透水混凝土配合比参数选择及设计方法研究 透水混凝土配合比参.doc

收稿日期:2011-02-15
基金项目:厦门市科技计划资助项目(3502Z20100044
混
凝
土
Concrete
Abstract:
Gradation and particle size of aggreg 3和1520kg/m 3;砂子:厦门海城商贸有限公
司生产的中砂,,%,堆积密度1510kg/m 3,表观密度2660kg/m 3,级配区属二区;减水剂:福建科之杰新材料有限公司生产的Point-S 聚羧酸缓凝高效减水剂,%(%掺量;水:自来水。
将试件在水中浸泡24h 后,在水中测试试件的质量m 1,然后将试件风干24h ,测其质量m 2,根据式(1计算混凝土的孔隙率Ρ。
Ρ=1-(m 2-m 1
V ·ρ水
!"
×100%
(1
式中:V ———试件的体积;
透水混凝土的抗压强度测试按照GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行,成型150mm ×150mm ×150mm 立方体试块。
采用“固定水位高度法”测试透水混凝土的透水系数。事先
表1
实测孔隙率及透水系数与设计孔隙率的关系实测/设计
设计孔隙率
/%15
20
25
30
均值
均值
将试块四个侧面用净浆密封,使成型面作为测试表面,测试透水仪中水位由180mm 降至0mm 时所用时间t ,通过式(2计算透水系数v 。
v =h /t
(2
2配合比设计参数的选择
由于进行透水混凝土的配合比设计时,透水系数并不能直接通过配合比设计确定。
虽然孔隙率是反映透水混凝土透水系数的一个重要指标,但孔隙率与透水系数并不存在对等关系,其他一些因素比如孔隙的特征、大小及孔隙的路径走向等,对透水混凝土的透水性能也有着不可忽略的影响。因此,探讨孔隙率与透水系数的关系对透水混凝土配合比设计具有重要意义。
试验采用粒径为10~20mm 的碎石,设计透水混凝土的孔隙率为15%、
20%、25%和30%时,研究设计孔隙率、实测孔隙率与透水系数的关系,试验结果见表1及图1。
从表1可以看出,设计孔隙率与实测孔隙率存在着一定的差异,且设计孔隙率越小,实测孔隙率与设计孔隙率的比值越小,数值相差越大。透水混凝土内部孔隙示意图如图2所示,透水混凝土的内部宏观孔隙分为连通孔隙、封闭孔隙及半封闭孔隙3种,其中对透水混凝土透水性能有贡献的只有连通孔隙;透水混凝土的设计孔隙率较小时,配合比中胶凝材料用量较多,胶凝材料用量的增加提高了透水混凝土内部封闭孔隙与半封闭孔隙形成的几率,即造成的封闭孔隙与半封闭孔隙越多。
由图1可知,透水系数与设计孔隙率和实测孔隙率皆呈现一定的指数函数关系,透水混凝土的透水系数随着设计孔隙率、实测孔隙率的增大而增大。确定设计孔隙率与透水系数的函数关系后,可以根据所需的透水系数设计值计算得到设计孔隙率这一配合比设计参数。本研究中,通过对试验结果的拟合,确定设计孔隙率与透水系数的函数关系式为:v =×10-4R 。
水胶比是普通混凝土配合比设计中的重要参数。试验证明[2],在水泥强度等级相同的条件下,水胶比是影响混凝土强度的最主要因素,水胶比越大,混凝土水化剩余的水分越多,而多余的水分残留在混凝土中形成水泡或水道,随着混凝土硬化而蒸发后便留下孔隙,孔隙的存在降低了混凝土的密实性,从而降低了混凝土的强度。但是对于透水混凝土而言,由于其结构中存在大量的孔隙,水胶比对其强度的影响与对普通混凝土的影响不同,~[3-5]。
在CJJ/T 135—2009《透水水泥混凝土路面技术规程》的透水混凝土配合比设计中,只给出孔隙率和水胶比两个配合比设计参数,但是仅仅依靠这两个参数求得的透水混凝土配合比很难满足强度的要求。有时尽管使用了较小的水胶比和相当大的水泥用量,但仍然配制不出符合设计强度的透水混凝土,因为影响透水混凝土性能还有另一个重要因素—骨料级配与粒径。试验选用5~10mm 和10~20mm 两种不同粒径的碎石,在不同水泥用量下研究了骨料级配对透水混凝土性能的影响,试验结果见图3。
从图3中可以看出,不论使用哪种石子,透水混凝土的抗压强度皆随水泥用量的增加而增加,而透水系数则随着水泥用量的增加而减小。在相同水泥用量的情况下,对比两种不同粒径的碎石可发现,使用5~10mm 的碎石配制的透水混凝土抗压强
图1
透水系数与设计孔隙率、

实测孔隙率的关系曲线
图2

透水混凝土内部孔隙种类示意图
图3

不同级配骨料对透水混凝土强度及透水系数的影响
表