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透水混凝土材料比例对孔隙率和强度的影响

发布时间: 2019-8-15 22:03:57 | 次浏览


本文主要讲述骨料的粒径大小和水泥、外加剂、水的比例对透水混凝土孔隙率的影响。在实验室中制备不同的样品块,通过所得混合物的不同来观察最终结论。

透水混凝土是一种具有高孔隙率的混凝土。它用于混凝土地面施工,允许水直接通过它,从而减少现场的径流,并可以为地下水补给。通过高度互连的空隙实现高孔隙率。通常,透水混凝土的水与水泥材料的比(w / cm)为0.28至0.40,空隙含量为18至35%。

透水混凝土案例图片

透水混凝土混合物由胶凝材料、粗骨料和水组成,几乎没有细骨料。添加少量细骨料通常会降低空隙含量但可以增加强度,这在某些情况下可能是理想的。这种材料对含水量的变化很敏感,因此通常需要对混合物进行现场调整。过多的水会导致浆料流失,而太少的水会阻碍混凝土的充分固化并导致表面质量降低。比例适当的混合物具有金属般耀眼外观。

透水混凝土常用于停车区,低载荷的区域、住宅街道、人行道和温室。它是可持续建筑的重要应用,也是地下水补给技术之一。

材料配比与特性:

空隙含量:18-35%;

强度:28-281kg/cm2;

渗透率:每平方米每分钟80-720L;

水泥:267-415kg/m3;

水与水泥比例:0.28 - 0.40 ;

粗骨料粒径: 9.5 - 19毫米。

我们为什么需要透水混凝土?

大量的雨水落在不透水的表面上,例如停车场、车道、人行道和街道,而不是浸入土壤中。这造成了自然生态系统的不平衡,并导致一系列问题,包括侵蚀、洪水、地下水位枯竭以及河流、湖泊和沿海水域的污染,因为雨水冲过路面,顺道把路面垃圾一并带到下水道,并最终汇入河流,导致水体污染。

避免这些问题的一个简单方案是停止建造阻挡自然水渗入土壤的不透水地面。换一种思路,我们可以改用透水混凝土或多孔路面来替代传统不透水路面材料,这种材料可以提供典型混凝土路面的固有耐久性和低生命周期成本特点,同时还能减少雨水径流和补充地下水。透水路面不是防止水渗入土壤,而是通过孔隙收集雨水并使其渗透到下面的土壤中。在许多情况下,透水混凝土道路和停车场可以兼作保水结构。

它还减少了城市化对树木的不良影响。透水的混凝土地面允许水和空气转移到根系,使树木蓬勃生长。对于特定的降雨强度,透水混凝土路面径流量由碎石底基层的土壤入渗率和储水量控制。通常对于给定的一组材料,透水混凝土的强度和渗透率是相互制约的。密度越大,强度越高,渗透率越低。

透水混凝土案例图片

下面我们通过一组实验做比较,使用不同比例的水泥、骨料、混合物和水制备不同的样品块。

样品编号 1:混合设计(16个样块):

A型 - 水泥:10 kg

粉煤灰:0 kg

粗骨料:52 kg(10 - 40 mm)

水:3 kg

外加剂:1%(重量)[水泥+粉煤灰] = 100克

B型 - 水泥:11.25千克

粉煤灰:0.75千克

粗骨料:52千克(10 - 40毫米)

水:3.33千克

外加剂:1%(重量)[水泥+粉煤灰] = 120克

在这种混合设计中,由于在制作立方体时也存在不合格现象,因此我们制作了A型和B型各8个立方体。覆盖立方体的顶部表面以防止水过早蒸发,因为它是多孔的。

3天后对立方体进行测试:

A型

编号   立方体重量(Kg) 负载(kN) 强度(MPa)

1 6.15       77.1           3.43

2 6.64    192.4           8.55

3 7.04                    425.4           18.90

B型

编号   立方体重量(Kg) 负载(kN) 强度(MPa)

1 6.12                  127.1          5.65

2 6.35                            58.2                 2.60

3 7.61                   562.9                 25.01

7天立方体测试:

A型

编号   立方体重量(Kg) 负载(kN) 强度(MPa)

1 6.52              142.7          6.34

2 6.62                 177.2                 7.87

3 7.97                 729.5                32.42

B型

编号   立方体重量(Kg) 负载(kN) 强度(MPa)

1 6.74                 123.9          5.51

2 7.64                 431.2                 19.16

3 7.72                 755.6                 33.58

14天立方体测试:

A型

编号   立方体重量(Kg) 负载(kN) 强度(MPa)

1 6.40                  41.6                  1.85

2 6.64                 165.2                  7.34

B型

编号   立方体重量(Kg) 负载(kN) 强度(MPa)

1 7.47                  531.1                 23.60

2            7.70                     930.2                 41.34

根据这些结果,可以看出随着立方体的密度增加,强度也增加。由于这些立方体不是完全可透过的,我用3种不同比例的混合物制作了3个立方体的另一个样品。使用的混合设计是TYPE B,因为它的强度比TYPE的强度要高。

样品编号 2:根据B型混合设计1个方块:

水泥:1323克

粉煤灰:88.23克

粗骨料:6117克

B1型:

混合物:0.2%= 2.82克

水:510克

B2型:

混合物:0.3%= 4.23克

水:480克

B3型:

混合物:0.4%= 5.64克

水:460克

在第二天打开立方体后,发现类型B2(含0.3%混合物)立方体比其他立方体孔隙更加清晰,但它也不是完全多孔的。虽然我使用了低百分比的混合物,但它也不是完全可以透过的。它可能是由于某些骨料的大小而发生的。

3天立方体测试:

B1型

编号   立方体重量(Kg) 负载(kN) 强度(MPa)

1 7.02          247.2        10.99

B3型

编号   立方体重量(Kg) 负载(kN) 强度(MPa)

1 6.60                  191.8                   8.52

对于下一个样品,我们将骨料粒径分级,然后使用尺寸范围为10-20 mm的聚集体。我还在下一个样品中进一步减少了混合物的用量。

样品编号 3:3个立方体样品:

水泥:3.75千克

粉煤灰:255克

粗骨料:17.31千克

外加剂:7克

水:1.36千克

但是这一次,当我打开立方体时,我发现它的底座平坦而光滑。它从侧面看是多孔的,但从基部看并不是。

7天立方体测试:

编号   立方体重量(Kg) 负载(kN) 强度(MPa)

1        7.23                 179.4          7.97

2                     7.38          234.0                 10.40

3                     7.44                 230.7        10.25

现在经过如此多的试验和减少水和外加剂量后,我没有得到完全透水的混凝土(由于水泥浆的沉降),在下一个样品中(样品编号4)我既没有压实也没有使用振动器填充立方体。幸运的是,这次制作的立方体完全可以透水。水也顺利从底部流出,它的光洁度也很好,立方体外观闪亮。

透水混凝土案例图片

样品编号 4:1立方混合设计:(无压实)

水泥:1公斤

粉煤灰:0公斤

粗骨料:5.2公斤

外加剂:2.33克

水:380克

3天立方体测试:

编号    立方体重量(Kg) 负载(kN) 强度(MPa)

1    5.75                   42.4                 1.88

水可以流过立方体的底部。

样品编号 5:2个立方体的混合设计。(无压实)

水泥:2 kg

粉煤灰:0 kg

粗骨料:10.4 kg

外加剂:4.66 gm

水:760 gm

总而言之,4号和5号样本是成功的。这些是用较低水比和无压实制成的。

从以上实验可以看出,透水混凝土能够让水通过它,它就不能由细骨料组成,因为它们会填充粗骨料之间的空隙。使用粒径大于20mm的骨料的样品不透水,因为较大的空隙使水泥浆沉降。同样在所有进行压实的立方体中,水泥浆沉降到底部并因此形成密实的底表面。因此,最后的结论是使用粒径10 - 19 mm范围内的骨料,在制作时不压实它,才能符合透水混凝土的要求。此透水混凝土的密度也小于正常混凝土密度,因为没有使用细骨料,而且内部很多孔隙。它的强度也低于普通混凝土。


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