2. 1 骨料品種對透水混凝土性能的影響
骨料是透水混凝土的主要組成材料, 骨料顆粒形狀和表面狀態對混凝土性能有非常重要的影響。骨料種類有自然風化的卵石和人工破碎的碎石。卵石表面光滑, 沒有棱邊、多呈現球形或蛋形; 碎石則具有粗糙的表面和棱邊, 呈棱角形。骨料的表面狀態主要是指粗糙程度和孔的特征, 它們影響骨料與水泥石的粘結強度, 從而影響混凝土的抗壓強度, 粗糙的表面和多孔的表面與水泥石的粘結性能較好[ 2] 。

由圖2、圖3 可知, 在相同骨料粒徑的情況下, 由碎石骨料配置的透水混凝土總孔隙率和透水系數明顯大于卵石骨料配置的透水混凝土。這主要由于碎石骨料的棱角系數大于卵石骨料, 骨料的空隙率較大, 配置的透水混凝土的孔隙率變大, 其中連通孔隙率也較多,所以碎石配置的透水系數也跟著提高。試驗數據中粒徑為2. 36 ~ 9. 5 mm 透水混凝土, 碎石骨料的透水系數小于卵石骨料的透水系數, 其原因在于碎石骨料是采用鄂式破碎機破碎的, 較小粒徑的碎石多為片狀, 表面粗糙, 所形成的連通孔隙率較小。由圖4可知, 碎石配置的透水混凝土抗壓強度變化幅度比卵石配置的變化幅度明顯。粒徑在4. 75 ~ 9. 5mm、9. 5~ 16 mm 的碎石配置的透水混凝土比卵石的抗壓強度略高一些。
在配合比1B 0. 33B 5. 6下, 碎石骨料表面粗糙與水泥石的粘結強度大于卵石的粘結強度, 雖然卵石的接觸點較多, 其強度還是略低。粒徑為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壓強度要大得多。
主要因為碎石粒徑為2. 36~ 9. 5mm骨料壓碎指標較低、粒徑為13~ 24 mm 的混凝土中骨料接觸點較少, 所以造成強度比卵石的小。由此可見, 骨料品種對透水混凝土性能的影響較為顯著。
2. 2 骨料粒徑對透水混凝土性能的影響
骨料是透水混凝土的結構骨架, 骨料的粒徑是決定透水混凝土性能的主要因素之一。骨料粒徑越小, 骨料的堆積密度越大, 顆粒間的接觸點越多, 配置透水混凝土強度越高, 透水性越低。骨料粒徑越大, 比表面積越小, 所形成的結構骨架單位體積內骨料顆粒之間接觸點數量少, 膠結面積越小, 可以提高透水混凝土的透水性, 但會降低強度[ 3] 。
從圖2可知: 骨料粒徑對透水混凝土總孔隙率的影響十分顯著。隨著骨料粒徑的增大, 碎石和卵石配置的透水混凝土的總孔隙率均有增大, 隨著粒徑的增大總孔隙率增大的幅度加大, 骨料粒徑越大, 骨料間的接觸點越少, 孔洞尺寸越大, 總孔隙率增大。由于卵石的接觸點比碎石多, 相對的卵石的孔隙就比碎石少一些; 透水性混凝土的透水系數主要依賴于混凝土內部的連通孔隙來透水, 總孔隙率愈大, 透水系數愈大, 透水性能也就越好。如圖3所示, 在同一配合比的單一因素情況下, 透水混凝土的透水系數隨著骨料粒徑的增加而增大, 但是兩者之間呈非線性關系。從圖4可知: 透水混凝土的抗壓強度和骨料的粒徑有著密切的關系, 骨料粒徑的大小是影響透水混凝土抗壓強度的主要因素之一[ 4] 。隨著骨料粒徑的增大透水混凝土的抗壓強度增大, 呈非線性變化。在試驗配合比下, 存在最佳粒徑尺寸范圍, 本試驗最佳粒徑為4. 75~ 9. 5mm, 骨料粒徑為2. 36~ 9. 5mm 的混凝土強度比最佳骨料粒徑的強度小, 骨料粒徑小, 單位體積骨料的比表面積大, 透水混凝土結構骨架內骨料顆粒間的接觸點數量就多, 在水泥漿一定的情況下, 骨料表面包裹的水泥漿體較薄, 受壓時水泥石易于破壞, 抗壓強度較低, 如減少骨灰比, 該粒徑配置的透水混凝土強度將會提高; 骨料粒徑為13 ~ 24 mm 時, 比表面積小, 骨料表面的膠結面積減少較多, 多余的水泥漿會在成型時沉積在試塊底部, 強度將大幅度下降[ 5 ] 。由此可見, 骨料粒徑的改變, 對透水混凝土總孔隙率、透水系數、強度影響也十分顯著。
3 結 論
試驗研究了骨料品種、骨料粒徑對透水混凝土的總隙率、透水性及抗壓強度的影響, 通過試驗分析,可得出如下結論:
( 1)在相同骨料粒徑的情況下, 由碎石骨料配置的透水混凝土總孔隙率和透水系數明顯大于卵石骨料配置的透水混凝土, 碎石的強度變化幅度比卵石的變化幅度明顯。
( 2)在同一配合比條件下, 隨著骨料粒徑的增大, 透水混凝土的孔隙尺寸增大, 總孔隙率提高, 透水系數增大, 其透水能力增強。
( 3)骨料粒徑的大小是影響透水混凝土抗壓強度的主要因素之一。隨著骨料粒徑的增大透水混凝土的強度增大, 呈非線性變化, 在某一配合比下, 存在最佳粒徑尺寸范圍。
[ 參 考 文 獻 ]
[ 1] 孟宏睿, 徐建國, 陳麗紅, 等. 無砂透水混凝土實驗研究[ J], 混凝土與水泥制品, 2004, ( 2): 43) 44.
[ 2] 孟宏睿. 透水混凝土配合比正交設計方法[ J] , 陜西工學院學報, 2004, 20( 2): 31) 34.
[ 3] 孟宏睿, 陳麗紅, 薛麗皎. 透水混凝土的配制[ J]. 建筑技術, 2005, 36( 1): 29) 31
[ 4] 付培江, 石云興, 屈鐵軍. 透水混凝土強度若干影響因素及收縮性能的試研究[ J], 混凝土, 2009, ( 8): 18) 21.
[ 5] 張朝輝, 王沁芳, 楊娟. 透水混凝土強度和透水性影響因素研究[ J] , 混凝土, 2008, ( 3) : 7) 9.
[ 6] 陳麗紅. 基于三剪屈服準則的材料彈塑性統一本構方程[ J]. 陜西理工學院學報(自然科學版), 2008, 24( 2): 64) 68.