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浅谈如何做好透水性混凝土配合比的设计及应用

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2018/01/22 10:48
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       高透水性混凝土与普通的透水性混凝土的不同之处,是采用单粒径骨料,骨料粒径差别较小,从而使其内部形成的孔隙不被小颗粒粒径填充,达到强透水效果。本文分析了高透水混凝土的配合比设计步骤,着重讨论了水灰比对高透水混凝土强度和透水性能的影响,指出制备高透水混凝土时,使水泥浆液包裹在骨料表面,而又不产生浆液流动,可为高透水混凝土的制作与应用提供参考。 

  1 高透水性混凝土的原材料 

  骨料可以是卵石、也可以是人工碎石。骨料作为构成透水混凝土的最基本材料,它的性质不仅影响到透水混凝土的强度,而且骨料的粒径直接影响到混凝土的孔隙率和孔隙直径,因为骨料的直径越大,透水混凝土的孔隙率就越小,而平均孔隙直径也会越大。透水混凝土的骨料必须具有一定的强度,因为透水混凝土的破坏部分是由于骨料间相互挤压剪切,使得骨料发生断裂而破坏。骨料的形状也是影响透水混凝土性质的重要原因,骨料选择时,必须选择颗粒状的骨料,形状接近圆形为佳,避免较多的片状骨料,因为片状骨料不仅影响透水混凝土的强度,而且还会影响其透水性能。水泥作为透水混凝土的胶结材料,虽然强度破坏时有个别骨料发生脆断现象,但是骨料的强度一般都远高于混凝土的强度,而骨料与水泥石之间的粘结强度将是透水混凝土的最薄弱环节,破坏主要还是首先发生在骨料和水泥石层中。因此,水泥的品种、强度、数量等对透水混凝土的强度影响极大。制备混凝土所用水泥的品种一般选用普通硅酸盐水泥,也可使用矿渣硅酸盐水泥。配制高透水混凝土时,一般要使用42.5以上等级。 

  减水剂是一种能显著改善混凝土和易性和显著减少其拌合水量的一种化学外加剂。因为用水量的多少直接影响到混凝土样品的强度和孔隙率,所以,减水剂的使用能尽量减少水的使用,从而提高混凝土的强度和控制孔隙率。 

  2 高透水混凝土配合比设计原则 

  高透水混凝土的配合比设计的原则是根据选用材料的性能,在确保透水性能的情况下,尽可能地提高混凝土的强度。高透水性混凝土的配制首先是满足透水性能,失去透水性能这一条件,也就失去了高透水性的本身的意义。因此,高透水性混凝土配合比的设计,不能像普通混凝土那样仅以满足强度为首要条件的配制。透水性的好坏主要以孔隙率来反映,所以,孔隙率和强度是高透水性混凝土配合比设计的重要指标。下面,阐述采用试配的方法确定高透水性混凝土的配合比的设计优化步骤。 

  2.1 计算高透水混凝土的试配强度 

  2.2 骨料的用量采用骨料紧密堆积密度来确定。 

  2.3 水泥用量C=69.36+784.93 f /f 来计算。 

  2.4 合理水灰比确定 

  水灰比的大小将影响着高透水混凝土的强度和透水性能,当水灰比较大时,会产生浆液,在重力作用下,浆液将会向下流动,填充底部孔隙,影响透水性能; 当水灰比过小时,水泥强度得不到充分发挥,影响高透水混凝土的强度。 

  2. 5 计算1m3各成分的重量 

  2.6 试配 

  通过上述步骤计算得到的配合比,是参照经验公式和参数确定的初步材料用量,它同材料的实际情况存在一定的差异。因此,必须通过试验进行配合比调整。进行试拌时,要观察用水量,调整水灰比,按照前述原则,观察拌合物含水量情况,若集料表面干燥、松散,水泥浆不能包裹集料,应适当增大水灰比; 若水泥浆含量过大,出现水泥浆下滴现象,应适当减小水灰比,直至保证水泥浆均匀包裹集料,用肉眼观察骨料表面浆液晶莹剔透、粘结性好,用手轻握骨料聚团状而手面没有稀浆析出。 

  2.7 测定抗压强度和透水系数 

  养护到一定龄期后,分别测定各试件的抗压强度和透水系数,并进行对比分析。 

  3 高透水混凝土制作效果应用 

  为了更明确地说明水灰比对高透水混凝土的强度和透水性能影响,试验对比了各种水灰比下各组试件的强度和透水性。通过改变水灰比的大小,采用插捣击实的方法成型,标准养护,测得28 d 抗压强度及透水性能. 

  高透水混凝土的抗压强度随着水灰比的增大而增大,而到一定值时( 6 ~ 8 粒级为0. 31) ,强度开始降低。当水灰比较小时,水泥浆较少,而不能完全包裹在骨料的表面,甚至有的部位出现散粒体状况,水灰比为0. 25 时,通过抗压试验后的现象表明,大多数颗粒都处于散粒状态。因此,强度较低时,若水灰比再小,拆模后,试块不能成型。当水灰比达到0.31 时,透水混凝土的强度达到最大值,此时,水泥浆包裹在骨料颗粒的表面,新拌的透水混凝土处于凝团状态,没有水泥浆液流动,处于比较理想的状态。当水灰比高于0.31 时,透水混凝土的抗压强度开始下降。当水灰比大到一定程度时,水泥浆液开始出现流动,当成型时,即使不采用振捣,水泥浆液也会在自重的作用下,流动到试件的底部,使得底部强度较大,而上部骨料粘结性能较差,导致强度下降.。 

  透水性能随着水灰比的增大而降低,一般从透水系数曲线可以明显看出: 水灰比较小时,透水系数比较大,这是由于颗粒比较松散,颗粒间的粘结性也比较差,孔隙率比较大的缘故。随着水灰比的增大,颗粒间的粘结较好,孔隙率也降低。当水灰比过大时,水泥浆都集中在试件底部,底部的孔隙率很小,甚至接近普通混凝土,所以其透水系数很小。

  4 结语 

  1) 高透水混凝土的配合比对其强度和透水性能影响较大,尤其是水灰比的选定,要结合不同骨料的粒径,通过试配,达到理想的效果。 

  2) 确定高透水混凝土水灰比的原则是要确保水泥浆液包裹在骨料表面,而又不产生浆液流动,用肉眼观察骨料表面浆液晶莹剔透、粘结性好,用手轻握骨料聚团状而手面没有稀浆析出。

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