外掺料对透水混凝土性能的影响研究_陈浩.pdf
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1、Chongqing Architecture42第 22 卷 总第 233 期引文检索:陈浩,都增延,丁华柱,等.外掺料对透水混凝土性能的影响研究 J.重庆建筑,2023(3):42-45.外掺料对透水混凝土性能的影响研究陈浩1,都增延2,丁华柱1,3,高伟星4,沈乾洲5,舒杨波6(1 重庆市綦江区朝野混凝土有限公司,重庆401420;2 重庆建工建材物流有限公司,重庆401122;3 成都建工第三建筑工程有限公司,四川成都610023;4 红狮控股集团有限公司,浙江金华321100;5 永善县富江混凝土有限公司,云南昭通657399;6 陕西省散装水泥与预拌砂浆推广发展协会,陕西西安7100
2、32)摘要:通过矿物掺合料改善水泥浆体与骨料粘结性能,在满足透水系数的条件下,透水混凝土获得良好力学性能。研究结果表明:矿物掺合料中偏高岭土改善透水混凝土力学性能效果最佳,化学外加剂中添加可分散胶粉提高透水混凝土力学性能显著;试验最优配合比为硅灰掺量 9%(占胶凝材料质量比,后同)、矿渣粉 15%、偏高岭土 15%,可分散胶粉掺量为 3%,羟丙基甲基纤维素为 0.15%,纳米二氧化硅为 0.15%。矿物掺合料在提高抗压强度的同时,对孔隙率和透水系数有所影响,化学外加剂在提高抗压强度的同时不影响透水混凝土的孔隙率和透水系数。关键词:透水混凝土;力学性能;外加剂中图分类号:U214.1+8 文献标
3、识码:A 文章编号:1671-9107(2023)03-0042-04收稿日期:2022-08-16作者简介:陈浩(1983),男,重庆人,本科,助理工程师,主要从事预拌混凝土技术质量管理工作。InfluencesofAdmixtureonthePerformanceofPermeableConcreteChenHao,DuZengyan,DingHuazhu,GaoWeixing,ShenQianzhou,ShuYangboAbstract:Undertheconditionofsatisfyingthewaterpermeabilitycoefficient,permeableconcre
4、teobtainsgoodmechanicalpropertiesbyimprovingtheadhesionperformanceofcementslurryandaggregatethroughmineraladmixtures.Theresultsshowthatmetakaolininthemineraladmixturehasthebesteffectonimprovingthemechanicalpropertiesofpermeableconcrete,andtheadditionofdispersiblerubberpowderinthechemicaladmixturecan
5、significantlyimprovethemechanicalpropertiesofpermeableconcrete;Theoptimummixproportioninthetestisasfollows:thecontentofsilicafumeis9%(accountingforthemassratioofthecementitiousmaterial,thesamebelow),slag15%,metakaolin15%,thedispersiblerubberpowder3%,hydroxypropylmethylcellulose0.15%,andnanosilica0.1
6、5%.Mineraladmixtureshaveaneffectontheporosityandpermeabilitycoefficientwhileimprovingthecompressivestrength;Chemicaladmixturescanenhancethecompressivestrengthwithoutaffectingtheporosityandpermeabilitycoefficientofpermeableconcrete.Keywords:permeableconcrete;mechanicalproperty;admixture0 引言透水混凝土是用胶凝材
7、料将粗骨料胶结形成大量联通孔隙的混凝土,具有透水、透气、净水和强度偏低等特点1。在景观路面及排水结构路面应用中得到长足发展。在透水混凝土的技术研究中,通常采用优化水泥与骨料界面过渡区技术提高透水混凝土的力学性能,在 Longhi 等2的研究中,分析了普通水泥、石灰岩水泥及纳米水泥和矿物掺合料对透水混凝土性能的改善效果,发现纳米水泥的抗压强度增强效果最佳,为27.0MPa。透水混凝土的力学性能与界面过渡区有关,在不掺加细骨料与化学外加剂的情况下,水泥浆体与骨料之间的粘结强度不足以满足透水混凝土的工作要求。上述改善方法仅从单一因素考虑胶凝材料或骨料级配对透水混凝土性能的影响,透水混凝土 28d 抗
8、压强度较低,欠缺多因素对透水混凝土性能影响的研究。透水混凝土力学与透水性能两者之间存在一定的矛盾关系。透水混凝土组成结构为悬浮密实结构,有较少或者没有细骨料填充而形成连通孔隙,具有较高的水渗透能力,而力学强度来源于硬化的浆体-骨料体系,因此强度与胶凝材料性质、用量、水泥石密实度等密切相关。当采用增加胶凝材料用量的方法提高强度时,浆体厚度增加,透水性能下降。研究表明,掺加矿物掺合料能够改善骨料与胶凝材料界面,增加浆体与骨料的粘结密实度,增强混凝土力学性能,并且透水性能满足要求。王栋民3研究发现,偏高岭土替代等质量水泥,混凝土的力学性能得到明显提高。主要原因是偏高岭土具有良好的微集料填充效应和火山
9、灰效应。此外,偏高岭土含有较多可溶出活性三氧化二铝,能够与水泥水化生成的 Ca(OH)2发生二次水化反应,生成水化铝酸钙,若含有三氧化硫,可反应生成水化硫铝酸钙,使混凝土结构密实度增加,强度提高。而硅灰、矿渣能够与水泥水化生成的 Ca(OH)2发生水硬性反应,生成 C-S-H 凝胶及钙矾石等产物,提高透水混凝土力学性能。此外,随着研究的深入,更多化学外加剂运用到透水混凝土的制备中,改善其力学及透水性能。适宜的外加剂能够使水泥水化更充分,增强水泥浆体与骨料的粘结能力,强化骨料与浆体的界面过渡区,提高透水混凝土力学性能。此外,化学外加剂能够改善透水混凝土的化学抵抗性、酸碱度以及生物亲和性等性能4。
10、通过单因素试验研究,通过添加偏高岭土、硅灰、矿粉和化学外加剂的方法改善浆体与骨料粘结性能,在满足透水性能要求前提下,开展了透水混凝土力学性能影响的试验研究,确定了矿物掺合料和化学外加剂的最佳掺量。doi:10.3969/j.issn.1671-9107.2023.03.4243材料与技术Material&Technology2023NO.031 实验1.1原材料水泥:南特水泥 P.O42.5R 水泥,3d 抗折强度为 6.9MPa、抗压强度为 30.5MPa,28d 抗折强度为 8.8MPa、抗压强度为51.7MPa,其它技术性能指标符合现行规范要求。硅灰:市售。颗粒粒径分布在 0.05 10
11、0m 之间,平均粒径为 10m。偏高岭土:来自开封奇明耐火材料有限公司,细度(比表面积)为 437m2/kg,密度为 2.43g/cm3。其化学组成如表 1 所示。表 1 偏高岭土的化学组成(wt%)SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3Other50.9741.352.110.250.242.265.08矿渣粉:粒径分布在 1 100m,为微米级粉体。纳米二氧化硅(NS)纯度为 99.5%,粒径为 5 30nm;羟丙基甲基纤维素(HPMC)细度 100 目,粘度为 15 万 MPa.s。粗集料:选用重庆綦江产石灰石碎石,公称粒径为 510mm和 1020mm 的碎石。外加剂:为重庆牛
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