骨料对透水混凝土性能的影响(2)

2. 1 骨料品种对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, 骨料颗粒形状和表面状态对混凝土性能有非常重要的影响。骨料种类有自然风化的卵石和人工破碎的碎石。卵石表面光滑, 没有棱边、多呈现球形或蛋形; 碎石则具有粗糙的表面和棱边, 呈棱角形。骨料的表面状态主要是指粗糙程度和孔的特征, 它们影响骨料与水泥石的粘结强度, 从而影响混凝土的抗压强度, 粗糙的表面和多孔的表面与水泥石的粘结性能较好[ 2] 。

由图2、图3 可知, 在相同骨料粒径的情况下, 由碎石骨料配置的透水混凝土总孔隙率和透水系数明显大于卵石骨料配置的透水混凝土。这主要由于碎石骨料的棱角系数大于卵石骨料, 骨料的空隙率较大, 配置的透水混凝土的孔隙率变大, 其中连通孔隙率也较多,所以碎石配置的透水系数也跟着提高。试验数据中粒径为2. 36 ~ 9. 5 mm 透水混凝土, 碎石骨料的透水系数小于卵石骨料的透水系数, 其原因在于碎石骨料是采用鄂式破碎机破碎的, 较小粒径的碎石多为片状, 表面粗糙, 所形成的连通孔隙率较小。由图4可知, 碎石配置的透水混凝土抗压强度变化幅度比卵石配置的变化幅度明显。粒径在4. 75 ~ 9. 5mm、9. 5~ 16 mm 的碎石配置的透水混凝土比卵石的抗压强度略高一些。
在配合比1B 0. 33B 5. 6下, 碎石骨料表面粗糙与水泥石的粘结强度大于卵石的粘结强度, 虽然卵石的接触点较多, 其强度还是略低。粒径为2. 36~ 9. 5 mm、13~ 24 mm 的卵石骨料比碎石配置的透水混凝土抗压强度要大得多。
主要因为碎石粒径为2. 36~ 9. 5mm骨料压碎指标较低、粒径为13~ 24 mm 的混凝土中骨料接触点较少, 所以造成强度比卵石的小。由此可见, 骨料品种对透水混凝土性能的影响较为显著。
2. 2 骨料粒径对透水混凝土性能的影响
骨料是透水混凝土的结构骨架, 骨料的粒径是决定透水混凝土性能的主要因素之一。骨料粒径越小, 骨料的堆积密度越大, 颗粒间的接触点越多, 配置透水混凝土强度越高, 透水性越低。骨料粒径越大, 比表面积越小, 所形成的结构骨架单位体积内骨料颗粒之间接触点数量少, 胶结面积越小, 可以提高透水混凝土的透水性, 但会降低强度[ 3] 。
从图2可知: 骨料粒径对透水混凝土总孔隙率的影响十分显著。随着骨料粒径的增大, 碎石和卵石配置的透水混凝土的总孔隙率均有增大, 随着粒径的增大总孔隙率增大的幅度加大, 骨料粒径越大, 骨料间的接触点越少, 孔洞尺寸越大, 总孔隙率增大。由于卵石的接触点比碎石多, 相对的卵石的孔隙就比碎石少一些; 透水性混凝土的透水系数主要依赖于混凝土内部的连通孔隙来透水, 总孔隙率愈大, 透水系数愈大, 透水性能也就越好。如图3所示, 在同一配合比的单一因素情况下, 透水混凝土的透水系数随着骨料粒径的增加而增大, 但是两者之间呈非线性关系。从图4可知: 透水混凝土的抗压强度和骨料的粒径有着密切的关系, 骨料粒径的大小是影响透水混凝土抗压强度的主要因素之一[ 4] 。随着骨料粒径的增大透水混凝土的抗压强度增大, 呈非线性变化。在试验配合比下, 存在最佳粒径尺寸范围, 本试验最佳粒径为4. 75~ 9. 5mm, 骨料粒径为2. 36~ 9. 5mm 的混凝土强度比最佳骨料粒径的强度小, 骨料粒径小, 单位体积骨料的比表面积大, 透水混凝土结构骨架内骨料颗粒间的接触点数量就多, 在水泥浆一定的情况下, 骨料表面包裹的水泥浆体较薄, 受压时水泥石易于破坏, 抗压强度较低, 如减少骨灰比, 该粒径配置的透水混凝土强度将会提高; 骨料粒径为13 ~ 24 mm 时, 比表面积小, 骨料表面的胶结面积减少较多, 多余的水泥浆会在成型时沉积在试块底部, 强度将大幅度下降[ 5 ] 。由此可见, 骨料粒径的改变, 对透水混凝土总孔隙率、透水系数、强度影响也十分显著。
3 结 论
试验研究了骨料品种、骨料粒径对透水混凝土的总隙率、透水性及抗压强度的影响, 通过试验分析,可得出如下结论:
( 1)在相同骨料粒径的情况下, 由碎石骨料配置的透水混凝土总孔隙率和透水系数明显大于卵石骨料配置的透水混凝土, 碎石的强度变化幅度比卵石的变化幅度明显。
( 2)在同一配合比条件下, 随着骨料粒径的增大, 透水混凝土的孔隙尺寸增大, 总孔隙率提高, 透水系数增大, 其透水能力增强。
( 3)骨料粒径的大小是影响透水混凝土抗压强度的主要因素之一。随着骨料粒径的增大透水混凝土的强度增大, 呈非线性变化, 在某一配合比下, 存在最佳粒径尺寸范围。
[ 参 考 文 献 ]
[ 1] 孟宏睿, 徐建国, 陈丽红, 等. 无砂透水混凝土实验研究[ J], 混凝土与水泥制品, 2004, ( 2): 43) 44.
[ 2] 孟宏睿. 透水混凝土配合比正交设计方法[ J] , 陕西工学院学报, 2004, 20( 2): 31) 34.
[ 3] 孟宏睿, 陈丽红, 薛丽皎. 透水混凝土的配制[ J]. 建筑技术, 2005, 36( 1): 29) 31
[ 4] 付培江, 石云兴, 屈铁军. 透水混凝土强度若干影响因素及收缩性能的试研究[ J], 混凝土, 2009, ( 8): 18) 21.
[ 5] 张朝辉, 王沁芳, 杨娟. 透水混凝土强度和透水性影响因素研究[ J] , 混凝土, 2008, ( 3) : 7) 9.
[ 6] 陈丽红. 基于三剪屈服准则的材料弹塑性统一本构方程[ J]. 陕西理工学院学报(自然科学版), 2008, 24( 2): 64) 68.