透水混凝土地坪強(qiáng)度的因素探討
文章出處:世博銳
發(fā)表時(shí)間:2017-12-26 06:12:01
透水混凝土地坪強(qiáng)度的因素探討
早在20世紀(jì)中后期,歐、美、日本等國(guó)家為了尋求與自然共同發(fā)展,開發(fā)出一種有利于維護(hù)生態(tài)平衡的透水混凝土,這種透水混凝土由于綠色環(huán)保、吸收噪音、多孔隙、輕質(zhì)、透氣性及透水性較好等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛運(yùn)用,直至目前依然被應(yīng)用于廣場(chǎng)、停車場(chǎng)、公園等地,為保持生態(tài)平衡起到了巨大的作用。相比于國(guó)外,我國(guó)雖然對(duì)透水混凝土的研究也比較早,但是由于其抗壓強(qiáng)度過低等原因在我國(guó)并沒有得到廣泛運(yùn)用,以前多數(shù)透水混凝土強(qiáng)度通常都不會(huì)超過20MPa,也正是由于強(qiáng)度原過低的原因,使透水混凝土的運(yùn)用得到限制。深圳市聯(lián)歐科技發(fā)展有限公司根據(jù)以往透水混凝土強(qiáng)度不高的問題,通過查閱大量資料進(jìn)行透水混凝土成型方式及粗集料級(jí)配、細(xì)集料的摻量、水灰質(zhì)量比等對(duì)透水混凝土強(qiáng)度的影響,得出能夠配制出強(qiáng)度高于30MPa的透水混凝土,并且能夠滿足透水路面層的材料要求。
一、透水混凝土原料及實(shí)驗(yàn)流程
1、透水混凝土原料選擇
透水混凝土一般選擇硅酸鹽類水泥,水泥硬度評(píng)級(jí)為42.5,集料混合兩類不同顆粒大小的石屑,A類顆粒大小范圍為5~10mm,BA類顆粒大小范圍為5~25mm,混合強(qiáng)力吸水制劑、一般砂石。而攪拌的水選擇一般生活飲水,粗料為5~25mm的持續(xù)級(jí)配。
2、透水混凝土實(shí)驗(yàn)步驟:
成型壓實(shí)方法
一般透水混凝土保留的漿液不多,而且細(xì)料所占比例極小,因而在成型過程中不能單純采取機(jī)器完成振搗,不然就會(huì)導(dǎo)致所有水泥黏在底側(cè),從而導(dǎo)致底側(cè)透水混凝土過稠,也喪失透水效果。而在本次調(diào)查中,主要是以土工輕度擊實(shí)操作,完成層次的擊打。首層在實(shí)驗(yàn)?zāi)P?/3高位置;次層為實(shí)驗(yàn)?zāi)P驼麄€(gè)高度位置,實(shí)驗(yàn)流程:第一次,將拌制好的水泥灌至實(shí)驗(yàn)?zāi)P偷?/3高位置(規(guī)格體積為100mm×100mm×100mm),以錘子敲打4次,當(dāng)灌滿實(shí)驗(yàn)?zāi)P驼麄€(gè)高度,則連續(xù)敲打4次;第二次,各層都敲打8次;第三次,各層都敲打10次;第四次,各層都敲打13次。
透水性混凝土空置率檢測(cè)
預(yù)制的級(jí)配石塊以科學(xué)的配比進(jìn)行混合,放滿整個(gè)鐵質(zhì)圓柱體容器中(總?cè)莘e為10升),然后再灌水至水滿,最后再排出水,根據(jù)排出的容積算出級(jí)配石塊的空置率,而且各組測(cè)試均為多次,最后算得均值。
滲水參數(shù)檢測(cè)
檢測(cè)水泥的滲水參數(shù)主要是以自行研制的設(shè)備作為基礎(chǔ),設(shè)備的原理是基于變壓原理。整個(gè)設(shè)備外觀為長(zhǎng)方體塑料筒,上下不密封,設(shè)施表面以刻度進(jìn)行標(biāo)識(shí)便于讀數(shù)。具體檢測(cè)流程為:將滲水設(shè)備直接裝在試件上,然后以橡皮泥對(duì)滲水設(shè)備的里外進(jìn)行嚴(yán)格封閉,特別是封堵一些主要的空隙;進(jìn)行檢測(cè)過程,需將水直接灌滿塑料筒,待刻度讀數(shù)穩(wěn)定在200mm,就可以開始記錄時(shí)間,即t0,當(dāng)刻度讀數(shù)降低至0刻度位置,則可以記錄時(shí)間,即t1。而流過試件表側(cè)的水量為2升,流過時(shí)間計(jì)算為t1~t0。最后可以算出滲水參數(shù),V=200/(t1~t0),所有試件測(cè)試多次,計(jì)算均值。
二、試驗(yàn)結(jié)果與分析
1、密實(shí)方法對(duì)滲水水泥硬度的作用
運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)配比,基于擊打頻率解析其對(duì)于水泥硬度和密度的作用,也由于擊打頻率更加頻繁,水泥硬度及密度也在不斷升高。其關(guān)鍵的原因在于擊打過于頻繁,有效擠壓了水泥自身的空隙,甚至保證水泥內(nèi)部沒有空隙,表現(xiàn)更高的密實(shí)度。
2、粗料級(jí)配對(duì)空置率的作用
考慮細(xì)料在滲水水泥的占比極低,因而也可以得出結(jié)論,滲水水泥的主要構(gòu)成為粗料,因而粗料的級(jí)配也會(huì)對(duì)水泥的空置率產(chǎn)生顯著的作用,因而探尋粗料的級(jí)配也是十分關(guān)鍵的。
3、水灰質(zhì)量比對(duì)透水混凝土強(qiáng)度及透水系數(shù)的影響
其實(shí),不管是哪種種類的混凝土,影響混凝土性能最重要的因素始終是水灰質(zhì)量比,最根本的原因便是在透水混凝土中,水灰質(zhì)量不僅影響著其強(qiáng)度,同時(shí)對(duì)透水混凝土透水性也有著一定影響,因此,在透水混凝土制作過程中,有效選擇水灰質(zhì)量比是保證透水混凝土制作能否合格的主要因素。通常來說,水灰質(zhì)量比所采用基準(zhǔn)配合比一般是0.20,0.22,0.24,0.26,0.28,0.30。通過配合比可以發(fā)現(xiàn),它們之間是呈一個(gè)遞進(jìn)關(guān)系的,換句話說,伴隨著水灰質(zhì)量比的不斷增加,透水混凝土的強(qiáng)度也必然會(huì)大幅度增強(qiáng),最后呈現(xiàn)平緩狀態(tài),而透水系數(shù)則會(huì)呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。對(duì)于這一方面,國(guó)內(nèi)外的專業(yè)也有一定的研究,通過水灰質(zhì)量比增加透水混凝土強(qiáng)度,然后呈現(xiàn)出強(qiáng)度不增加或是降低的狀態(tài),根據(jù)專家得出的結(jié)論,這種情況并不是偶然的實(shí)驗(yàn)失誤結(jié)果,有著重大的原因影響著整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
4、透水混凝土強(qiáng)度及透水系數(shù)綜合分析
通常來說,根據(jù)T.C.Hansen的孔隙率理論,混凝土的強(qiáng)度主要取決于孔隙率,孔隙率的計(jì)算方式是根據(jù)T.C.Hansen的孔隙率理論演變而來的:F/f0=1-S1-S2 (1)
其中,f為透水混凝土的強(qiáng)度,f0無孔隙水泥石的強(qiáng)度,用空置率帶入(1)得:f/f0=1-k1Vp1-k2Vp2 (2)
在粗集料的空置率處于較穩(wěn)定的情況時(shí),水灰質(zhì)量比對(duì)透水混凝土強(qiáng)度的影響取決于公式(2)進(jìn)行計(jì)算,Vp1、Vp2的變化取決于影響的程度。當(dāng)水灰質(zhì)量比較小時(shí),隨著水灰質(zhì)量比的增加,Vp2將增加,而Vp1將減小,由于存在著水泥水化的原因,有相當(dāng)一部分水將和水泥水化形成了固相而沒有全變成孔隙,因此Vp1減小的量要大于Vp2增加的量,Vp1的減少占主導(dǎo),即公式(1)中S1+S2將減小,所以透水混凝土的強(qiáng)度f將隨著水灰質(zhì)量比的增加而增加,同時(shí),水灰質(zhì)量比較小的試驗(yàn)結(jié)果也是類似。
與此同時(shí),在水灰質(zhì)量比不斷上漲的情況下,Vp1、Vp2兩者的變化基本是一樣的,如果出現(xiàn)這種情況,那就表明透水混凝土的強(qiáng)度已經(jīng)夠了,可以不需要在強(qiáng)度方面下手了。
換句話說,此時(shí)的透水混凝土與已密實(shí)混凝土的強(qiáng)度基本處于同一水平了,在這種情況下,水灰質(zhì)量比得到最佳的質(zhì)量比。在公式(1)中,隨著水灰質(zhì)量比超過最佳值后,不停止進(jìn)行繼續(xù)增加,S1+S2也將同時(shí)增大。所以,透水混凝土的強(qiáng)度f將隨著水灰質(zhì)量比的增加而減小,符合水灰質(zhì)量比定規(guī)則。
三、結(jié)語
成型密實(shí)操作可以保證滲水水泥的硬度及密度得以上升,而且水泥的硬度及密度上升的規(guī)律往往與擊打的頻率存在顯著相關(guān)性。不過擊打次數(shù)高于18次,則滲水水泥的硬度及密度趨于穩(wěn)定。這也表現(xiàn)出滲水水泥的滲水參數(shù)與硬度存在沖突,即為反比關(guān)系,簡(jiǎn)單而言,硬度增加,則滲水參數(shù)減小。因而在具體規(guī)劃流程中則需要優(yōu)先考慮滲水參數(shù)的最小化,方能保證硬度的最大化。
早在20世紀(jì)中后期,歐、美、日本等國(guó)家為了尋求與自然共同發(fā)展,開發(fā)出一種有利于維護(hù)生態(tài)平衡的透水混凝土,這種透水混凝土由于綠色環(huán)保、吸收噪音、多孔隙、輕質(zhì)、透氣性及透水性較好等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛運(yùn)用,直至目前依然被應(yīng)用于廣場(chǎng)、停車場(chǎng)、公園等地,為保持生態(tài)平衡起到了巨大的作用。相比于國(guó)外,我國(guó)雖然對(duì)透水混凝土的研究也比較早,但是由于其抗壓強(qiáng)度過低等原因在我國(guó)并沒有得到廣泛運(yùn)用,以前多數(shù)透水混凝土強(qiáng)度通常都不會(huì)超過20MPa,也正是由于強(qiáng)度原過低的原因,使透水混凝土的運(yùn)用得到限制。深圳市聯(lián)歐科技發(fā)展有限公司根據(jù)以往透水混凝土強(qiáng)度不高的問題,通過查閱大量資料進(jìn)行透水混凝土成型方式及粗集料級(jí)配、細(xì)集料的摻量、水灰質(zhì)量比等對(duì)透水混凝土強(qiáng)度的影響,得出能夠配制出強(qiáng)度高于30MPa的透水混凝土,并且能夠滿足透水路面層的材料要求。
一、透水混凝土原料及實(shí)驗(yàn)流程
1、透水混凝土原料選擇
透水混凝土一般選擇硅酸鹽類水泥,水泥硬度評(píng)級(jí)為42.5,集料混合兩類不同顆粒大小的石屑,A類顆粒大小范圍為5~10mm,BA類顆粒大小范圍為5~25mm,混合強(qiáng)力吸水制劑、一般砂石。而攪拌的水選擇一般生活飲水,粗料為5~25mm的持續(xù)級(jí)配。
2、透水混凝土實(shí)驗(yàn)步驟:
成型壓實(shí)方法
一般透水混凝土保留的漿液不多,而且細(xì)料所占比例極小,因而在成型過程中不能單純采取機(jī)器完成振搗,不然就會(huì)導(dǎo)致所有水泥黏在底側(cè),從而導(dǎo)致底側(cè)透水混凝土過稠,也喪失透水效果。而在本次調(diào)查中,主要是以土工輕度擊實(shí)操作,完成層次的擊打。首層在實(shí)驗(yàn)?zāi)P?/3高位置;次層為實(shí)驗(yàn)?zāi)P驼麄€(gè)高度位置,實(shí)驗(yàn)流程:第一次,將拌制好的水泥灌至實(shí)驗(yàn)?zāi)P偷?/3高位置(規(guī)格體積為100mm×100mm×100mm),以錘子敲打4次,當(dāng)灌滿實(shí)驗(yàn)?zāi)P驼麄€(gè)高度,則連續(xù)敲打4次;第二次,各層都敲打8次;第三次,各層都敲打10次;第四次,各層都敲打13次。
透水性混凝土空置率檢測(cè)
預(yù)制的級(jí)配石塊以科學(xué)的配比進(jìn)行混合,放滿整個(gè)鐵質(zhì)圓柱體容器中(總?cè)莘e為10升),然后再灌水至水滿,最后再排出水,根據(jù)排出的容積算出級(jí)配石塊的空置率,而且各組測(cè)試均為多次,最后算得均值。
滲水參數(shù)檢測(cè)
檢測(cè)水泥的滲水參數(shù)主要是以自行研制的設(shè)備作為基礎(chǔ),設(shè)備的原理是基于變壓原理。整個(gè)設(shè)備外觀為長(zhǎng)方體塑料筒,上下不密封,設(shè)施表面以刻度進(jìn)行標(biāo)識(shí)便于讀數(shù)。具體檢測(cè)流程為:將滲水設(shè)備直接裝在試件上,然后以橡皮泥對(duì)滲水設(shè)備的里外進(jìn)行嚴(yán)格封閉,特別是封堵一些主要的空隙;進(jìn)行檢測(cè)過程,需將水直接灌滿塑料筒,待刻度讀數(shù)穩(wěn)定在200mm,就可以開始記錄時(shí)間,即t0,當(dāng)刻度讀數(shù)降低至0刻度位置,則可以記錄時(shí)間,即t1。而流過試件表側(cè)的水量為2升,流過時(shí)間計(jì)算為t1~t0。最后可以算出滲水參數(shù),V=200/(t1~t0),所有試件測(cè)試多次,計(jì)算均值。
二、試驗(yàn)結(jié)果與分析
1、密實(shí)方法對(duì)滲水水泥硬度的作用
運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)配比,基于擊打頻率解析其對(duì)于水泥硬度和密度的作用,也由于擊打頻率更加頻繁,水泥硬度及密度也在不斷升高。其關(guān)鍵的原因在于擊打過于頻繁,有效擠壓了水泥自身的空隙,甚至保證水泥內(nèi)部沒有空隙,表現(xiàn)更高的密實(shí)度。
2、粗料級(jí)配對(duì)空置率的作用
考慮細(xì)料在滲水水泥的占比極低,因而也可以得出結(jié)論,滲水水泥的主要構(gòu)成為粗料,因而粗料的級(jí)配也會(huì)對(duì)水泥的空置率產(chǎn)生顯著的作用,因而探尋粗料的級(jí)配也是十分關(guān)鍵的。
3、水灰質(zhì)量比對(duì)透水混凝土強(qiáng)度及透水系數(shù)的影響
其實(shí),不管是哪種種類的混凝土,影響混凝土性能最重要的因素始終是水灰質(zhì)量比,最根本的原因便是在透水混凝土中,水灰質(zhì)量不僅影響著其強(qiáng)度,同時(shí)對(duì)透水混凝土透水性也有著一定影響,因此,在透水混凝土制作過程中,有效選擇水灰質(zhì)量比是保證透水混凝土制作能否合格的主要因素。通常來說,水灰質(zhì)量比所采用基準(zhǔn)配合比一般是0.20,0.22,0.24,0.26,0.28,0.30。通過配合比可以發(fā)現(xiàn),它們之間是呈一個(gè)遞進(jìn)關(guān)系的,換句話說,伴隨著水灰質(zhì)量比的不斷增加,透水混凝土的強(qiáng)度也必然會(huì)大幅度增強(qiáng),最后呈現(xiàn)平緩狀態(tài),而透水系數(shù)則會(huì)呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。對(duì)于這一方面,國(guó)內(nèi)外的專業(yè)也有一定的研究,通過水灰質(zhì)量比增加透水混凝土強(qiáng)度,然后呈現(xiàn)出強(qiáng)度不增加或是降低的狀態(tài),根據(jù)專家得出的結(jié)論,這種情況并不是偶然的實(shí)驗(yàn)失誤結(jié)果,有著重大的原因影響著整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
4、透水混凝土強(qiáng)度及透水系數(shù)綜合分析
通常來說,根據(jù)T.C.Hansen的孔隙率理論,混凝土的強(qiáng)度主要取決于孔隙率,孔隙率的計(jì)算方式是根據(jù)T.C.Hansen的孔隙率理論演變而來的:F/f0=1-S1-S2 (1)
其中,f為透水混凝土的強(qiáng)度,f0無孔隙水泥石的強(qiáng)度,用空置率帶入(1)得:f/f0=1-k1Vp1-k2Vp2 (2)
在粗集料的空置率處于較穩(wěn)定的情況時(shí),水灰質(zhì)量比對(duì)透水混凝土強(qiáng)度的影響取決于公式(2)進(jìn)行計(jì)算,Vp1、Vp2的變化取決于影響的程度。當(dāng)水灰質(zhì)量比較小時(shí),隨著水灰質(zhì)量比的增加,Vp2將增加,而Vp1將減小,由于存在著水泥水化的原因,有相當(dāng)一部分水將和水泥水化形成了固相而沒有全變成孔隙,因此Vp1減小的量要大于Vp2增加的量,Vp1的減少占主導(dǎo),即公式(1)中S1+S2將減小,所以透水混凝土的強(qiáng)度f將隨著水灰質(zhì)量比的增加而增加,同時(shí),水灰質(zhì)量比較小的試驗(yàn)結(jié)果也是類似。
與此同時(shí),在水灰質(zhì)量比不斷上漲的情況下,Vp1、Vp2兩者的變化基本是一樣的,如果出現(xiàn)這種情況,那就表明透水混凝土的強(qiáng)度已經(jīng)夠了,可以不需要在強(qiáng)度方面下手了。
換句話說,此時(shí)的透水混凝土與已密實(shí)混凝土的強(qiáng)度基本處于同一水平了,在這種情況下,水灰質(zhì)量比得到最佳的質(zhì)量比。在公式(1)中,隨著水灰質(zhì)量比超過最佳值后,不停止進(jìn)行繼續(xù)增加,S1+S2也將同時(shí)增大。所以,透水混凝土的強(qiáng)度f將隨著水灰質(zhì)量比的增加而減小,符合水灰質(zhì)量比定規(guī)則。
三、結(jié)語
成型密實(shí)操作可以保證滲水水泥的硬度及密度得以上升,而且水泥的硬度及密度上升的規(guī)律往往與擊打的頻率存在顯著相關(guān)性。不過擊打次數(shù)高于18次,則滲水水泥的硬度及密度趨于穩(wěn)定。這也表現(xiàn)出滲水水泥的滲水參數(shù)與硬度存在沖突,即為反比關(guān)系,簡(jiǎn)單而言,硬度增加,則滲水參數(shù)減小。因而在具體規(guī)劃流程中則需要優(yōu)先考慮滲水參數(shù)的最小化,方能保證硬度的最大化。