水灰比在采用体积法对透水混凝土配合比设计的作用

程 娟 1,郭向阳 2 (1.浙江广厦建设职业技术学院,浙江 东阳 322100;2.浙江东阳建设质量监督站,浙江 东阳 322100) Abstract: Theporousconcretehascertainintensityandpermeabilityofairandwater.Foritsspecialstructure,theusingofW/Cinporous concreteisdifferentfromthatofincommonconcrete.TheaffectionofW/Cinadoptingvolumemethodinthedesignofproportionofmixtureis discussed. Keywords:W/C;dispersiondegree;porousconcrete 摘 要: 透水混凝土既要有一定的透水性,又要有一定的强度,由于其结构的特殊性,水灰比在透水混凝土中的作用不同于普通混凝土。 主要探讨了水灰比在采用体积法进行透水混凝土配合比设计中起到的作用。 关键词: 水灰比;扩展度;透水混凝土 中图分类号: TU528.062 文献标志码: A 文章编号: 1002-3550(2008)08-0088-03 InfluenceofW/Cforvolumemethodinthedesignofmixtureproportion CHENGJuan1,GUOXiang-yang2 (1.GuangshaVocationalandTechnologicalCollegeofConstructioninZhejiang,Dongyang322100,China; 2.ConstructionQualitySupervisionCenterofDongyang,Dongyang322100,China) 水灰比在采用体积法进行透水混凝土配合比 设计中的作用 收稿日期:2008-02-20 混 凝 土 Concrete 2008年 第 8期( 总 第 226期 ) Number8in2008(TotalNo.226) 0 引言 透水混凝土是由骨料、水泥、外加剂和水等经特定工艺拌制而 成的一种多孔混凝土,它一般不含细骨料,由粗骨料表面包覆薄层 水泥浆相互黏结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构,其内部含有 很大比例的贯通性孔隙。故具有透气、透水和重量轻等特点,作为 环境负荷减少型混凝土,透水混凝土的研究开发越来越受到重视。 在普通混凝土配合比设计中,W/C主要起到保证强度和耐 久性方面的要求。透水混凝土由于其结构特殊性,W/C对透水 性和强度都有一定影响。笔者尝试通过在试验中的一些感受, 谈谈水灰比在透水混凝土中的作用。 本研究所采用的体积法是指以原有粗骨料孔隙率为基础, 根据对透水混凝土的目标孔隙率进行详细计算,大致确定浆体 体积。体积法有利于控制透水混凝土的透水性。 1 水灰比对确定透水混凝土透水性方面的作用 当水灰比太小,水泥浆则过稠,水泥浆较难均匀地包裹在 粗骨料颗粒表面,不利于强度的提高。如果水灰比过大,水泥浆 则过稀,水泥浆又会从骨料颗粒表面滑下,包裹粗骨料颗粒表 面水泥浆过簿,不利于强度的提高,同时由于水泥浆流动性过 大,水泥浆可能把透水孔隙部分或全部堵实,既不利于透水,也 不利于整体强度的提高。合适的水灰比能使得混凝土拌合物有 金属光泽,而不会积聚在集料下面。 在最初进行透水混凝土的试拌与调整时,可根据经验来判 定水灰比是否合适。取适量拌和好的混凝土拌合物进行观察,如 果水泥浆在骨料颗粒表面包裹均匀,没有水泥浆下滴现象,而且 颗粒有类似金属的光泽,说明水灰比较为合适。以该水灰比为最 佳水灰比,进行水泥净浆“扩展度”试验。以该水灰比状态下的水 泥净浆“扩展度”为标准,其他水灰比的胶结材通过加入一定量 减水剂的方式以达到相同的扩展度,从而满足了不同水灰比下 透水混凝土拌合物均处于最佳工作状态。 本研究首先分别采用不同的水灰比(0.20~0.45)进行透水 混凝土的试拌,发现 W/C=0.40的状态最好(拌合物黏结,且有 金属光泽),几种状态描述见表1。 表1 拌合物试拌状态 0.45 黏结好,但浆体较多 W/C 拌合物状态 0.20 分散 0.25 分散 0.30 分散 0.35 粘为整体,有部分分散 0.40 黏结好,用手捏不分散 预 拌 混 凝 土 READYMIXEDCONCRETE 根据最佳水灰比,进行跳桌试验,以此数据为标准将其他 水灰比的水泥净浆通过加入减水剂方式调整至最佳状态,以此 来确定减水剂掺量。 取W/C=0.40准备制作水泥净浆(水泥 500g,水 200g),按 照标准稠度用水量的搅拌方法放在水泥净浆搅拌机中进行搅 拌。搅拌好后,迅速将水泥净浆装入放在跳桌中心的半截圆模上 (如图1)。装好料后,移出圆模,启动跳桌,跳10下,扩展度 (如图2),以该值为标准扩展度,其他水灰比的水泥净浆通过加 88· · 入适量减水剂的方法调整至标准扩展度。表2列举了几组确定 减水剂掺量的胶结材“扩展度”试验数据记录情况。 取水灰比在 0.25~0.4分别进行透水混凝土的配制,经过孔 隙率的测试,有如下情况: 从图3可以看出,实测孔隙率均能较好的与目标孔隙率相 符,当 W/C为 0.3时目标孔隙率与实测孔隙率最为接近,几乎 完全一致。其次为W/C=0.25时。 从图4容易看出,目标孔隙率越大,透水系数越大。在本试 验条件下,不同目标孔隙率存在最佳 W/C使其透水系数最大 (见表3)。 2 水灰比对透水混凝土强度的作用 以目标孔隙率为指标的体积法能较好的控制透水性,但是 为了满足强度的要求还需要通过不同的 W/C来进行调整。透 水混凝土的主要性能(透水系数、抗压强度、抗折强度)既与 W/C有密切关系,也与目标孔隙率有密切关系。 在配合比基本确定后,在骨料、水泥用量一定的情况下,从 小到大选定几组不同的水灰比分别拌制混凝土,通过试验分别 测出其抗压强度,绘制出 W/C曲线,求出最大强度所对应的水 灰比,即为最佳水灰比。 2.1 W/C、目标孔隙率与抗压强度关系 从图 5可以看出,在一定的目标孔隙率下,28d抗压强度 都是在 W/C=0.25时最大,且都有随着 W/C的增加先减少再增 加的趋势,但目标孔隙率不同时其拐点不同。W/C=0.25、0.30时 目标孔隙率为15%的透水混凝土28d抗压强度最大,最小的为 目标孔隙率为 25%时;W/C=0.35、0.40时目标孔隙率为 20%的 透水混凝土 28d抗压强度最大,最小的为目标孔隙率为 25% 时。可见,抗压强度不仅与W/C有关,也与目标孔隙率有关。 2.2 W/C、目标孔隙率与抗折强度关系 图6 W/C与28d抗折强度的关系 表3 目标孔隙率与对应W/C 25 0.40 目标孔隙率/% 透水系数最大时对应的W/C 15 0.25 20 0.30 表2 胶结材扩展度试验 W/C 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 材料用量 mc=500g,mw=200g mc=500g,mw=175g mc=500g,mw=150g mc=500g,mw=125g mc=500g,mw=100g 减水剂掺量/% 0 0.3(1.54g) 0.2(1.04g) 0.1(0.67g) 0.2(1.00g) 0.3(1.50g) 0.4(2.16g) 0.5(2.50g) 0.8(4.00g) 1.0(5.00g) 0.9(4.52g) 1.0(5.00g) 1.2(6.00g) “扩展度”/mm 70~72 70~80 70~72 60~65 60~65 65~68 70~72 太干 60~60 80~80 70~72 60~62 70~72 结论 标准状态 最佳 最佳 最佳 最佳 图1 跳桌及圆模 图2 标准扩展度 图3 W/C与实测孔隙率关系 图4 W/C与28d透水系数的关系 图5 W/C与28d抗压强度的关系 89· · 从图 6可以看出,在一定的目标孔隙率下,28d抗折强度 与W/C之间存在最佳值。W/C=0.25、0.30、0.40时目标孔隙率为 15%时透水混凝土28d抗折强度最大,目标孔隙率为 25%时最 小;W/C=0.35时目标孔隙率为 20%的透水混凝土 28d抗折强 度最大,最小的为目标孔隙率为15%时。可见,抗折强度不仅与 W/C有关,也与目标孔隙率有关。 2.3 水灰比对抗压、抗折强度的影响 目标孔隙率的大小直接影响着水泥的相对用量,从而影响 透水混凝土的强度。从图7~9中可以看出目标孔隙率越大混凝 土强度越小,这说明本试验所取的目标孔隙率可以适当减小。 当目标孔隙率为15%,水灰比采用最小值0.25时无论是抗压强 度还是抗折强度都是效果最好,所以在配置透水混凝土时尽量 采用低水灰比。但低水灰比时透水性较差,因此在考虑提高透 水混凝土强度的时候应该兼顾混凝土的透水功能。 3 结束语 综上所述,采用体积法进行透水混凝土配合比设计流程图 见图10。 最佳配合比的确定是根据工程要求的透水性和强度,选择 能满足工程目标的配合比。 透水混凝土由于性能的特殊性,采用不同原材料时其配合 比有差距,采用本文所述方法(体积法)可以极大的减少工作量; 需要指出的是,笔者在试验中注意到,透水混凝土拌合物在 进行拌制时,如果拌制的量发生一定的变化(增多或者减少),即 使是相同的配合比,拌合物的状态也会发生一定的变化。一般来 说,在其他条件都相同的情况下(配合比、搅拌方法、环境等),拌 制的量越多,拌合物的浆体析出越多。 总之,在采用体积法进行透水混凝土配合比设计中,水灰 比对拌合物状态和强度都起着至关重要的作用,并且极大的减 少了透水混凝土进行试配的数量。 参考资料: [1]杨静,冯乃谦.21世纪的混凝土材料———环保型混凝土[J].水泥与混 凝土制品,1992(2):3-5. 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[12]程娟,郭向阳.粉煤灰和矿粉对透水混凝土性能的影响[J].建筑砌块 与砌块建筑,2007(5):27-30. 作者简介: 程娟(1972-),女,副教授,高级工程师,硕士,研究方向:环 境友好材料、建筑节能。 单位地址: 浙江省东阳市青春路1号 建设工程质量监督站(322100) 联系电话: 13566723694 图7 目标孔隙率15%时W/C与强度关系 图8 目标孔隙率为20%时W/C与强度关系 图9 目标孔隙率为25%时W/C与强度关系 图10 本研究中采用体积法的配合比设计流程图 90· ·