环保节能型发光透水混凝土的制备及应用.pdf

2 0 1 5年 第 6 期 (总 第 3 0 8 期) N u mb e r 6 i n 2 0 1 5( T o t a l No 3 0 8 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 预拌混凝土 READY M ED C0NCRE TE d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 0 6 0 2 8 环保节 能型发光透水 混凝 土的制备及应 用 陈景 ，王晶晶，徐芬莲 ， 叶海艳 ， 刘永道 ， 黄海珂 ( 中建商品混凝土成都有限公司， 四川 成都 6 1 0 0 5 2 ) 摘要： 将发光骨料应用于透水混凝土面层中， 制备具有照明与装饰功能的发光露骨透水混凝土路面。 研究了骨料及不 同胶材 体系对发光露骨透水混凝土性能的影响。 研究表明： 应用 5 1 0 m l T l 石质发光碎石作为骨料， 采用“ 水泥 一 超细粉煤灰” 胶材体 系 ， 可制备出工作性 、 透水性 、 力学性能及表观效果 良好的 C 2 0发光露骨透水混凝土路面。 关键词： 长余辉； 发光； 露骨透水混凝土 中图分类号： T U 5 2 8 3 8 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 6 0 1 0 6 0 4 P r e p a r a t i on a n d a pp l i c a t i o n o f e n v i r o n me n t a l e n e r g ys a v i n g e mi t t i n g p e r v i o u s c o n c r e t e CHEN J i n g ，W ANG J i n xi n g ，X U F e n fi a n，YE Ha i y a n，LI U Yo n gd a o，H U AN G Ha i k e ( C h i n a Co n s t r u c t i o n Re a d y Mi x e d Co n c r e t e C h e n g d u C o L t d ， C h e n g d u 61 0 0 5 2， C h i n a ) Abs t r a c t： Th e l u mi n o u s e xp o s e d a g g r e g a t e p e r v i o u s c o nc r e t e wi t h l i g h tin g a n d d e c o r a ti v e f u n c t i o ns wa s p r e p a r e d b y us i n g l umi n o us s t o n e s i n t h e s u r f a c e o f c o n c r e t e p a v e me n t S t u d i e d t h e e f f e c t s of d i f f e r e n t c e me n fi fio u s s ys t e ms a n d l u mi n o u s a g g r e g a t e s o n c o n c r e t e pe rfo r man c e Re s u l t s s h o w tha t ： u s i n g 5 -1 0 l n r n l u mi n o u s g r a v e l a s a g gre g a t e a nd s e l e c t i n g“Ce me n tS u p e r fin e Fl y As h” s ys t e m， t h e C2 0 l u mi n o us e x p o s e d a gg r e g a t e p e rvi o u s c o n c r e wi th g o o d wo r k a b i l i t y， wa t e r pe rm e a b i l i t y， me c h a ni c a l p r o p e r t i e s a n d a pp a r e n t e f f e c t wa s p r e p are d Key wor ds： a f t e r g l o w； l u mi n e s c e n c e； e x p o s e d a g g r e g a t e p e r v i o u s c o n c r e t e 0 引 言 透水混凝土是由粗骨料 、 水泥 、 水 ， 以及必要时掺人 的 矿物掺合料和外加剂等材料拌制而成的一种多孔混凝土 ， 它不含细骨料 ， 由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互黏结 而形成孑 L 穴均匀分布 的蜂 窝状结构 ， 具有透 气 、 透水等特 点 。 露骨透水混凝土相对普通透水混凝土增加 了一项 表 面处理工艺 ， 即将混凝土表面包裹 的水泥浆体在终凝前 经水冲洗干净 ， 露 出表层粗骨料 的天然色 彩 ， 并不 影响面 层粗骨料根部水泥浆体的正常硬化 。 露骨透水混凝土路 面能使石材的装饰功能充分发挥 ， 裸露石材本色使制备 的 透水路面色彩丰富 、 形式多样 ， 白天具有美观的装饰性能 ， 但是在夜问 ， 没有灯光照射下此路 面暗淡无 光 ， 不具有亮 化照明作用。 因此本试验选用 发光性能优 良、 节 能环 保 、 无放射性 备一种既具有发光功能 ， 又能满足路用性能 的发光透水混 凝土 ， 此路面白天具有 良好 的 自然铺 面装饰效果 ， 夜 间能 够 自身发光 ， 具有照 明与装饰 作用 ， 可广泛应用于公共 广 场、 景区及人行横道等。 同时具有保护 自然、 维护生态平 衡 、 缓解城市热 岛效应等功能 ， 是一种集 照明、 装饰 、 透水 、 承重等多功能 于一体 的新型建筑材料 。 但 目前市售发光石 普遍存在粒形差、 强度低等缺点， 因此本试验应用发光石 作为粗骨料 ， 重点研究 骨料品种及粒径 、 不 同胶材体 系对 发光透水混凝 土性能的影响 ， 制备 出强度 、 透水 系数 、 孔隙 率均满足透水路面要求 的 C 2 0发光露骨透水混凝土。 1 原材料及试验方法 1 1 原材料 ( 1 ) 胶凝材料 ： 水泥 ， 拉法基 P O 4 2 5 R级水泥 ， 具体 技术指标见表 1 ； 超细粉煤灰 密度约为 2 5 0 0 k g m。 ； 硅 的长余辉发光骨料， 将其应用于露骨透水混凝土面层， 制 灰， 埃肯加密硅灰， 密度2 1 0 0 k g m 。 表 1 水泥的性能指标 ( 2 ) 粗骨料 ： 采用 5 1 0 m m、 1 0 1 6 mm稀土元素激活 的碱土铝酸盐长余辉发光石及天然碎石 。 收稿日期： 2 0 1 4 0 9 1 8 l 06 ( 3 ) 表 面缓凝 剂 ： 采用 中建 自制 表面缓凝 剂 ， 含 固量 1 2 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m ( 4 ) 减水剂 ： 采用聚羧酸高性能减水剂， 固含量为 9 ， 减水率约为 1 0 。 1 2试 验 方 法 透水混凝土性 能 测试方 法 ： 依 照 D B 1 1 T 7 7 5 2 0 1 0 透水混凝土路面技术规程 进行透水混凝土强度、 透水系 数及孔 隙率的测定 。 露骨透水混凝 土表面处理的试验方法 ： 透水混凝 土成 型后 ， 在其 面层均匀 喷涂 一层表面缓凝剂 ， 然后覆 膜养护 至规定时间， 将混凝土面层水泥浆体冲洗干净， 露出骨料 天然本色。 2配合比设计 透水混凝土配合比设计采用体积法， 如式( 1 ) 。 通过 目标孔 隙率的选择 ， 确定各组分 的用量。 + + + + +1 ， ：1 f 1 ) + + + + +1 ， ： 【 J P c Pf Pg Pw pa 式中 ： m 、 m f 、 m 、 m 、 表示 1 m。 混凝土 中水 泥、 矿 物 掺合 料 、 粗 骨料 、 水 、 减水 剂 的用量 ， m ； P 、 p 、 P 、 P a 表示水 泥、 矿 物掺合 料 、 粗骨料 、 水 、 减水剂 的表观密度 ， m ； 目标孔隙率。 3试验结果与讨论 骨料性能和胶材体系、 用量是影响透水混凝土性能的 主要因素。 为了实现透水混凝土强度 和透水 性的平衡 ， 本 试验重点研究骨料性能及不 同胶 材体系对发光透水 混凝 土孔隙率、 透水系数和抗压、 抗折强度的影响， 确定 C 2 0发 光露骨透水混凝土的较优配合比。 3 1 发 光骨料 对发 光透水混凝土性能的影响 骨 料是透水 混凝 土的主要 组成材 料 ， 约 占其体积 的 7 0 - 8 0 ， 因此对透水混凝土性能有非常重要的影响。 但 目前市售人造 发光 骨料 品种繁 杂 ， 其 价格 、 强 度、 发 光亮 度 、 余辉时问及安全环保等性能差异较 大 ， 因此 ， 首先对市 场上不 同类发光骨料进行试验研究 ， 确定其对发光透水混 凝土孔 隙率 、 透水系数 、 抗压强度 的影响。 3 1 1 骨料种类对发光透水混凝土性能 的影响 天然发光石价格昂贵且大部分具有放射性 ， 存在很大 的安全隐患。 因此 ， 本 试验 选用发光效率 高、 余 辉时间长 、 化学性质稳定、 无放射性污染 的碱土铝酸盐类人造发光 骨料 。 它主要分为两类 ： 树脂类发光卵石 和碎石、 石质发光 碎石 。 其中树脂 类发光石 密度小 ， 强度低 ( 表 观密度 约为 1 1 0 0 k g m ) ； 石质发光石以高纯度 天然矿石或玻璃 质材 料 和 稀 土 为 原 料 ， 表 观 密 度 与 普 通 石 子 相 近 ( 约 为 2 6 0 0 k g m ) ， 由制备工艺及成本决定， 市售大部分为碎 石 ， 强度稍低 于普通石子 ， 表面较粗糙。 不 同骨料发光透水 混凝土试验配合 比及试验结果如表 2和表 3所示 。 表 2不同骨料发光露骨透水混凝土的试验配合比k g m 表 3 不同骨料发光露骨透水混凝土试验结果 由试验研究可知， 树脂类发光卵石作为骨料制备发光 透水混凝土时， 由于石子表面过于光滑， 与水泥浆体黏结 力差 ， 致使混凝土拌合物的工作状态较差 。 而且 由于树脂 骨料本身强度低 ， 导致 配置的透水混凝土均强 度较低 ， 使 用 5 1 0 m m碎石时抗压强度最 高， 仅为 8 5 MP a 。 同时试 验表明， 树脂发光石粒径相同时， 由碎石制备的发光透水 混凝土 的孔隙率 、 透水 系数和强度均高于卵石配置的 昆 凝 土。 主要是 由于碎石具有更 多的棱 角和相对粗糙 的表 面 ， 棱角多使混凝土孔隙率较大， 连通孑 L 隙较多， 混凝土透水 性增强 ， 而且碎石粗糙 的表面使之与水泥浆体的黏结力增 大 ， 使碎石型骨料透水混凝土强度高于卵石型骨料 。 相对于树脂类发光石 ， 以石质 发光石作 为骨料 ， 相 同 粒径条件下 ， 对孔 隙率和透水系数影响较 小 ， 但透水混凝 土的强度 明显增强 。 3 1 2 骨料粒径对发光透水混凝土性能的影响 由表 1和表 2可知 ， 骨料粒径对发光透水混凝 土的各 项性能均有影响。 骨料粒径小， 制备的透水混凝土孔隙率 和透水系数降低 ， 但强度会升高。 主要 是 由于骨料粒径越 小， 单位体积骨料的的比表面积越大， 所形成的结构骨架 单位体积内骨料颗粒之间接触点数量越多， 胶结面积越 大， 因此， 透水混凝土强度会提高， 同时孔隙率及透水性会 降低 。 通过 以上试验研究发现 ， 骨料性能对发光露骨透水混 凝土的孔隙率 、 透水系数及强度均有 比较 明显的影响。 树 脂发光石作为骨料制备的发光透水混凝土强度较低 ， 远远 不能达到透水 面层设计 要求 ， 不 能应 用于透 水混凝 土 路 面， 但其观赏性良好， 可用作观赏性工艺品， 如图1 ( a ) 。 采 用 5 - 1 0 m m 石质碎石制备的发光透水混凝土性 能相对较 好， 孔隙率为 1 8 ， 透水系数 2 0 m m s ， 2 8 d 抗折和抗压强 度分别为 1 9 、 1 5 2 MP a ， 孔隙率 和透水系数均能达到 D B 1 1 T 7 7 5 2 0 1 0 透水混凝 土路 面技术规程 中对透水 面层的设计要求， 且具有一定的照明功能， 如图 1 ( b ) 所 示， 但强度仍不满足 C 2 0面层透水 昆 凝土标准。 因此， 需 要进一步对胶凝材料用量及体系进行研究 ， 以改善发光 透 水混凝土 的强度 。 1 07 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m