔質(zhì)生態(tài)混凝土配合比如表2所示，選用的水灰比區(qū)間為0.37～0.43，試驗采用5～20碎石級配，并且配合比設計考慮水灰比時，“水”為水與外加劑的質(zhì)量總和。

表2 試驗配合比

1.3 試件制作與成型

多孔質(zhì)生態(tài)混凝土對漿體的性能要求較高，漿體需均勻包裹骨料，同時避免出現(xiàn)水泥漿體向下流淌現(xiàn)象；一旦堵塞下部孔隙，非連續(xù)孔隙會直接影響其透水性能。本文采用如下攪拌工藝[2]，攪拌流程如圖1所示。

從攪拌機出料后，多孔質(zhì)生態(tài)混凝土與空氣直接接觸，材料內(nèi)水分散失很快，需盡快將混凝土澆筑成型，本文采用如圖2所示的人工插搗法進行試件澆筑振搗。

試件制作完成后，需表面覆蓋塑料薄膜，室內(nèi)靜置24h后方可拆模具，放入標準養(yǎng)護室，根據(jù)試驗的要求養(yǎng)護至試驗開始。

圖1 多孔質(zhì)生態(tài)混凝土攪拌流程圖

圖2 搗棒插搗成型

2 多孔質(zhì)生態(tài)混凝土孔隙率和抗壓強度的影響因素分析

2.1 水灰比對混凝土孔隙率和抗壓強度的影響

水灰比作為多孔混凝土配合比設計的一個重要參數(shù)直接影響著漿體的流動性，決定著水泥漿體能否有效包裹骨料而不流淌，影響多孔質(zhì)生態(tài)混。凝土的孔隙率和強度。

由圖3（a）可以看出，多孔質(zhì)生態(tài)混凝土的孔隙率隨著水灰。比增大而逐漸降低，兩者呈現(xiàn)負相關性。水灰比增大，漿體可以更多的填充骨料之。間的孔隙，從而直接降低多孔質(zhì)生態(tài)混凝土的孔隙率。

圖3水灰比對多孔質(zhì)生態(tài)混凝土孔隙率和抗壓強度的影響

圖3 （b）中，多孔質(zhì)生態(tài)混凝土7d和28d的強度都是隨著水灰比先增大后減小變化。多孔質(zhì)生態(tài)混。凝土的抗壓強度與水灰比之間的關系并不適用保羅米公式，不同于普通混凝土為提高強度而需要降低其水灰比的情況[3-4]。

水灰比較低時，水泥漿體可能較為干硬，這樣沒有充分水化的水泥性能并不能完全。發(fā)揮出來，水泥更多的只作為填充材料，并且流動性不夠的水泥漿。體也不能較好地包裹骨料。

水灰比逐漸增大時，骨料之間的漿體粘結(jié)層厚度增加，同時漿體的性能也釋放出來。，此時的多孔質(zhì)生態(tài)混凝土的強度也較高。

如果水灰比過大，雖然多孔質(zhì)生態(tài)混凝。土的孔隙率降低了，但是其抗壓強度并未增加，此時多孔質(zhì)生態(tài)混凝土的強度主要受其水泥漿體性能控制，硬化水泥漿體中的毛細孔隙大量增加，水泥漿體粘結(jié)層的強度大大降低，所以多孔質(zhì)生態(tài)混凝土的孔隙率降低了，但其強度并沒有增加。

2.2 粗骨料級配對混凝土孔隙率和抗壓強度的影響

項目制備得到的多孔質(zhì)生態(tài)混凝土內(nèi)細骨料含量很少，依靠水泥漿體包裹連接粗骨料，粗骨料之間相互粘合為整體，形成類似于沙琪瑪?shù)亩嗫捉Y(jié)構。因此，粗骨料級配也是決定多孔質(zhì)生態(tài)混凝土孔隙率與強度的關鍵因素之一[5]。

圖4粗骨料級配對多孔質(zhì)生態(tài)混凝土孔隙率與抗壓強度的影響

圖4 中，粗骨料級配粒徑的增加，孔隙率也隨即變大，但其抗壓強度卻隨著粗骨料粒徑的增大而降低。隨著粗骨料粒徑增大，骨料之間的硬化水泥漿體大大減少，孔隙率變大，抗壓強度大幅度下降。因此可以根據(jù)多孔質(zhì)生態(tài)混凝土不同的使用要求來選擇合適級配的粗骨料進行制備。

3 結(jié)論

通過開展對多孔質(zhì)生態(tài)混凝土的制備與基本性能研究，一定程度上豐富了多孔質(zhì)生態(tài)混凝土的基礎性研究內(nèi)容。

在工程應用的過程中可以根據(jù)多孔質(zhì)生態(tài)混凝土不同的使用部位、要求的技術指標特點，在配置時合理選擇水灰比和粗骨料的級配，保證孔隙率和抗壓強度，制備出符合要求的多孔質(zhì)生態(tài)混凝土。

[1]保興.海綿城市 （LID）的內(nèi)涵、途徑與展望[J].給水排水，2015，41（3）：1-7.

[2]徐陽.多孔生態(tài)混凝土細觀層次數(shù)值模擬研究[D].蘇州：江蘇大學，2016.

[3]劉海峰.環(huán)境友好型植物生長多孔混凝土的研究與應用[D].南京：東南大學，2004.

[4]劉小康.植物生長型多孔混凝土的制備、性能與抗凍性研究[D].南京：東南大學，2006

[5]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）：10-13.

Study on Preparation and Basic Properties of Porous Eco-concrete

As a new type of engineering material,porous eco-concrete has been increasingly stressed and studied by scholars at home and abroad.This project adopts special preparation and molding techniques to produce porous eco-concrete,and studies the impact of water-cement ratio and coarse aggregate on the porosity and compressive strength of porous eco-concrete.The results show that water-cement ratio and coarse aggregate gradation have great influence on porosity and compressive strength of porous eco-concrete.

porous eco-concrete;water-cement ratio;coarse aggregate;porosity;compressive strength

TU528

A

1671-9107（2017）12-0056-03

10.3969 ／j.issn.1671-9107.2017.12.56

2017-09-26

薛冬杰（1988-），男，江蘇南通人，研究生，工程師，主要從事綠色建筑研究與工程管理工作。

責任編輯：孫蘇，李紅