多孔再生骨料混凝土强度及透水性能研究.pdf
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1、2 0 1 5年 第 7期 (总 第 3 0 9期 ) N u mb e r 7 i n 2 0 1 5 ( T o t a l No 3 0 9 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THEORE TI CAL RES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 0 7 0 0 7 多孔再生骨料混凝土强度及透水性能研究 王玉梅 , 邓志恒 。覃英宏 。 杨海峰 ( 广西大学 土木建筑工程学院, 广西 南宁 5 3 0 0 0 4 ) 摘要 : 多孔再生骨料混凝土是一种新型环保型材料 , 为满足强度及透水
2、性能的要求 , 利用普通压力试验机和 自制透水试验装 置对试件的 7 d 强度及透水系数进行 了测试。 分别取再生骨料取代率为 0 、 5 0 、 1 0 0 , 水灰比为 O 2 5 、 0 2 7 、 0 3 0 , 目标孔隙率为 0 2 和 0 2 5 , 分析三个因素对多孔混凝土强度及渗透性能的影响。 试验表明再生骨料因具有疏松多孔的特性 , 多孔再生混凝土强 度随取代率的增加而降低。 实测孔隙率与目标孔隙率吻合, 孔隙率越大, 强度值越低, 透水性能越好。 多孔再生混凝土孔隙率与 透水性具有很好的相关性。 关键词 : 再生骨料; 多孔混凝土; 抗压强度 ; 孔隙率 ; 透水性能 中图
3、分类号 : T U 5 2 8 2 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 7 0 0 2 6 0 5 P e r me a b i l i t y a n d s t r e n g t h o f p o r o u s c o n c r e t e ma d e wit h rec y c le d a g gr e g a t e WANG Yu me i , D E NG Z t d h e n g, Q I N Y i n g h o n g, Y ANG Ha i f e n g ( C o l l e g e o f C
4、i v i l E n g i n e e r i n g a n d A r c h i t e c t u r e , G u a n g x i U n i v e r s i t y , N a n n i n g 5 3 0 0 0 4 , C h i n a ) Abs t r a c t: P o r o u s c o n c r e t e ma d e wi t h r e c y c l e d a g g r e ga t e i s a n e w e n v i r o n me n t a l ma t e ria l , i n o r d e r t O me
5、 e t the r e q uir e me n t s o f s tre n gth a n d p e r me a b i l i ty , 7 d a y c o mp r e s s i v e s tr e n g t h wa s t e s t e d b y c o mp r e s s i o nt e s t i n g ma c h i n e , t h e s e l fma d e d e v i c e wa s u s e d tO t e s t the p e r m e a b i l i ty A n a l y s i s o f th e s
6、tr e n g t h a n d p e r m e a b i li t y a f f e c t e d b y d i f f e r e n t o f a g gre g a t e r e p l a c e m e n t r a t i o ( 0 , 5 0 , 1 0 0 ) , w a t e r c e me n t r a ti o ( 0 2 5 , 0 2 7 , 0 3 0 ) and t a r g e t p o r o s i t y ( 0 2 , 0 2 5 ) T h e t e s t s s h o w t h a t l o o s e
7、and p o r o u s p r o per ty of th e r e c y c l e d a g g r e g a t e d o a red u c e i mp a c t on s tr e n g t h, the s tre ng th v alu e d e c r e a s e o b vi o u s l y wi th the i n c r e a s e o f r e c y c l e d a gg r e g a t e Th e r e s u l t o f the me a s u r e d p o r o s i t y c o i n
8、 c i d e d wi th t h e t arg e t p o r o s i ty, t h e s t r e n g th v a l u e g e t s ma l l e r wi th the p o r o s i t y g e t b i g g e r , b u t the p e rm e a b i l i ty g e t s b e t t e r P o r o s i ty a n d p e r me a b i l i t y h a v e a g o o d c o r r e l a ti o n b y the a n aly s i
9、s o f l e a s t s q u are me tho d Ke y WO r d s: rec y c l e d a g g reg a t e ; p o r o u s c o n c r e t e ; c o mp r e s s i v e s t r e n g th ; p o r o s i ty ; wa t e r p e rm e a b i li t y 0 引言 随着我 国城市化建设步伐的加快 , 城市的地表 已逐步 被建筑物和混凝土道路所覆盖, 市区硬化路面常常出现雨 水蓄积和漫流现象 , 这不仅加重 了城市排水 系统 的压力 , 也是很多城市夏季产生
10、城区内涝的重要因素 。 这不仅破 坏了路面结构 , 加重 了维护费用 , 同时也导致 了城 市交通 的堵塞和严重的经济损失。 流经不透水地面的雨水需经过 较长距离的地表径流才能进入城市地下排水系统 , 该过程 使雨水 中溶人大量的城市地表污染物 , 加重了 自然水体 的 污染程度 , 破坏 了地表环境 。 另外 , 传统的不透水混凝土 路面具有吸热快 、 热容量 小等特性 , 吸收大量的太 阳辐射 热 , 会增加 城 市 的 “ 热 岛效 应 ” , 降 低 城 市 居 住 的舒 适 性 。 因透水性混凝土具有诸多 生态方面 的优点 , 欧美 、 日 本等一些发 达 国家对 透水 性路 面材
11、料进 行 了系统 的研 究 一 , 并将其广泛应用于停 车场 、 步行街 、 公园及小区道 路中。 F t 本于 2 o世纪 7 0年代后期为解决因抽取地下水而 引起地基下沉等 问题 , 提 出了雨水 的地下还原政策 , 着手 开发透水性混凝土铺装 。 美 国不少州已规定并且试验在路 面面层下设水泥混凝土透水基层 以便迅 速排水 j 。 近几 年国内学者对透水混凝土的强度 、 透水及透气性等性能也 进行 了大量 的试 验研究 , 为实际应用提供 了可靠 的 理论依据。 目前对再生骨料在多孔混凝土中使用的研究还 比较初步 , 用再生骨料配制多孔混凝土 , 不仅能有效 缓解 城市排水 系统的泄洪压
12、力 , 降低 因雨水径 流产生 的二次污 染 , 而且能将建筑垃圾有效利用 , 既节约了建筑 资源 , 又减 轻了建筑垃圾对城市环境的污染, 具有良好的经济和环保 效应 。 为此本试验从再生骨料微观特性及不同再生骨料取 代率等方面 , 分析其 对多孔混凝 土 强度及透 水性能 的影 响, 并建立了强度 一孔 隙率 一 透水性之 间的相互联系 , 对 再生骨料在透水混凝土 中的应用提供了一定的参考依据 。 1 试验概 况 1 1 试验材料 再生骨料是由废弃的路面混凝土经机械破碎得到 , 骨 收稿 日期 : 2 0 1 4 1 0 2 4 基金项 目: 国家 自 然科学基金资助项 目( 5 1 2
13、 6 8 0 0 5 ) ; 广西大学科研基金项目( X G Z 1 3 0 2 3 7 ) 26 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 料本身黏附有较多的黏土、 粉尘, 还夹杂有沥青等杂质 , 在 使用前 , 先经人工筛分 , 去除大颗粒 和沥青杂质 , 然后 用水 冲洗 , 去除 黏 土 和粉 尘 , 再 进 一 步筛 分 得 到 粒 径 为 5 1 0 r n m的骨料 , 骨料性能参数如表 1 所示。 水泥作为胶凝材 料 , 其品种 、 活性 、 强度等级和用量是影响透水混凝士陛能 的 足G B T 1 7 5 2 0 o 7 通用硅酸盐水泥 、 C J J
14、T 1 3 5 -2 0 0 9 透水水泥混凝土路面技术规程 等相关 规范及标 准的规 定 。 为改善透水混凝土因水泥用量大所导致 的拌合物失水 速度快、 水泥水化不完全等情况, 试验采用加入质量为水 泥 2 的高效减水剂 , 用 于改善 透水混凝土成型 时的和易 关键因素, 试验采用3 2 5级水泥, 其化学成分和技术指标满 性并提高强度。 表 1 骨料性能指标 1 2试验 设 计 根据多孔混凝土大孔 隙率 、 透水性 的特性 , 配合 比设 计方法采用类似碾压混凝土的填充包裹理论 , 即: 集 料在紧密堆积的情况下 , 被水泥等胶凝材料均匀的包裹在 一 起, 凝固后形成多孔堆聚的结构, 剩
15、余的空隙变成了混 凝土 内部连通的孔隙。 再生骨料多孔混凝土的配合 比设 计 参数主要有强度 、 目标孔 隙率 、 水灰 比, 同时 , 还要考虑 再 选定 目标孔隙率为 0 2 、 0 2 5 , 水灰 比为 0 2 5 、 0 2 7 、 0 3 0 , 再 生骨料取代率为 0 、 5 0 、 1 0 0 进行配合 比, 各材料用量 如 表 2所示。 制备 1 5 0 i i l l n 1 5 0 i n to 1 5 0 ra i n的立方体试件 测试强度, 试验选用不同水灰比、 不同 目标孔 隙率及不 同骨 料取代率每组 3 个共计 5 4个立方体试块进行抗压强度测 试。 通过对浇筑
16、 的尺寸为 1 5 0 n l m1 5 0 m l n 8 6 0 I I l I I 1 长方 体试件进行钻芯取样 , 得到 , # 1 0 0 i n l n1 0 0 r n l l l 的圆柱体试 生骨料多孔 、 吸水率大等特性对配合 比设 计的影响。 试 验 件 , 每种配合 比取 2个试件进行透水性试验 。 表 2再生骨料多孔混凝土配合比设计 1 3试 验 方 法 孔隙率试验 : 将 圆柱体 4 , 1 o o m i D _ 1 0 0 m m 试件完全 浸泡在水中, 待无气泡出现时称取试件在水 中的质量 , 取 出试件放人烘箱 , 称取烘 2 4 h 后试件 的质量 , 用直
17、尺 量 出试件 的尺寸 , 计算体积 , 试件孔 隙率 的计算根据 式 ( 1 ) 进行 , 取 3 个试件的平均值作为试验测试值。 P:( 1 一 ) ( 1 ) Pw 。y 式中: P 孔 隙率 , ; 试件烘 干后的质量 , g ; 试件在水 中的质量 , g ; P 水的密度 , g c m ; 试件 的体积 , c m 。 透水试 验 : 通过 自制透水试验装置对试件的透 水性能 进行测试 , 采用 4 , 1 o o i n l n 1 0 0 IT l l n圆柱体试样上 、 下两 向 对面作为透水 面, 为保证水 流方 向为竖 向, 预先将 试件 圆 面四周用胶带封住 , 试样
18、与 P V C管接触面进行涂蜡处理。 采用常水头试验方法 , 根据达西定律测量多孔混凝 土的透 水系数 。 试验时 , 将水从进水 口注入 , 当水量达到固定水头 处, 多余水量将会从排水管排出, 用量筒计量溢水 口处通 过混凝土的出水量 , 同时记录 出水 的时间, 将测试 孔 隙率 的试件每组选 2个 , 每个试件进行 3次测定 , 剔除最 大、 最 小值后取透水时间的平均值, 根据达西定律式( 2 ) 计算透 水系数 值 。 27 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 一 HAt 式中: 足 透水系数 , c m s ; Q溢 出口流出的水量 , c m。
19、; H水头差 , c m; L 试件长度 ; A试件的截面面积 , c m 2 ; 卜一 水流时间。 透水 系数测试试样及装置如图 1 、 2 所示。 图 1多孔混凝土试件 ( 2 ) 图2透水装置示意图 2 试验结果及分析 2 1 试 验 结 果 表 3给出了再生骨料多孔混凝 土在不 同骨料取代率 、 不 同水灰 比及不 同 目标孔 隙率 下的密度、 实测孔隙率 、 透 水系数及 7 d抗压强度值 。 2 2多孔混凝 土强度 图3 ( a ) 、 ( b ) 分别给出了在不同目标孔隙率配合比 下 , 再生骨料多孔混凝土7 d 强度值随骨料取代率及水灰 表 3 再 生透 水混凝 土试验 结果
20、水灰 比 ( a ) 目标孔隙率0 2 图3多孔混凝土强度值 目标孔隙率 比的变化规律 。 图 3 ( a ) 显示 了在 目标孔 隙率为 0 2的条 件下, 多孔混凝土强度值随再生骨料取代率的增长而降 低, 而水灰比对强度值的影响不大。 例如在再生骨料取代 2 8 水灰 比 ( b ) 目标 L 隙率0 2 5 率为0时, 3 种水灰比下的平均强度值为 6 7 9 MP a , 再生 骨料取代率 为 5 0 时强度平均值为 4 7 0 MP a , 比天然骨料 混凝土强度值降低了3 0 8 , 再生骨料取代率为1 0 0 时强 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
21、度平均值为4 0 l MP a , 比天然骨料混凝土降低了4 0 9 。 在 目标孔隙率为 0 2 5的条件下, 强度值随再生骨料取代率 呈现相 同的变化 趋势。 再 生骨料 附着砂浆 疏松 多孔 的特 性 , 骨料 一 砂浆界 面微 裂缝 的存在 , 弱化 了骨 料之间 的黏 结力。 再生骨料取代率对混凝 土强度值有直接 的影 响 , 取 代率越高 , 强度值越低。 图4 ( a ) 、 ( b ) 、 ( C ) 分别显示了不同再生骨料取代率 下 , 多孔混凝土强度值 随 目标孔 隙率 的变化规律。 再 生骨 料取代率 为 0时 , 目标孔 隙率为 0 2 5时 的平均强度值 比 0 2时
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