透水型生态混凝土性能试验研究.pdf

2 0 1 2年 第 4期 (总 第 2 7 0 期 ) N u mb e r 4 i n 2 0 1 2 ( T o ml No 2 7 0 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 预拌混凝土 READY 【 I XED CONCRE TE d o i ： 1 0 3 9 6 9 8 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 2 0 4 0 3 2 透水型生态混凝土性能试验研究 张瑶，刘荣桂，徐荣进 ( 江苏大学，江苏 镇江 2 1 2 0 1 3 ) 摘要： 透水型生态混凝土是一种新型的建筑材料， 在保证透水性能的同时， 必须保证其强度能够满足使用要求。 目前多数的透水混凝土 都是无砂的， 因此强度会有所降低， 另一方面由于该混凝土具有多孔性， 势必会造成它的强度下降， 研究了加入砂料， 以此来提高其强度。 针 对目前为了保证透水混凝土的强度， 大多数添加硅石粉等其他的辅助原料和高效减水剂来提高其强度的情况。 通过添加自主研制开发的 z s l 外加剂探讨了透水型生态混凝土的合适的配合比， 且在不同水灰比和不同的掺量下研究了其对透水型混凝土抗压强度、 孔隙率的影响。 关键词 ： 生态混凝土；Z S 1 ；抗压强度；孔隙率 中图分 类号： T U5 2 8 2 文献标志码 ： A 文章编 号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) 0 4 0 0 9 7 0 3 S t u d y o n t h e p e rf o r ma n c e o f p e r me a b l e e c o - - c o n c r e t e Z H A N G Y a o ， L I UR o n g - g u i ， XU R o n g -j i n ( J i a n g s u Un i v e r s i t y ， Z h e n j i a n g 2 1 2 0 1 3 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： P e r me a b l e e c o c o n c r e t e i s a ne w b u i l d i n g ma t e ria l ， I t mu s t e n s u r e t h e s t r e n g t h t o me e t the r e q ui r e me n t s wh i l e e n s u r i n g t h e p e r me - a b i l i t yp e r f o r ma n c e 。Mo s t o f t h e p e r me a b l e c o n c r e t e a l ewi thn o s a n d， S O the i n t e n s i t y wi l l b e r e d u c e d， As the c o n c r e t e 、 v i t h p o r o s i ty， b o u n dt o r e s u i t in d e c r e a s e d i t s i n t e n s i ty， i n o r d e r t o i n c r e a s e i t s s t r eng t h ， a d d s s and ma t e ri a 1 F o r t h e c u r r e n t s tr eng t h o f p e r v i o u s c o n c r e t e i n o r d e r t o e n s u r e tha t mo s t a d d s i l i c a po wd e r a n d o t h e r a u x i l i a r y ma t e r i a l s s u p e r p l a s t i c i z e r t o i n c r e ase i t s s tren g t h i n t he c a s e Ad d i n g ZS - 1 a d mi x t u r e d e v e l o p e d b y s e l f i n v e s t i g a t e s a s u i t a b l e p e rm e a b l e e c o c o nc r e t e r a t i o， u n d e r a d i ffe r e n t wa t er c e me n t r a t i o an d a d i ffe r e n t d o s a g e r e s e a r c h t he e ffe c t o f p e rm e - a b i l i ty c o n c r e t e c o mp r e s s i v e s tr e n g t h p o r o s i ty R a t e K e y wo r d s ： e c o - c o n c r e t e ； Z S 1 ； c o mp r e s s i v e s t r e n g t h ； p o r o s i ty 0 引言 透水型生态混凝土是由单一粒径的粗骨料、 水泥、 添加剂、 少量细骨料和水进行搅拌 、 加固及养护后 ， 呈米花糖状并具有 间隙的混凝土。 它的最大特点是存在非常多单独或连续 的孔 隙， 正因为拥有了以往一般混凝土难以想象的机能， 因此不仅仅 在混凝土领域， 而且在环境等其他领域也都受到了广泛的关注。 在国家“ 8 6 3 ” 计划项 目“ 镇江水环境处理” 专项中， 已经证 实了透水型生态混凝土在护堤、 植生和净水等方面都起着重要 的作用 ， 但是其外加剂的用量 比较大 ， 目前国内对透水混凝 土外加剂 的研究还不成熟 ， 针对这一问题 ， 通过试验研究添加 新型外加剂 Z S 1的透水混凝土的配合比及其抗压强度和孔隙 率 ， 从而降低该混凝土造价 ， 改善其性能， 使透水混凝土的研究 更加完善。 其结构如图 1 所示。 1 试 验 研 究 1 1 原材料 水泥： P 0 4 2 5 R级水泥。 碎石： 5 1 6 5 n L r n的单粒级碎石， 表观密度 2 5 6 0 k e J m 。 中砂： 细度模数 Mx = 2 3 2 ， 表观密度为 2 6 4 0 k g m3 。 Z S 1 ： 自主研制的一种透水型生态混凝土添加剂， 密度为 1 2 8 2 e d mL， 它是一种以碳酸钙为主要成分的褐色无机质悬浮液。 收稿 日期 ：2 0 1 1 - 1 0 1 5 图 1 透水型混凝土结构 水： 普通自来水。 1 2 材料的配合比 1 2 1 试配 的过程 包裹骨料 的水 泥浆 骨料 孔隙 根据镇江世业洲生态江堤中所使用的透水型混凝土的配合比 见表 1 ， 这里保证水泥质量固定( 按 1 m3 混凝土计算： c = 2 5 0 k g ) 。 表 1 江苏镇江地区生态混凝土配合比 1 m。 ) 按表 1 配合比用 2 L容器试配， 配合比见表 2 。 表 2 试配的透水混凝土的配合比( 2 L) 9 7 表 5 水灰 比为 0 4 3的孔隙率 羔 、 鹱 _ 口 水灰比w， c 图 4 水灰 比和 7 d抗压强度关 系 水 灰 E w c 图 5 水灰 比和 2 8 d抗压强度关系 右， 强度达到最大值 ， 这与普通混凝土有一定的差别 ， 由于添加 剂 Z S 1 是一种以碳酸钙为主要成分的褐色无机质悬浮液 ， 密 度大于水 ， 在设计配合比时， Z S 1 不能当水看待， 而对于同一种 水灰比， Z S 1不固定， 水也是发生变化的， 当Z S 1 掺量为 2 时， 它的抗压强度最大。 2 1 2 添加剂 的掺量 理论上， 该透水混凝土的强度是随Z S 1 掺量的增加而增加 ， 但是在混凝土试块的制作过程中， 它的孔隙率是不同的， 这就 造成 Z S 1 掺量为 6 L时 ， 此时混凝土的孑 L 隙率较大， 它的强度 有所降低。 相同水灰比， 掺入 Z S 1 的量为 5 L时， 该混凝土的强 度最大， 这说明z s 1 在该混凝土中起一定的分散作用 ， 使之具 有一定的强度， 同时这个掺量为最佳掺量。 2 1 - 3 孔隙率 该透水型混凝土的孔隙率、水灰比和添加剂 Z S 一 1 掺量之 间的关系见图 6 ， 水灰比 W C = 0 4 3 透水混凝土孔隙率 、 抗压强 度之间的关系见图7 。 20 喜 o 5 要 鳗 出 弩 孔 隙率 ， 图 7 W C= 0 4 3孔隙率和 2 8 d抗压 强度关 系 低于普通混凝土的主要原因之一。 通过表 4可以看出， 在水灰比 为 0 4 5 时， 该透水型混凝土孔隙率较大， 透水混凝土的强度有所 下降， 这就造成Z S 1 为 6 L的强度有时比 5 L时强度还要低， 在 同一水灰比下 ， 由图 6可以得出外加剂的掺量对孔隙率的影响 不是太大， 同时图 7可以看出抗压强度并不是随着孔隙率的增 大而降低， 初期有个上升的阶段， 因为外加剂的掺量影响着混凝 土的抗压强度， 当外加剂掺量超过 2 后， 孔隙率增大， 导致混凝 土抗压强度下降， 因此孔隙率影响着透水型混凝土的抗压强度。 3 提 高透水 型混凝 土强度 的措施 从理论上讲， 提高混凝土的强度关键是提高水泥浆体的内 聚力和水泥浆体与骨料的黏附力， 根据这一理论 ， 有以下几种 方法可以提高其强度。 3 1搅 拌 工 艺 合适的搅拌工艺可以提高其强度。 透水混凝土有着严格的 搅拌工艺， 搅拌时间不能太长 ， 也不能太短 ； 如果搅拌时间太 长， 混凝土会出现浆体变稠， 裹住石料 ， 不能正常黏结， 导致混 凝土强度下降； 另一方面搅拌时间太短， 外加剂 、 水 、 水泥会出 现搅拌不均匀， 水泥水化不充分 ， 这些都会使混凝土的强度下 降。 因此， 合适的搅拌工艺影响透水混凝土强度。 3 2 采用高等级的水泥和增加水泥用量 水泥等级是决定水泥浆体强度的决定性因素。 若只为提高 水泥浆体的强度而增加水泥量会影响混凝土的孔隙率。 而采用 高等级的水泥可以在不影响水泥孔隙率的前提下提高混凝土 的强度， 有试验为证采用 5 2 5 R级水泥时其 7 d抗压强度能达到 2 7MP a ， 当水泥用量增加到 3 0 0 k g时 ， 其 7 d 抗压强度同样能 达到 2 5 MP a 左右， 但此时孑 L 隙率有比较大的下降。 3 3选取 合 适 的水灰 比嘲 水灰比对水泥浆体的微观结构产生很大的影响， 特别是对 水泥浆体孔隙状况影响显著。 采用低的水灰比， 可以减少水泥浆 体中的游离水 ， 从而减少水泥浆体 的孔隙， 提高混凝土的密实 度和强度。 另一方面， 降低集浆比， 减薄水泥浆层的厚度， 可以 充分发挥骨料的骨架作用 ，但是当水灰比减小到一定程度， 会 对混凝土产生负面影响。 3 - 4 增加添加剂的掺量阿 理论上， 该透水混凝土的强度是随Z S ， 1 掺量的增加而增加， 但只能适当的增加掺量 ， 当达到一定程度时 ， 增加用量一方面 下转第 1 0 2页 9 9 纤维水泥砂浆裂缝在试验中表现出不同形态特征见图2 ， 表 4为纤维砂浆裂缝降低系数表。 表 4 纤维砂 浆裂缝降低系数 系数 类别 N C P P B F B F P P B F P P B F B F B F P P B F B F 1 0 8 8 6 O 8 48 O 9 91 O 99 5 0 7 9 5 O8 6 3 0 7 5 6 由试验结果可见， 纤维对砂浆的抗裂性能改善是显著的。 根据添加纤维种类 的不同， 抗裂性能由大到小依次为： P P B F B F P P B F B F B F P P B F P P B F B F N C。 各组试件抗裂指标对 比见图 3 。 可见 ， 纤维的加人使砂浆早龄期约束收缩裂缝变得 “ 小” 、 “ 短” 、 “ 细” 、 “ 少” ， 充分体现了纤维控制、 细化裂缝的能力。 3 2 试验结果分析 由于纤维在砂浆内呈三维乱向分布， 阻碍了骨料的离析和 分层 ， 保证砂浆早期均匀泌水， 从而阻止沉降裂纹的产生 ； 纤维 的加人可以分散或抵消砂浆收缩应力 ， 提高基体开裂的应力水 平， 抑制裂缝的产生和发展； 纤维可降低裂缝尖端的应力集中， 改变裂缝 的方 向 ， 防止微裂缝的进一 步发展 。 对于混掺纤维砂浆试件 ， 长度相当的杜拉纤维( i 9 mm) 和 玄武岩纤维( 2 0 mm) 混掺( P P B F ) 实现一种最佳匹配， 抗裂性能 最优， 其抗裂性能较基体试件提高了 9 9 5 。 原因在于纤维混掺 从不同层次上改善纤维三维分布的均衡性以及集料与纤维的 协调作用， 提高了增强效率。 上接第 9 9页 反而会降低其强度， 另一方面会增加混凝土的造价。 4结 论 ( 1 ) 当( W+ Z S 一 1 ) C = O 4 3时， 掺入 Z S 1的透水型生态混凝 土的强度达到最大值。 ( 2 ) 外加剂 Z S 1 掺量对透水型生态混凝土的影响显著， 在 ( W+ Z S 一 1 ) C = O 4 3条件下， Z S 1 掺量为 5 L左右时， 透水型生态 混凝土的强度达到最大， 同时孔隙率也能满足透水要求。 ( 3 ) 掺入Z S 1 的透水型生态混凝土， 其最大强度可达2 0 MP a 以上， 因此可用于淹水区坡面工程， 广场、 人行道、 公园道路、 小 区停车场等。 参考文献 ： 1 1 刘荣桂， 万玮。 等 淹水区边坡的生态型护坡技法及耐久性研究【 J 混 对于单掺试件， 纤维越长， 表面积越大 ， 纤维与水泥基材料 界面黏结力越大 ， 试样的开裂面积 、 裂缝总长和最大裂宽均随 之减小， 其抗裂性能越优( B F ) 。 4结论 ( 1 ) 在本次试验条件下， 对于混掺纤维砂浆试件， 长度相当的 杜拉纤维和玄武岩纤维混掺( P P B F ) 抗裂I 生 能最优， 其抗裂性能较 基体试件提高了9 9 5 ； 随掺入纤维种类增多( P P B F B F ) ， 内部界 面随之增加， 导致试件抗裂性能降低， 但仍有 7 5 6 的提高率。 ( 2 ) 对于单掺纤维砂浆试件 ， 纤维长度是决定其抗裂性能 的主要因素， 3 0 m i n的玄武岩纤维( B F - ) 最佳， 其抗裂性能较基 体试件提高了 9 9 1 ； 当长度相当时， 杜拉纤维的阻裂作用优于 玄武岩纤维。 参考文献 ： 1 K RA A I EA p r o p o s e d t e s t t o d e t e r mi n e t h e c r a c k i n g p o t e n t i a l d u e t o d r y i n g s h ri n k a g e o f c o n c r e t e J C o n c r e t e C o n s t r u c t i o n ， 1 9 8 5 ， 3 0 ( 9 ) ： 7 7 5 【 2 R I L E M T C 1 1 9 - - T C E ， A v o i d a n c e o f t h e r ma l c r a c k i n g i n c o n c r e t e a t e a r ly a g e s S 3 】S P R I N G E N S C HMI D R T h e r mal c r a c k i n g i n c o n c r e t e a t e a r l y a g e s M Mu n i c h： E&F NS PON， 1 9 9 4 4 】S t a n d ard P r a c t i c e F o r E s t i m a t i n g T h e C r a c k i n g T e n d e n c y o f C o n c r e t e ， AAS HTO De s i g n a t i o n： 3 4 9 9 5 15 刘岩， 王培铭 ， 郭延辉， 等 混凝土开裂性能测试多道应力诱导平板 式方法 J 建筑材料学报 ， 2 0 0 6 ， 9 ( 6 ) ： 6 6 6 6 7 0 【 6 】I C B O E v a l u a t i o n， s e r v i c e ， a c c e p t a n c e c ri t e ri a f o r c o n c r e t e w i t h s y n t h e t 作者简介 联系地址 联系电话 李艺( 1 9 7 2 一 ) ， 女， 博士， 副教授， 从事混凝土材料和工程可 靠性研究。 沈阳市和平区文化路 3 号巷 1 1 号( 1 1 0 0 0 4 ) 1 3 6 6 41 9 9 3 7 8 凝土 ， 2 0 0 5 ( 8 ) 【 2 吴智仁， 陆春华， 等 护堤植生型生态混凝土性能指标及耐久性性 能 J 1 江苏大学学报： 自然科学版， 2 0 0 5 ( 5 ) 3 3 铺装用透水性生态混凝土的质量要求、 制造和施工方法 z 】 佐藤道 路( 株) 技术研究所 4 1 A S T M C 1 0 7 7 -2 0 0 2 ， 建筑用混凝土和混凝土集料的实验室测试标 准实施规范和实验室评定标准【 s 5 5雷丽恒， 刘荣桂， 吴智仁， 等 透水性生态混凝土强度的试验研究【 J 1 混凝土 ， 2 0 0 7 【 6 玉井元治绿化 j 夕I) 一 ( 了2 - 夕1 j 材料) j 】 j、夕1 ) 一 工学， 1 9 9 9 ， 3 2 ( 1 1 ) ： 64 6 9 作者简介： 张瑶( 1 9 8 5 一 ) ， 男， 硕士， 主要从事生态混凝土研究。 联系地址： 江苏省镇江市江苏大学土木工程系( 2 1 2 0 1 3 ) 联系电话： 1 3 7 7 5 3 7 4 5 6 5 法国展 中联展台 CI F A当家新型混凝土泵 亮相 2 0 1 2年 4月 1 6日一 2 1日， 第九届法国国际工程机械展会在法国巴黎北维勒班展览中心举行。 在中联重科展台， C I F A成为最引 人注目的主角， 展台一半的设备由C I F A的混凝土机械组成， 并展出了 MK - 2 4混凝土泵及 C a r b o t e c h系列 K 4 5 H泵等多款新品， 另 外部分汽车起重机及塔吊产品也在展台展出。在该次展会中， C I F A展出一款新型混凝土泵，以充分满足法国市场的期望和需求。 M K 2 4 混凝土泵配备了一套可拆卸式的带转子泵送系统， 填补了 C I F A产品线中的空白。MK - 2 4 混凝土泵带 z 形折叠系统和 4 英 寸管路。 此机型融合了法国客户专用的一项革新技术方案以及 C I F A品牌的可靠性 ， 这使得用户可以使用此机型同时泵送混凝土和 其他类型的材料。此机型非常适用于狭窄工地中以及市中心的翻新和修复工作期间的泵送工作。 】 O2 加 O