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透水混凝土廠家力學(xué)性能的影響因素研究

2022-07-08  來自: 壽光市潤(rùn)達(dá)新型建材有限公司 瀏覽次數(shù):340

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快,透水混凝土廠家城市中建筑垃圾的產(chǎn)生和排出數(shù)量也在快速增長(zhǎng),如何處理和利用越來越多的建筑垃圾,壽光市潤(rùn)達(dá)新型建材有限公司已經(jīng)成為各級(jí)政府部門和建筑垃圾處理單位所面臨的一個(gè)重要課題。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì),美國(guó)每年約有6.0×10^7t廢棄混凝土,日本每年約有1.6×10^7t廢棄混凝土,韓國(guó)2001年產(chǎn)生廢棄混凝土2.4×10^6t。但是這些已經(jīng)擁有比較的技術(shù)和設(shè)備回收利用這些建筑垃圾,美國(guó)的再生利用率為70%,日本的再生利用率早在2000年時(shí)就已經(jīng)達(dá)到了80%,韓國(guó)已高達(dá)97%。然而我國(guó)每年產(chǎn)生廢棄混凝土約5.4×10^8t,但是我國(guó)對(duì)建筑垃圾的再生利用率卻不到5%。大量的建筑垃圾對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的負(fù)荷,根據(jù)《建筑垃圾處理技術(shù)規(guī)范》(CJJ 134-2009),對(duì)建筑垃圾再生利用,提高建筑垃圾的再生利用率是提高資源利用率及解決“垃圾圍城”環(huán)境問題的必由之路[1]。

    另外,城市中大面積的混凝土硬化路面和場(chǎng)地缺乏透氣性、透水性,這使得雨水不能夠滲透地表還原為地下水,造成地下水位降低;雨水只能通過排水設(shè)施流入江河湖海,加大了排水設(shè)施的負(fù)擔(dān),在暴雨情況下,容易形成城市洪澇災(zāi)害;不能與空氣進(jìn)行熱量和濕度的交換,產(chǎn)生“熱島現(xiàn)象” 。采用透水混凝土路面具有透水、透氣、保溫及隔熱等特點(diǎn),對(duì)于提高改善生態(tài)環(huán)境具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前關(guān)于透水混凝土方面的文獻(xiàn)研究及應(yīng)用較多,而采用再生骨料制備透水混凝土的研究及應(yīng)用很少。使用再生骨料制備透水混凝土應(yīng)用于路面將是再生骨料的應(yīng)用領(lǐng)域之一,由于使用于室外路面,在保證再生骨料混凝土和實(shí)用性的前提下,也可以避免進(jìn)入房建結(jié)構(gòu)工程時(shí)大眾的擔(dān)憂心理。

    1 試 驗(yàn)

    1.1 原材料

粗骨料:采用粒徑4.75~9.5 mm單粒級(jí)的再生骨料,為了進(jìn)行對(duì)比研究,還選用4.75~9.5 mm單粒級(jí)的花崗巖骨料,兩種骨料的具體性能指標(biāo)如表1所示,骨料圖片如圖1、圖2所示。

從表1可以看出,再生骨料與花崗巖骨料相比,由于砂漿塊等軟弱顆粒的存在,主要表現(xiàn)為吸水率很大,壓碎值、骨料表面微粉含量偏大,表觀密度偏小。

水泥:水泥采用冀東P.O 42.5水泥;纖維:凱泰牌聚丙烯纖維;減水劑:聚羧酸系高性能減水劑;顏料:無機(jī)氧化鐵類;增強(qiáng)料:中國(guó)建筑科學(xué)研究院研制的無機(jī)增強(qiáng)料。

1.2 試驗(yàn)方法

(1)試件成型

透水混凝土不同于普通混凝土,其拌合物Z佳工作性能主要靠經(jīng)驗(yàn)和觀感進(jìn)行控制, 試件成型時(shí)的拌合物工作狀態(tài)以“漿體包裹骨料顆粒黏聚性好,不松散,手攥成團(tuán)為宜”。每個(gè)試件分2層裝料,第1層裝2/3高度,采用搗棒均勻插搗;第2層裝料高出試模20 mm,搗棒均勻插搗后采用抹刀抹壓到位。

(2)抗壓強(qiáng)度

再生骨料透水混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)依據(jù)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》 (GB/T50081-2002)進(jìn)行, 試件尺寸采用150 mm×150 mm×150 mm。

(3)彎拉強(qiáng)度

再生骨料透水混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)依據(jù)《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E30-2005)進(jìn)行, 試件尺寸采用100 mm×100 mm×400 mm。

(4)連通孔隙率

連通孔隙率的測(cè)定方法采用排水體積法進(jìn)行, 試件尺寸采用150 mm×150 mm×150 mm立方體試件。

(5)透水系數(shù)

透水混凝土透水系數(shù)依據(jù)CJJ/T135-2009《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行。

2 透水混凝土配合比及透水性能

透水混凝土配合比設(shè)計(jì)依據(jù)《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》(CJJ/T135-2009),采用體積法進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)孔隙率、骨料緊密堆積密度、膠結(jié)漿體密度等確定各個(gè)配合比參數(shù)。配合比設(shè)計(jì)時(shí),主要按10%和15%兩個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)孔隙率進(jìn)行設(shè)計(jì),再生骨料透水混凝土和花崗巖骨料透水混凝土基準(zhǔn)配合比及透水性能如表2所示。


表2結(jié)果表明,當(dāng)設(shè)計(jì)目標(biāo)孔隙率不低于10%時(shí),再生骨料透水混凝土的透水系數(shù)均大于0.5 mm/s,滿足《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》(CJJ/T135-2009)對(duì)路面用透水混凝土透水系數(shù)不小于0.5 mm/s的規(guī)定[2]。各配合比的實(shí)測(cè)連通孔隙率與設(shè)計(jì)目標(biāo)孔隙率也基本一致, 說明《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》(CJJ/T135-2009)中的體積法也適合于再生骨料透水混凝土的配合比設(shè)計(jì)。本次試驗(yàn)中,所采用的花崗巖骨料粒型較好,接近于圓形,實(shí)測(cè)連通孔隙率較低于設(shè)計(jì)目標(biāo)孔隙率,因此透水混凝土中骨料的粒型也是影響實(shí)際連通孔隙率大小的一個(gè)因素。

3 力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果與分析

由透水混凝土的結(jié)構(gòu)可知:其承受外力和傳遞外力是由集料之間的接觸點(diǎn)來完成的,這就造成了透水混凝土強(qiáng)度比普通混凝土強(qiáng)度低得多。從抗壓強(qiáng)度和彎拉強(qiáng)度試件的破壞斷面來看,對(duì)于強(qiáng)度較高的骨料,如花崗巖骨料透水混凝土幾乎都在接觸點(diǎn)破壞,而對(duì)于再生骨料透水混凝土而言, 會(huì)出現(xiàn)較多的骨料顆粒破壞,而且破壞的骨料多為強(qiáng)度較低的砂漿塊等。因此,對(duì)于強(qiáng)度較高的骨料的透水混凝土強(qiáng)度主要決定于骨料之間接觸點(diǎn)處的黏結(jié)力。對(duì)于再生骨料透水混凝土,其強(qiáng)度不僅取決于骨料之間接觸點(diǎn)處的黏結(jié)力,而且還取決于骨料的強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)分別研究了孔隙率、聚丙烯纖維、聚合物乳液、顏料、增強(qiáng)料對(duì)再生骨料透水混凝土力學(xué)性能的影響。

3.1 再生骨料與花崗巖骨料透水混凝土的力學(xué)性能對(duì)比及孔隙率的影響

4.75~9.5 mm再生骨料及花崗巖骨料按不同孔隙率配制的透水混凝土力學(xué)性能如表3所示。混凝土抗壓強(qiáng)度及彎拉強(qiáng)度試件分別 如圖3和圖4所示。

由于孔隙的存在, 混凝土的力學(xué)性能必然受到影響??紫堵屎土W(xué)性能互為矛盾,孔隙率越高,透水混凝土強(qiáng)度越低。表3表明,設(shè)計(jì)孔隙率為15%的再生骨料透水混凝土, 28 d抗壓強(qiáng)度不低于30 MPa,28 d彎拉強(qiáng)度不低于3.5 MPa,其性能指標(biāo)滿足《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》(CJJ/T135-2009)對(duì)路面用透水混凝土的要求。

根據(jù)表3結(jié)果,在相同孔隙率下,通過對(duì)比兩種骨料的力學(xué)性能指標(biāo),再生骨料透水混凝土抗壓強(qiáng)度及彎拉強(qiáng)度均低于花崗巖骨料透水混凝土,這也說明,在使用再生骨料配制透水混凝土?xí)r,一方面需要盡可能品質(zhì)好的再生骨料,另一方面需要做好透水混凝土的配合比設(shè)計(jì)及優(yōu)化工作。

3.2 聚丙烯纖維對(duì)再生骨料透水混凝土力學(xué)性能的影響

按15%設(shè)計(jì)目標(biāo)孔隙率的配合比,對(duì)比研究了聚丙烯纖維對(duì)再生骨料透水混凝土力學(xué)性能的影響,聚丙烯纖維按體積摻量0.1%。試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。


表4表明,摻加聚丙烯纖維對(duì)再生骨料透水混凝土的抗壓強(qiáng)度有的改善作用,這一點(diǎn)有別于普通混凝土,主要原因是透水混凝土的受壓破壞過程也與裂縫的發(fā)展有密不可分的關(guān)系,而聚丙烯纖維對(duì)水泥漿體裂縫的發(fā)展有的束縛限制作用,但試驗(yàn)結(jié)果表明聚丙烯纖維對(duì)再生骨料透水混凝土的彎拉強(qiáng)度改善不明顯。

3.3 聚合物乳液對(duì)再生骨料透水混凝土力學(xué)性能的影響

選用了兩種聚合物乳液,通過試驗(yàn)對(duì)比對(duì)再生骨料透水混凝土的力學(xué)性能的影響。聚合物乳液A固含量為60.7%,摻量2%;聚合物乳液B固含量為49.4%,摻量為4%, 試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。


表5結(jié)果表明,聚合物乳液A降低了再生骨料透水混凝土的7d和28d抗壓強(qiáng)度,影響較大,聚合物乳液B對(duì)再生骨料透水混凝土的抗壓強(qiáng)度也有略微的降低, 但二者對(duì)再生骨料透水混凝土的彎拉強(qiáng)度均有的提高作用。

3.4 顏料對(duì)再生骨料透水混凝土力學(xué)性能的影響

目前彩色透水混凝土路面的著色方式有內(nèi)摻和外噴涂?jī)煞N方式,對(duì)顏料的選用原則方面,一般應(yīng)選擇具有良好的分散性,優(yōu)良穩(wěn)定的耐光性、耐候性以及很強(qiáng)的著色力、遮蓋力。本次試驗(yàn)中主要選用氧化鐵紅、氧化鐵綠兩種顏料,采用內(nèi)摻方式,工程中摻量主要根據(jù)顏色效果需求而定,本次摻量為膠材的2.2%。通過試驗(yàn)對(duì)比顏料對(duì)透水混凝土力學(xué)性能的影響以及著色能力,試驗(yàn)結(jié)果如表6所示,彩色混凝土試件如圖5所示。

表6結(jié)果表明,氧化鐵類無機(jī)顏料在摻量為總膠凝材料2.2%時(shí),對(duì)再生骨料透水混凝土的7d和28d抗壓強(qiáng)度、彎拉強(qiáng)度影響不大。

3.5 增強(qiáng)料對(duì)再生骨料透水混凝土力學(xué)性能的影響

透水混凝土一般通過摻加增強(qiáng)料提高混凝土的力學(xué)性能,增強(qiáng)料可分為有機(jī)類和無機(jī)類,本次試驗(yàn)中采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院研制的無機(jī)類增強(qiáng)料,通過試驗(yàn)對(duì)比無機(jī)增強(qiáng)料對(duì)混凝土性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

表7結(jié)果表明, 該無機(jī)增強(qiáng)料對(duì)再生骨料透水混凝土的28d抗壓強(qiáng)度和彎拉強(qiáng)度提高20%左右。

3 結(jié) 論

(1)采用本試驗(yàn)選用的4.75 ~9.5 mm的再生骨料配制的透水混凝土,當(dāng)設(shè)計(jì)目標(biāo)孔隙率在10%~15%時(shí),通過的配制技術(shù)手段,配制的再生骨料透水混凝土性能可以達(dá)到以下要求:抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到30 MPa以上; 彎拉強(qiáng)度可以達(dá)到3.5 MPa以上;且連通孔隙率可以滿足不小10%的要求;且透水系數(shù)不小于0.5 mm/s;以上性能指標(biāo)均達(dá)到《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》(CJJ/T135-2009)3.2.1條中關(guān)于路面透水混凝土的透水系數(shù)、連續(xù)孔隙率、抗壓強(qiáng)度、彎拉強(qiáng)度的規(guī)定。

(2)在相同設(shè)計(jì)目標(biāo)孔隙率下,摻加聚丙烯纖維對(duì)再生骨料透水混凝土的抗壓強(qiáng)度有的提高作用,但是對(duì)混凝土的彎拉強(qiáng)度提高不明顯。

(3)本試驗(yàn)中采用的無機(jī)增強(qiáng)料對(duì)再生骨料透水混凝土的28d抗壓強(qiáng)度和彎拉強(qiáng)度提高20%左右。采用的聚合物乳液對(duì)再生骨料透水混凝土的抗壓強(qiáng)度有的降低,對(duì)再生骨料透水混凝土的彎拉強(qiáng)度有略微的提高作用。

(4)摻加氧化鐵類顏料對(duì)再生骨料透水混凝土的抗壓強(qiáng)度和彎拉強(qiáng)度影響不大。 透水混凝土廠家力學(xué)性能的影響因素研究

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