不同成型方法对透水混凝土性能的影响研究.pdf

2 0 1 1年 第 1 1期 ( 总 第 2 6 5期 ) Nu mb e r 1 1 i n 2 0 1 1 ( T o t a l No 2 6 5 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 PRACTI CAL T ECHNOLOGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 0 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 1 1 0 4 1 不同成型方法对透水混凝土性能的影响研究 徐仁崇 。桂苗苗 。龚明子 ，刘君秀 ，陈清己， ( 1 厦门市建筑科学研究院集团股份有限公司， 福建 厦门 3 6 1 0 0 4 ；2 厦门天润锦龙建材有限公司， 福建 厦门 3 6 1 0 0 9 ) 摘要： 研究了4 种成型方法对透水混凝土抗压强度及透水系数的影响。 结果表明： 随着振动时间和成型压力的增加， 透水混凝土的抗 压强度先增大后减小， 而透水系数则逐渐降低； 插捣成型法可以使透水混凝土获得较高的透水系数但抗压强度较低； 振压成型法可以使透 水混凝土获得较优的抗压强度及透水性能； 压力成型法和振压成型法可以作为透水混凝土实验室配合比成型方法； 透水混凝土路面的施 工方法及施工机械的参数选择应根据试验确定。 关键词： 透水混凝土；成型方法 ；成型压力 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 6 3 文献标志码 ： A 文章编 号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 1 1 0 1 2 9 0 3 I mpac t of d i f f e r en t mol di ng m e t hods on pe r vi ou s c o nc r e t e pe r f or man ce XUR e n c h o n g ， GU ! Mi a o - mi a o ， GO NGMi n g - z i ， L Kl J u n - x i u ， C H E NQi n g -j i ( 1 X i a me nA c a d e my o f B u i l d i n gR e s e a r c hG r o u pC o ， L t d ， X i a me n 3 6 1 0 0 4， C h i n a ； 2 Xi a me nT i a n r t m J i n l o n g Bu i l d i n gma t e r i a l Co ， L t d ， Xi a me n 3 6 1 0 0 9 ， C h i n a ) Abs t r ac t ：T h e imp a c t o f f o u r mo l d i n g me t h o d s o f pe r v i o u s c o n c r e t e o n i t s wa t e r p e r me a b i l i t y c o e ffic i e n t a n d c o mp r e s s i v e s t r e n g t h wa s d i s c u s s e d i n t h i s pa p e r Re s u l t s s h o we d t h a t wi t h the v i b r a t i n g t i me p r o l o n g e d a n d the c o mpa c t i o n p r e s s u r e a u g me n t e d， p e r v i o u s c o n c r e t e s wa t e r p e r - me a b i l it y c o e ffic i e n t f e l l d o wn g r a d ua l ly wh i l e i t s c o mp r e s s i v e s t r e ng t h i n c r e a s e d ini t i a l l y a n d the n de c r e a s e d Ha nd c o mp a c t i o n me t ho d p r e s e n t e d h i e l w a t e r p e r me a b i l i t y c o e ffic i e n t b u t l o w e r c o mp r e s s i v e s t r e n gth ， w h e r e a s v i b r a t i n g c o mp r e s s i n g me t h o d o u t s t o o d i n b o t h the t wo asp e c t s Co mp r e s s i n g me t h o d and v i b r a t i n g me tho d c a i 1 s e rve a s l a b o r a t o r y mo l d i ng me tho ds o f p e rvi o u s c o n c r e t e mi x p r o p o r ti o nPara me t e r s of c o ns t mc t i o n t e c h n i q u e s a n d e q u i p me n t s f o r p e rvi o u s c o nc r e t e p a v e me n t s d e p e nd e d o n the l a b o r a t o r y e x p e r i me n t s r e s u l t s Ke y wor ds ： pe rvi o u s c o n c r e t e； mo l d i n g me t h o d s ； c o mp a c t i o n p r e s s u r e 0 引言 随着混凝土技术的不断进步， 人们注重混凝土的结构性能 的同时， 也在追求其功能性、 生态性和智能性等性能。 透水混凝 土是目前国内外重点开发应用的生态功能混凝土品种之一。 它 具有良好透气、 透水性， 将其用于城市广场、 人行道路的铺设 ， 既有利于调节城市的温湿度 、 维持地下土壤水位， 又可以减少 交通噪音并增加行人、 行车的舒适性， 对调节城市气候、 保护城 市环境具有重要作用 1 。 与普通混凝土相比， 透水混凝土在力学 性能、 功能性等方面有着显著的优势。 目前国内对影响透水混凝 土性能的因素做了较多研究 ， 但较少有研究关于成型方法对 透水混凝土性能的影响。 本文通过试验， 研究了不同成型方法对 透水混凝土强度及透水性能的影响， 提出了合理的透水混凝土 成型方法， 为透水混凝土的工程应用提供参考。 1 原材料及试验方法 1 1 原材料 水泥： 福建三德水泥股份有限公司生产的P O 4 2 5 级水泥； 碎石 ： 厦门海沧顺信建材厂生产的 5 1 0 to n i 花岗岩碎石 ， 表观 密度为 2 7 8 0 k g m ， 紧密堆积密度为 1 5 2 0 k g m 3 ； 减水剂 ： 福建 收稿日 期 ： 2 0 1 1 J 0 5 _ 3 0 基金项目：厦门市科技计划资助项目( 3 5 0 2 Z 2 0 1 0 0 0 4 4 ) 科之杰新材料有限公司生产的 P o i n t S聚羧酸缓凝高效减水 剂， 掺量 1 0 时减水率为 2 5 9 ； 水： 自来水。 1 2试验 方 法 1 2 1 成型方法 试验采用 4种不同的成型方法， 分别为： ( 1 ) 插捣成型法。 将混凝土拌合物装入 1 5 0 m mx l 5 0 ml n x 1 5 0 I l 1 n 1 混凝土试模中， 用坍落度捣棒在混凝土表面由外至中心 均匀的插捣 1 6下左右， 然后用 + 4 0 mi l l 的铁榷“ 滚压” 成型面 直至平整并用抹刀将成型面抹平。 ( 2 ) 振动成型法。 将混凝土拌合物装入 1 5 0 mmx l 5 0 mmx 1 5 0m l T l 混凝土试模中， 放在振动台上振动至所需时间， 最后用 , 1, 4 o mi l l 的铁棒“ 滚压” 成型面直至平整并用抹刀将成型面抹平。 ( 3 ) 压力成型法。 将混凝土拌合物装入专用静压成型模具中， 然后将模具置于压力机下施加压力至试验值并维持 5 s 后卸 荷 ， 最后取下试模套具， 用 + 4 0 m m的铁棒“ 滚压” 成型面直至 平整并用抹刀将成型面抹平。 混凝土试块成型尺寸为 1 5 0 mmx 1 5 0mmx l 5 0lT k r n ， 试验过程见图 1 。 ( 4 ) 振压成型法。 将混凝土拌合物装入试模并在振动台上 振动 4 s ， 然后使用静压成型装置向拌合物施加压力至试验值并 维持 5 S 后卸荷 ， 最后用 + 4 0 m m的铁棒“ 滚压” 成型面直至平 1 2 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m P 图 1 透水混凝土静压成型示意图 整并用抹刀将成型面抹平。 1 2 - 2 孔隙率的测定 将试件在水中浸泡 2 4 h ， 并在水中测试试件的质量 m ， 然后 将试件风干 2 4 h ， 测其质量m ， 根据式( 1 ) 计算混凝土的孔隙率 P。 P = l 1 一 型 1 0 0 ( 1 ) l V P 水J 式中： 试件的体积； P 水的密度。 表 1 1 -2 3 抗压强度的测定 透水混凝土的抗压强度测试按照 GB T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 普通 混凝土力学性能试验方法标准 进行。 1 2 4 透水系数的测定 采用“ 固定水位高度法” 测试透水混凝土的透水系数。 事l先将 试块四个侧面用净浆密封， 使成型面作为测试表面。 测试透水仪中水 位由 1 8 O mil l 降至 0 fi l m所用时间 根据式( 2 ) 计算透水系数 。 v = h t ( 2) 2 试验结果与分析 试验采用相同的透水混凝土配合比， 按照 1 2 1 节中不同成 型方法成型透水混凝土试块。 使用强制搅拌机对透水混凝土拌 合料进行搅拌， 搅拌时间为 1 8 0 s ， 保证拌合物中水泥浆体均匀的 包裹在骨料表面 ， 以出机的透水混凝土拌合物表面有类似金属 光泽为准。 将成型好的透水混凝土带模置于标准养护室养护 2 d 后拆模， 拆模后试块继续放入标准养护室养护至测试龄期。 2 1 振动时间对透水混凝土性能的影响 振动时间对透水混凝土强度及透水性能的影响， 试验配合 比及结果见表 l 。 振动时间对 透水混凝 土性能影响试验配合 比及结果 由图 2可见， 随着振动时间的增加 ， 透水混凝土 2 8 d抗压 强度先增大后减小， 透水系数则逐渐降低。 这是因为， 振动成型 是通过振动减少骨料问的摩擦力进而使骨料靠 自身重力达到 密实 ， 骨料在振动下逐渐密实且骨料间形成良好的机械啮合， 因而强度提高。 但是随着振动时间的增加， 包裹在骨料周围的水 泥浆体会因重力作用下落并填充在混凝土中的孔隙中， 这样不 但堵塞了连通的孔隙， 降低了混凝土的透水性能， 而且使混凝 土出现“ 上部浆体稀少 、 下部浆体堆积” 的现象( 见图 3 ) 。 当混凝 土试件受力时， 上部的薄弱环节会使混凝土的整体强度降低。 4 6 8 l 0 1 2 l 4 1 6 1 8 2 0 4 6 8 1 O 1 2 l 4 1 6 1 8 2 0 振 动时间 s 振动时 间 s ( a ) (b ) 图 2 振动时间对透水混凝土2 8 d抗压强度及透水系数的影响 因此为使透水混凝土获得较高的强度和良好的透水性能， 振动成型的时间宜控制在 8 1 2 s 。 2 2 成型压力对透水混凝土性能的影响 成型压力对透水混凝土强度及透水性能的影响试验配合 比及结果见表 2 。 图4所示， 随着成型压力的增加 ， 透水混凝土 2 8 d 抗压强度 先增加后减小， 透水系数则逐渐降低。 在压力成型过程中， 随着 1 30 ( a ) 正常 试块 f b ) 过振试块 图 3 正 常振捣与过振的透水 混凝土试块底面图 成型压力的增大 ， 透水混凝土拌合物骨料问的移动分两个阶段： 第一阶段是骨料在压力作用下发生位移 ， 填充孔隙， 这时的拌合 物体积发生变化 ， 骨料间距减小， 骨料问的接触点增多， 这个阶 段称为滑动阶段 ； 第二个阶段， 随着对拌合物的持续增压， 拌合 物体积不再改变， 骨料之间互相挤压， 接触点进一步增多， 骨料 间的啮合力增加 ， 混凝土的强度增大， 同时由于骨料间的接触增 多， 混凝土更加密实 ， 其内部的孔隙率逐渐减少， 因此透水系数 降低。 当成型压力继续增大时， 混凝土中的骨料己经紧密接触 ， 难以进一步密实， 过大的压力会使骨料断裂与破损， 但骨料 白 J 缺 少水泥浆体黏接， 由此透水混凝土的强度降低 ， 而且破碎的骨料 颗粒会堵塞混凝土中的孔隙， 导致透水混凝土的透水系数降低。 在本试验中， 为使透水混凝土具有较高的强度和良好的透 水性， 压力成型的压力宜控制在 6 0 - 8 0 k N。 2 3 不 同成型 方法 对 比 4种不同成型方法对透水混凝土强度及透水性能的影响试 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 2 成型压力对透水混凝土性能影响试验配合比及结果 皇 鲁 苗 嘲 图4 成型压力对透水混凝土2 8 d 抗压强度及透水系数的影响 验配合比及结果见表 3 。 从表 3中可以看出， 插捣成型法获得的透水混凝土 2 8 d抗 压强度较低 ， 但混凝土的透水系数较大 ， 主要原因是插捣成型 法不能使透水混凝土拌合物充分密实， 混凝土内部骨料间孔隙 较多， 这些孔隙成为透水的通道却降低了混凝土的抗压强度。 相 比之下 ， 振压成型法的综合成型效果最优 ， 使用这种方 法获得的透水混凝土 2 8 d 抗压强度和透水系数较振动成型法 和压力成型法皆有所提高。 可以认为， 振压成型的前振动使透水 混凝土拌合物中的骨料发生位移并填充到有效的位置 ， 此时水 泥浆体均匀包裹骨料且不会发生滴浆 ； 之后的压力成型使骨料 颗粒的间距进一步减小， 骨料颗粒之间接触点增多但骨料不会 发生压碎 ， 最终使透水混凝土内部的骨料颗粒紧密啮合 ， 形成 均匀的多孔结构。 振压成型法在提高混凝土强度的同时， 使透水 昆 凝土内部孔隙良好连通、 具有良好的透水性能。 表 3 不 同成型方法对透水混凝土性能影响试 验配合 比及结果 注： 振动成型时间为 1 0 s ； 压力成型压力为 8 0 k N； 振压成型压力为 6 0 k N 。 2 4 实验室成型及工程施工方法选择 普通混凝土在浇筑完毕后通常采用振捣棒振捣密实， 但这 种方法对于透水混凝土的施工却并不适用。 为了保证透水混凝 土路面达到设计强度并具有良好的透水性能 ， 必须采取合理有 效的施工方法， 目前国内透水混凝土路面成型主要采取摊平后 用轻型碾压机压实和摊铺刮平后振动辊压整平两种方法。 本试验研究中， 压力成型方法与工程中的碾压成型方法相 似， 振压成型方法与工程中的振动碾压方法相似。 因此， 可以把 压力成型和振压成型方法作为透水混凝土实验室成型方法。 根 据实际工程中的施工方法选择与之对应的实验室成型方法， 这 样得到的透水混凝土实验室配合比才具有参考和指导性。 同 时， 实验室的成型方法试验亦能为透水混凝土路面施工提供施 工机械选择的参数， 例如根据本试验中研究结果 ， 使用静压压 路机时， 宜选用 6 8 t 压路机。 3结 论 ( 1 ) 采用振动成型方法时 ， 随着振动时间的增加 ， 透水混凝 土的抗压强度先增大后减小， 而透水系数逐渐降低。 为保证透水 混凝土具有较高的强度和良好的透水性， 要严格控制振动时间， 本试验中振动时间宜为 8 1 2 s 。 ( 2 ) 采用压力成型方法时， 随着成型压力的增加， 透水混凝 土的抗压强度先增大后减小， 而透水系数逐渐降低。 为保证透水 混凝土具有较高的强度和良好的透水性， 要选择合适的成型压 力， 本试验中成型压力宜为 6 0 8 0 k N。 ( 3 ) 对比不同的成型方法， 插捣成型法可以使透水混凝土 获得较高的透水系数， 但混凝土的抗压强度较低 ， 振动成型法 和压力成型法的效果相当， 振压成型法可以使透水混凝土获得 较优的抗压强度和透水性能。 ( 4 ) 压力成型法和振压成型法可作为透水混凝土实验室成 型方法， 透水混凝土路面的施工方法及施工机械的参数选择应 根据试验确定。 参考文献 ： 1 杨善 页 环境友好型混凝土一透水混凝土 J 厂东建材 ， 2 o o 4 ( 1 o ) ： 3 6 3 9 2 2蒋正武， 孙振平， 王培铭 若干因素对多孔透水混凝土性能的影响 建筑材料学报， 2 0 0 5 ， 8 ( 5 ) ： 5 1 3 5 1 9 3 3 张朝晖， 王沁芳， 杨娟透 水混凝土强度和透水性影响因素研究 混 凝土 ， 2 0 0 8 ， 2 2 1 ( 3 )： 9 3 9 6 【 4 J 徐仁崇， 刘君秀， 曾冲盛， 等 采用 D e s i g n E x p e 优化透水混凝土配 合比设计 J 新型建筑材料， 2 O L O ( 7 ) ： 1 7 2 0 5 】S U N M， L I Z ， L I U Q， e t a1A s t u d y o n t h e r ma l s e l f - d i a g n o s ti c a n d s e l f - a d a p t i v e s ma r t c o n c r e t e s t r u c t u r e s J C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h 2 0 0 0， 3 0 ( 8 )： 1 2 5 1 1 2 5 3 6 j 石云兴， 霍亮， 戢文占， 等 奥运公园露骨料透水路面的混凝土施工 技术fJ 】 混凝土， 2 0 0 8 ( 7 ) ： 1 0 3 1 0 5 作者简介： 联系地 址： 联系电话 ： 徐仁崇( 1 9 8 2 一 ) ， 男， 工程师， 硕士， 主要从事高性能混凝土 及新型建筑材料的研究开发工作。 厦门市同安区新民镇凤岭路 7 6 0 号06 1 l O O ) 0 5 9 2 71 9 21 9 9 1 3 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m