1、2 0 1 1年第 1 0期 l 0月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA CONC RE T E AND C EMENT P RODUC T S 2 01 l No 1 0 O c t o b e r 环保型植生多孔混凝土试验研究 杨 加 , 周锡玲 2 , 3 , 张 胜 , 杨 军 ( 1 湖南农业大学东方科技学院, 长沙 4 1 0 1 2 8 ; 2 湖南农业大学工学院 , 长沙 4 1 0 1 2 8 ; 3 中南大学 土木建筑学院 , 长沙 4 1 0 0 0 4; 4 国防科技大学指挥军官基础教育学院 , 长沙 4 1 0 0 0 7 ) 摘要 : 以正 交试验设计
2、原理为基础 , 对影 响多孔混凝 土植 生性 能的灰 集比、 水灰 比和掺合料进行试 验研 究 , 并 进行 了配合 比优 化设 计。结果表 明: 多孔混凝土总孔隙率与连通孔隙率表现 出良好 的线性 相关性, 而孔 隙率与抗 压 强度 间不存在 良好 的线性 比例 关系。掺合料对 多孔混凝土 p H 值的影响次序为: 单掺 4 5 粉 煤灰 掺粉煤灰和矿渣 微粉各 2 2 5 + 5 硅灰 掺粉煤灰和矿渣微粉各 2 2 5 单掺 4 5 矿渣微粉 单掺 5 硅 灰 ; 对孔 隙率与 2 8 d抗压 强度 的影响次序为: 单掺 4 5 粉煤灰单掺 4 5 矿 渣微粉 单掺 5 硅灰 掺粉 煤灰和
3、矿渣微 粉各 2 2 5 2 2 5 fl y a s h 2 2 5 s l a g p o wd e r a n d 5 s i l i c a f u me 2 2 5 fl y a s h a n d 2 2 5 s l a g p o w d e r 4 5 s l a g p o wd e r 5 s i l i c a f u me Th e e ff e c t i v e o r d e r o f a d mi x t u r e s o n p o r o s i t y a n d c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f p o
4、 r o u s c o n c r e t e i s a s f o l l o wi n g :4 5 fl y a s h 4 5 s l a g p o wd e r 5 s i l i c a f u me 2 2 5 fl y a s h a n d 2 2 5 s l a g p o w d e r 水灰 比 掺合料 , 且只有灰集 比 一 2 0 2 O 2 2 2 4 26 2 8 3 O 3 2 3 4 连通孔隙率 图 1 总孔隙率与连通孔隙率关系图 的影响显著 。多孔混凝土孔隙由粗集料和水泥浆体 共 同作用形成 ,由于本试验采用相 同的粗骨料 级 配, 则胶凝材料对多孔
5、混凝土的作用取决于灰集 比 和水灰比。试验表明 , 多孔混凝土中灰集 比对粗集 料外 表面胶凝材料包裹程度和孑 L 隙填充作用 的影 响大 于水灰 比。 4 - 3 抗压强度结果分析 孑 L 隙率对多孔混凝 土各 种力学性能和植生性 能影响很大 ,尤其是对多孔混凝土的强度 。由图 2 可知 , 多孔混凝土的强度变化趋势随孔隙率的增大 而减小 , 但 多孔混凝土的总孔隙率 与抗压强度并非 存在一个 良好的线性 比例关系。粗集料级配相同则 其对多孔混凝土的强度影响相 同, 而胶凝材料 和水 灰 比不同,相同条件下 的水泥浆体性能也会不 同, 从而导致相同孔 隙率下 , 其抗压强度可能不 同。研 究
6、表明 , 粗集料级配良好 , 集灰比及水灰 比合理 , 集 料表面包裹均匀且颗粒接触点水泥浆连接面大 , 则 多孔混凝土 的孑 L 隙率及抗压强度较高。 日 皇 矮 出 N 2 0 2 2 2 4 2 6 Z 8 3 O 3 2 3 4 总孔隙率 图 2 总孔隙率与 2 8 d 抗 压强度关系图 由表 4方差分析可知 , 对多孔混凝土抗压强度 的影 响次序为 : 灰集 比 水灰 比 掺合料 , 且只有灰 集 比的影响显著 。与普通混凝土类似 , 多孔混凝土 的强度主要 由胶凝材料提供 , 而胶凝材料的性 质不 仅与灰集 比有关 , 还与水灰 比有关。试验表明, 灰集 比较水灰 比对多孔混凝土的
7、强度影响程度大。 4 4 p H值结果分析 由表 4方差分析可知 ,对多孔混凝土 p H值 的 影响次序为: 掺合料 灰集比 水灰 比, 且掺合料和灰 集 比的影响较显著。由于掺合料可与水泥发生火山 灰反应 , 可消耗水泥水化产物 C a ( O H ) z , 从而降低多 孔混凝土的 p H值 。 试验研究表明, 水泥掺量的减少 可降低 p H值 ,但掺合料对多孔混凝土碱性的降低 较灰集 比明显。 从 图 3可 知 , 随着灰集 比的减小 , 多孔混凝土 的 p H值随之减小 ;而其随着水灰 比的增加表现为 4 2 0 8 6 4 2 O 如 勰 加 斟 鬣 躜 学兔兔 w w w .x u
8、 e t u t u .c o m 杨加 , 周锡玲 , 张胜, 等 环保型植生多孔混凝土试验研究 1 2 3 4 5 水平 图 3因素 与 p H 值 的关 系 图 先减小后增大。由于灰集 比减小 , 水泥在多孔混凝 土中的相对含量较少 , 从而水泥水化反应生成 的 C a ( o n) z 就少。多孔混凝土不同的配合比设计, 其最佳 水灰 比不同 , 在一定范 围内, 水灰 比的增加 , 使胶凝 材料更好包裹于粗集 料颗粒的外表面 , 从而使胶凝 材料 的量减少 , p H值也会减小 。然而 , 多孔混凝土 属无砂混凝 土 , 水灰 比过 大 , 会使新拌 多孔 混凝 土 产生离 析 ,
9、胶凝材料将孔 隙填充满时 , 不仅会 增大 胶凝材料 的用量 , 还会增加多孔混凝土的 p H值 。 图 3表 明:掺合料对多孔混凝 土 p H值 的影响次序为: A E D B C, 即 : 单掺 4 5 粉煤灰 掺粉煤灰 和矿 渣微粉各 2 2 5 + 5 硅灰 掺粉煤灰和矿渣微 粉各 2 2 5 单掺 4 5 矿渣微粉 单掺 5 硅灰 。 由于粉煤 灰活性和保水性大于矿渣 , 相同掺量时 , 其对 p H值 的影响更 大。尽管硅灰 的活性大于粉煤灰 , 但 由于 其掺量较少 , 故影响较小 。 4 5 植生多孔混凝土的优化组合 日本生态混凝土护岸工法规定 , 对 以植生为主 的护岸 ,
10、2 8 d多孔混凝 土的抗压强度要求在 1 0 MP a 以上 , 孔隙率在 2 1 - 3 0 , 植物 的根系能深入到孑 L 隙中; 对于承受流水严重 冲刷 的植生型护岸 , 2 8 d多 孑 L 混凝土的抗压强度要求在 1 8 MP a以上 , 孔隙率在 1 8 2 1 , 但当连续空隙率低于 2 0 时 , 植物根 系 难 以穿透多孔混凝土的孔 隙深入到土壤 中。因此 , 实际工程 中应根据工程所处 的环境条件 , 合理选择 多孔混凝土的强度和孔隙率。本试验研究 的多孔混 凝土关键是其植生性能 ,国内外相关研究表 明, 孔 隙率 2 5 时有利于植物 的生长。由图 4和图 5可 硝 山
11、 窒 憩 幽 1 2 3 4 5 水平 图 4 掺合料 与总孑 L 隙率关 系图 1 2 3 4 5 水平 图 5 掺合料与 2 8 d抗压强度关系 图 一 2l一 2 l 0 9 8 7 6 5 n 王 糌鬣 、 O 9 8 7 6 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1年第 1 0期 混凝土与水泥制品 总第 1 8 6期 知, 掺合料对多孔混凝土总孔 隙率与 2 8 d抗压强度 的影响次序为: A B C D 掺粉煤灰和矿渣 微粉各 2 2 5 + 5 硅 灰 掺粉煤 灰 和矿渣微粉 各 2 2 5 单掺 4 5 矿渣微粉 单掺 5 硅灰。 (
12、5 ) 掺合料对多孔混凝土总孑 L 隙率与 2 8 d抗压 强度的影响次序为: 单掺 4 5 粉煤灰 单掺 4 5 矿 渣微粉 单 掺 5 硅灰 掺粉煤 灰和矿渣 微粉各 2 2 5 掺粉煤灰和矿渣微粉各 2 2 5 + 5 硅灰。 ( 6 ) 综合考虑孔 隙率 、 强度和 p H值 , 在本试验 范围内寻找到了一组最优配合比: 灰集 比 l : 9 , 水灰 比 3 8 , 双掺粉煤灰和矿渣微粉各 2 2 5 , 经测试发 现 , 其植生性能较好。 参 考 文 献 : 1 S p e n c e r G r a y ,R i c h a r d Mi l l e r Wo r k i n p
13、 r o g r e s s - P o r o u s C o n c r e t e【 C A S E E N o r t h C e n t r a l S e c t i o n a l C o n f e r e n c e , Ma r c h 2 62 7 2 01 0: 3 c 一1 3 c 一3 2 】 詹镇 峰, 李从 波 植 生混凝土 的研 究与应用述 评 J 】 广东 水 利水电, 2 0 0 7 ( 3 ) : 5 7 5 8 , 6 5 3 单 海燕, 汤维 军 多孔 混凝土路 面特性及应用 研究 J 交通 标准化, 2 0 0 9 ( 2 ) : 4 7 4 9
14、4 S u n g - B u m P a r k , Ma n g T i a A n e x p e r i me n t al s t u d y o n t h e w a t e r p u r i fi c a t i o n p r o p e r t i e s o f p o r o u s c o n c r e t e J C e me n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h , 2 0 0 4 , 3 4 ( 2 ) : 1 7 7 - 1 8 4 5 】 许 国东, 高建明, 吕锡武 多孔混凝土水质 净化性能试 验 J 东南
15、大学学报( 自然科学版) , 2 0 0 7 , 3 7 ( 3 ) : 5 0 4 5 0 7 【 6 李萌, 陈宏书, 王结 良 生态混凝土 的研究进 展 J 材料开发 与应用, 2 0 1 0 , 2 5 ( 5 ) : 8 9 9 4 7 徐荣进, 刘荣桂, 颜 庭成 植 生型多孔混 凝土 的制 备和性能 试验研究 J 混凝土, 2 0 0 6 ( 1 2 ) : 1 8 2 1 【 8 】 张光碧, 钟泽权 建筑材料【 M】 北京: 中国电力 出版社, 2 0 0 6 【 9 】 朱伶俐, 何小 芳, 谢玉芬 绿色多孔混凝土 的试 验研究 J 】 混 凝 土 2 0 0 6 ( 7
16、) : 1 1 - 1 3 1 0 】 M c C a i n , G e o r g e N D e w o o l k a r , M a n d a r M A n I n v e s t i g a t i o n i n t o P o r o u s C o n c r e t e P a v e me n t s f o r No rt h e rn C o mmu n i - t i e s R S t a t e o f V e r mo n t A g e n c y o f T r a n s p o r t a t i o n 。 2 0 1 0 1 1 】 G B 厂
17、 I 5 0 0 8 1 2 0 0 2 普通混凝土力学 性能试验方法标准 S 】 北京: 中国建筑工业 出版社, 2 0 0 3 【 1 2 孟志 良, 吴仲兵, 钱觉 时 大掺量粉 煤灰混凝 土的孔隙液相 碱度 J 重庆建筑大学学报, 1 9 9 9 , 2 1 ( 1 ) : 2 4 - 2 7 1 3 】 冯乃谦 新实混凝土用大全 M】 北京: 科学 出版社, 2 0 0 1 1 4 高建 明, 吉伯海 , 吴 春笃, 刘 海峰 植生 型多孔混 凝土性 能 的试验 J 江苏大学学报( 自然科学版) , 2 0 0 5 , 2 6 ( 4 ) : 3 4 6 - 3 4 9 1 5 】 许 国东, 高建 明, 张亚 挺, 杨 晓虹 多孔混 凝土生 态安全性 试验研究 J 混凝土与水泥制品, 2 0 0 8 ( 3 ) : 8 - 1 1 收稿 日期 : 2 0 1 1 0 9 1 5 作者简 介: 杨加( 1 9 8 8 一 ) , 男 , 本科在读 。 通讯地址 : 湖南省长沙市芙蓉区 联 系电话 : 1 5 1 1 6 2 9 8 5 0 2 E - mai l : 8 7 4 6 4 9 1 9 4q q c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m