成型参数对透水混凝土抗压强度的影响研究

作者:张立伟 杨福俭 陈代果 李谦
单位:新疆交通规划勘察设计研究院 西南科技大学土木工程与建筑学院 中国科学院材料力学行为和设计重点实验室中国科学技术大学 四川靓固科技集团有限公司
摘要:为探究成型参数、试件净重与透水混凝土抗压强度之间的关系,选用5~10,10~15mm 2种粗骨料粒径制备若干组试件。成型方式为人工插捣,以每层插捣次数、单个试件净重作为变量设计对比试验,研究抗压强度变化规律。研究结果表明,2种粒径的透水混凝土在不同插捣次数下,试件净重与平均抗压强度变化关系一致; 3次入模且每层插捣30次时,试件净重应控制为7. 5kg;当插捣增至40次时,试件净重应相应增至7. 7kg,此时混凝土强度等级可达C20,且透水系数满足要求;本试验推荐每个试件净重7. 5kg,分3层入模,每层插捣30次;透水混凝土试件净重对抗压强度有一定影响,存在最佳净重值。
关键词:透水混凝土抗压强度净重试验研究
作者简介:张立伟,高级工程师,E-mail:28581999@qq.com;陈代果,博士研究生,讲师,E-mail:cdg927@mail.ustc.edu.cn。
基金:国家自然科学基金(51908476);住房和城乡建设部科技计划项目(2018-K9-049; 2018-K9-059);四川省科技创新苗子工程(2016104)。 -页码-:74-76,91

0 引言

   透水混凝土是海绵城市路面铺装的主要材料,作为一种新型生态“海绵体” [1],具有透气、透水、吸声等特点,对改善城市热环境、地表土壤生态环境、吸声降噪等效果显著 [2]。但透水混凝土内部骨料间黏结空间小,导致其强度普遍较低 [3]。近年来,我国学者对透水混凝土性能开展了研究:张浩博等 [4]采用骨料粒径5~10mm、水灰比0.3和目标孔隙率15%制备再生骨料透水混凝土,抗压强度可达18MPa;陈代果等 [5]以水灰比、纤维掺量等因素设计正交表,通过多次试验得出透水混凝土抗冻性能最佳配合比;王芮文等 [6]研究发现应用高强纤维透水混凝土管处理地基具有缩短施工工期、提高地基承载力等优点;苏有文等 [7]制备5种添加聚合物的透水混凝土,并对其强度进行分析,得到最优配合比;陈代果等 [8]研究得到实际工程中可保证路面透水材料获得较大透水性能的开孔率参数;赵剑锋等 [9]利用3种不同有机纤维研究其长度和掺量对透水混凝土力学性能的影响;朱燕飞等 [10]对比分析骨料为辉绿岩和花岗岩的透水混凝土性能差异,并得出最佳水灰比和水胶比。

   综上所述,我国对于透水混凝土的研究主要集中于材料方面。透水混凝土试件在制作过程中,不同材料、成型方式会在一定程度上影响单个试件的净重,根据现场人员经验,试件净重和成型参数对于透水混凝土抗压强度有一定影响。因此选取无外掺料的透水混凝土进行研究,以成型参数、试件净重为变量,研究二者与抗压强度的关系。

1 试验概况

1.1 原材料

   本试验使用无外掺料透水混凝土试件进行研究,选用P·O42.5普通硅酸盐水泥;粗骨料为当地碎石,粒径分别为5~10,10~15mm;拌合水为普通自来水;外加剂选用高效黏结剂,添加量为水泥用量的2%。透水混凝土配合比为粗骨料∶水泥∶水∶黏结剂=1 600∶450∶140∶90。

1.2 试验方案

   为得到插捣次数、试件净重与抗压强度的关系,2种粗骨料粒径分别制备6组透水混凝土试件(见表1),每组3个试件。插捣成型法可使透水混凝土得到较高的强度和透水系数 [11,12,13],故成型方式采用人工插捣。试验步骤为:(1)将边长150mm立方体试件空模具水平置于电子秤上,记录其质量;(2)水泥拌合料入模及插捣均在电子秤上进行,入料时速度尽量慢,以便控制试件质量,待读数平稳后记录入料后质量,减去模具质量即得到透水混凝土净重;(3)脱模养护28d后进行抗压强度、透水系数测定,并对结果进行对比分析,旨在得出不同插捣次数、试件净重下抗压强度变化规律,找出最佳试验方案。

   表1 试验参数   

表1 试验参数

2 试验结果及分析

   试验结果如表2,3所示,由表2,3可知,除去可能受试验误差影响的PC-1组试件外,10~15mm粒径组试件平均透水系数大于5~10mm粒径组,且2种粒径透水混凝土透水系数均>0.5mm/s,符合CJJ/T 135—2009《透水水泥混凝土路面技术规程》的规定。2种粒径透水混凝土平均抗压强度均呈先减小后增大的趋势,除PC-1,PC-2组有微小差异外,其余5~10mm粒径组试件平均抗压强度均大于10~15mm粒径组。主要因为透水混凝土试件在设计制作过程中的操作误差难以控制,导致测试数据具有一定离散性;其次,一般情况下随着骨料粒径的减小骨料堆积密度变大,骨料颗粒间的接触点增多,透水混凝土强度增大 [14]

   对于5~10mm粒径组试件,每层插捣40次的试件平均抗压强度略高于插捣30次的试件(PC-1组除外)。当插捣次数为30次时,随着试件净重的增加,平均抗压强度呈下降趋势;试件净重7.5kg时的抗压强度最佳,如PC-2-3试件抗压强度可达17.4MPa,较PC-3组试件依次提高4.8%,40.3%,12.3%。当每层插捣40次时,试件平均抗压强度随着净重的增加而增大,且试件净重为7.7kg时的抗压强度最佳,最大可达25.2MPa;PC-5,PC-6组试件强度较接近,最大值仅差0.3MPa。综上所述,对于5~10mm粒径组试件,当每层插捣30次时,试件净重宜控制为7.5kg左右;当每层插捣40次时,试件净重宜为7.5kg或7.7kg,此时强度较为理想,且透水系数满足要求。

   为减小试验误差的影响,选取10~15mm粒径组进行对比试验。由表3可知,每层插捣40次时试件平均抗压强度略优于插捣30次时(PC-1组除外)。当插捣30次时,随着净重的增加,试件平均抗压强度同样呈下降趋势,净重7.5,7.7kg的试件强度最大值仅差0.3MPa。插捣次数增至40次时,随着试件净重的增加,平均抗压强度增大,净重为7.7kg时试件抗压强度最大可达25.1MPa,平均抗压强度较PC-4,PC-5组试件增加37.9%,18.3%,增幅逐渐减小。因此,10~15mm粒径组试件每层30次插捣时,试件净重为7.5kg时强度较好;每层插捣40次时,净重宜为7.7kg。

   表2 透水混凝土物理力学性能(粗骨料粒径5~10mm)   

表2 透水混凝土物理力学性能(粗骨料粒径5~10mm)

   表3 透水混凝土物理力学性能(粗骨料粒径10~15mm)  

表3 透水混凝土物理力学性能(粗骨料粒径10~15mm)

   综上所述,当插捣次数一定时,试件净重的改变会在一定程度上影响透水混凝土强度。试件净重和强度之间存在一个最佳值。若继续增大试件净重,抗压强度变化不明显。在实际操作中适当控制试件净重有利于提高强度,本试验推荐试件净重7.5kg,分3层入模,每层插捣30次。

3 结语

   为探究透水混凝土插捣次数、试件净重与抗压强度的关系,选取5~10,10~15mm 2种粗骨料粒径制备边长150mm立方体透水混凝土试件,通过对比分析的方式对其抗压强度变化规律进行研究,得出以下结论。

   1)对于5~10,10~15mm 2种粗骨料粒径的透水混凝土,当分3层入模,每层插捣30次时,试件随着净重的增加平均抗压强度减小;每层插捣40次时,试件随着净重增加平均抗压强度增大。

   2)对于2种粗骨料粒径的透水混凝土,3次入模且每层插捣30次时,试件净重应控制为7.5kg左右;当插捣增至40次时,试件净重应相应增至7.7kg左右,此时混凝土强度等级可达C20,且透水系数>0.5mm/s。本试验推荐试件净重7.5kg左右,分3层入模,每层插捣30次。

   3)试件净重的改变对透水混凝土抗压强度有一定影响,存在一个最佳净重值,若超过此值,继续增加试件质量,抗压强度变化幅度不大。因此应在实际操作中适当控制净重,此外,在透水混凝土养护期间,其净重同养护前会发生改变,如何做到较精确地控制净重还需进一步研究。

    

参考文献[1]陈潇,王杰,韩裕山,等.浆体流变特性对透水混凝土性能的影响[J].中国公路学报,2019,32(4):177-186.
[2]马鹏,高洪波,邹延权,等.多孔质火山岩透水混凝土试验研究[J].施工技术,2017,46(9):43-47.
[3]李钧.透水混凝土性能及其影响因素试验研究[D].赣州市:江西理工大学,2018.
[4]张浩博,杜晓青,寇佳亮,等.再生骨料透水混凝土抗压性能及透水性能试验研究[J].实验力学,2017,32(2):247-256.
[5]陈代果,马宏昊,姚勇,等.基于正交分析法的透水混凝土抗冻性能试验研究[J].施工技术,2019,48(15):60-64,102.
[6]王芮文,曹妍,欧定福,等.高强透水纤维混凝土管碎石芯桩软厚土复合地基处理技术应用研究[J].施工技术,2018,47(22):79-84.
[7]苏有文,杨航,李金.聚合物改良透水混凝土性能对比研究[J].施工技术,2018,47(S1):1369-1370.
[8]陈代果,苏留峰,姚勇,等.透水混凝土改造既有水泥混凝土路面透水性能试验研究[J].施工技术,2019,48(21):12-15.
[9]赵剑锋,杨晓杰,李好新,等.短切纤维对透水混凝土性能的影响[J].建筑材料学报,2019,22(2):266-271.
[10]朱燕飞,李就好,黄金林,等.无砂透水混凝土试验研究[J].硅酸盐通报,2019,38(4):1006-1011,1017.
[11]龚平,谢先当,李俊涛.成型工艺对再生骨料透水混凝土性能的影响研究[J].施工技术,2015,44(12):65-68.
[12]徐仁崇,桂苗苗,龚明子,等.不同成型方法对透水混凝土性能的影响研究[J].混凝土,2011(11):129-131.
[13]吴冬,刘霞,吴小强,等.成型方式和砂率对透水混凝土性能的影响[J].混凝土,2009(5):100-102.
[14]杨婷惠.骨料对透水混凝土强度和透水性影响试验研究[D].绵阳:西南科技大学,2016.
Study on the Influence of Forming Parameters on Compressive Strength of Pervious Concrete
ZHANG Liwei YANG Fujian CHEN Daiguo LI Qian
(Xinjiang Transportation Planning Surveying and Design Institute School of Civil Engineering and Architecture,Southwest University of Science and Technology CAS Key Laboratory of Mechanical Behavior and Design of Materials,University of Science and Technology of China Sichuan L.Glitter Technology Group Co.,Ltd.)
Abstract: To explore the relationship between the parameters of molding,the net weight of specimens and the compressive strength of previous concrete,the several groups of specimens are prepared by using 5 ~10 mm and 10 ~ 15 mm aggregates.The forming mode is mtamping.The comparative test of design is carried out with the number of tamping per layer and the net weight of a single specimen as variables,which will study on the variation of compressive strength. The results show that the relationship between the net weight and the average compressive strength of the previous concrete with different particle sizes is the same.The net weight of the test piece should be controlled at 7. 5 kg,3 layers and 30 times for each layer.When the tamping times is increased to 40 times,the net weight should be increased to 7. 7 kg. At this time,the grade of compressive strength can reach C20,and the permeability coefficient is qualified. The recommended scheme is the net weight of specimen is 7. 5 kg,3 layers into the mould,and each layer is tamping 30 times.The net weight of the previous concrete has an influence on the compressive strength,and there is an optimal value between them.
Keywords: pervious concrete; compressive strength; net weight; testing; research
731 0 0
文字:     A-     A+     默认 取消