楊波 高潤東 許清風(fēng)
摘要:
為適應(yīng)海綿城市建設(shè)對(duì)高耐久性透水混凝土的需求,配置了低品質(zhì)活性礦物摻合料透水混凝土和聚丙烯仿鋼纖維(PPTF)透水混凝土兩個(gè)系列。前期已進(jìn)行了基本性能研究,在此基礎(chǔ)上,繼續(xù)開展復(fù)雜多因素侵蝕環(huán)境下耐久性能研究。試驗(yàn)采用侵蝕溶液全浸泡方式,共持續(xù)300 d,宏觀上測試了抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度隨侵蝕時(shí)間的劣化規(guī)律,微觀上用SEM觀測了膠結(jié)層的微觀結(jié)構(gòu)、用EDS觀測了膠結(jié)層的化學(xué)組成。復(fù)雜侵蝕環(huán)境下,透水混凝土微觀結(jié)構(gòu)變化規(guī)律與其宏觀力學(xué)性能變化規(guī)律基本相符。綜合基本性能和耐久性能,擇優(yōu)推薦復(fù)摻低品質(zhì)硅灰和低品質(zhì)粉煤灰透水混凝土和摻3 kg/m3鋸齒形PPTF透水混凝土。這兩種透水混凝土基本性能均滿足城市既有住區(qū)道路、人行道、城市廣場、體育場、戶外停車場、園林景觀道路等輕交通路面的使用要求,同時(shí),又表現(xiàn)出了良好的耐久性能。
關(guān)鍵詞:透水混凝土;礦物摻合料;聚丙烯仿鋼纖維;抗壓強(qiáng)度;抗折強(qiáng)度;微觀分析
中圖分類號(hào):TU528
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):16744764(2018)03005308
Abstract:
In order to adapt to the requirement of sponge city construction for high durable pervious concrete, pervious concrete mixed with lowquality active mineral admixture and pervious concrete mixed with Polypropylene Thick Fiber(PPTF) are developed. In the early stage, basic performance studies have been carried out, and on this basis, it is continued to conduct durability studies under complex attack environments. By the method of fullimmersion, experiments last for 300 d. Macroobservations involve the deterioration regularity of both compressive strength and flexural strength with attack time. Microobservations involve microstructure of cemented layer by SEM and chemical composition of cemented layer by EDS. Under complex attack environments, the change of pervious concrete microstructural is in accord with macromechanical behavior. Combined basic performance with durability, pervious concrete mixed with both lowquality silica fume and lowquality fly ash and pervious concrete mixed with zigzag PPTF of 3 kg/m3 are preferred recommended. This two kinds of pervious concrete meet the application requirement of light traffic pavements such as existing residential area road, sidewalk, city square, stadium, outdoor parking lot, landscape road, which durability is good.
Keywords:
pervious concrete; mineral admixture; polypropylene thick fiber; compressive strength; flexural strength; microanalysis
透水混凝土由水、水泥、粗骨料組成,采用單粒級(jí)骨料作為骨架,水泥漿薄層或加入少量細(xì)骨料的砂漿薄層包裹在粗骨料表面形成膠結(jié)層,骨料通過硬化膠結(jié)層膠結(jié)而成多孔堆積結(jié)構(gòu)。透水混凝土屬于生態(tài)型混凝土,主要用于城市既有住區(qū)道路、人行道、城市廣場、體育場、戶外停車場、園林景觀道路等[1]。2014年10月住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部組織編制了《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)》,其中,將透水鋪裝技術(shù)列為海綿城市建設(shè)的首項(xiàng)推廣應(yīng)用技術(shù)[2]。2015年4月,遷安等首批16個(gè)海綿城市建設(shè)試點(diǎn)名單正式公布。2015年10月《國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》發(fā)布,要求進(jìn)一步大力推進(jìn)海綿城市建設(shè)。因此,透水混凝土在中國的應(yīng)用前景非常廣闊。
在透水混凝土組成材料、配合比設(shè)計(jì)、基本性能等方面已取得許多成果[38]。但在耐久性研究方面,關(guān)于抗凍性的文獻(xiàn)較多,在抗侵蝕性研究方面可查文獻(xiàn)較少,個(gè)別文獻(xiàn)只是考慮了單因素侵蝕環(huán)境影響,而單因素侵蝕與實(shí)際差別較大。實(shí)際上,由大氣污染導(dǎo)致的酸雨、地面污染物和污水中含有大量侵蝕離子,如硫酸根離子、氯離子、碳酸根離子、鎂離子、鈉離子等,形成了復(fù)雜多因素侵蝕環(huán)境。由于透水混凝土是多孔連通結(jié)構(gòu),這些侵蝕離子可以直驅(qū)混凝土內(nèi)部,然后與骨料間薄膠結(jié)層中的水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使其喪失粘性,骨料則因膠結(jié)層失效而變得松散,最終導(dǎo)致混凝土失去強(qiáng)度。因此,透水混凝土以多孔連通、薄膠結(jié)層為表征的內(nèi)部結(jié)構(gòu),使得其抗侵蝕性能成為一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。
國外已有不少透水混凝土路面受酸、鹽侵蝕的案例,在侵蝕介質(zhì)積聚的地方,大片路面變得疏松,由于有大量侵蝕性產(chǎn)物生成,路面幾乎無法修復(fù),只能鏟除重新鋪設(shè),工程代價(jià)很大[9]。筆者曾對(duì)上海透水混凝土鋪設(shè)面積較大的一些場地進(jìn)行過實(shí)地考察,發(fā)現(xiàn)多處路面不同程度地存在粗骨料松散現(xiàn)象,從中取出部分膠結(jié)層,通過微觀觀測發(fā)現(xiàn)有大量鈣礬石、石膏、硫酸鎂等侵蝕性產(chǎn)物存在,應(yīng)用酚酞試劑檢測發(fā)現(xiàn)混凝土中性化也很嚴(yán)重,證實(shí)了多因素侵蝕環(huán)境的存在。
基于以上背景和文獻(xiàn)調(diào)研,課題組擬在透水混凝土中摻加活性礦物摻合料或改性聚丙烯纖維來提高透水混凝土的耐久性。活性礦物摻合料選擇低品質(zhì)硅灰和低品質(zhì)粉煤灰,可與水泥組成復(fù)合膠凝材料,有效改善膠結(jié)層的化學(xué)組成,提高抵抗侵蝕離子的能力。已有不少關(guān)于復(fù)合膠凝材料透水混凝土的研究[3,10],但所摻入的膠凝材料一般屬于質(zhì)量相對(duì)較好且滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的活性礦物摻合料,低品質(zhì)活性礦物摻合料的摻加,對(duì)于有效利用固廢材料、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境將發(fā)揮重要作用。改性聚丙烯纖維選擇聚丙烯仿鋼纖維(PPTF),能夠提高膠結(jié)層的抗裂能力和界面粘結(jié)性能,有效抵抗膨脹性侵蝕產(chǎn)物對(duì)膠結(jié)層的破壞。PPTF具有耐腐蝕、易分散、易施工、斷裂強(qiáng)度高、握裹力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。與鋼纖維相比,不會(huì)生銹;與普通聚丙烯纖維相比,在透水混凝土中不會(huì)結(jié)團(tuán)、易于分散均勻。
前期已完成低品質(zhì)活性礦物摻合料透水混凝土和聚丙烯仿鋼纖維(PPTF)透水混凝土的基本性能(試件成型后在自然狀態(tài)下覆蓋并灑水養(yǎng)護(hù)28 d后的性能)研究,詳見文獻(xiàn)[1112],在此基礎(chǔ)上,繼續(xù)研究其耐久性能(養(yǎng)護(hù)后試件在復(fù)雜多因素侵蝕環(huán)境下被侵蝕一定時(shí)間后的性能),綜合考慮基本性能和耐久性能,提出適應(yīng)海綿城市建設(shè)需求的高耐久性透水混凝土的相對(duì)較優(yōu)配合比。
1試驗(yàn)設(shè)計(jì)
1.1原材料
試驗(yàn)用膠凝材料包括42.5普通硅酸鹽水泥、低品質(zhì)硅灰、低品質(zhì)粉煤灰;粗骨料采用粒徑為5~10 mm的碎石;纖維采用鋸齒形PPTF;拌合水采用自來水;減水劑采用聚羧酸高效減水劑。各種原材料的基本性能指標(biāo)見文獻(xiàn)[1112]。
1.2配合比設(shè)計(jì)與制備工藝
各系列透水混凝土的配合比設(shè)計(jì)見表1,制備工藝見文獻(xiàn)[1112]。試件成型后在自然狀態(tài)下覆蓋并灑水養(yǎng)護(hù)28 d,然后在侵蝕溶液中進(jìn)行浸泡。耐久性能試驗(yàn)包括100 mm×100 mm×100 mm立方體試件和100 mm×100 mm×400 mm棱柱體試件,前者用于抗壓強(qiáng)度測試,后者用于抗折強(qiáng)度測試。
1.4侵蝕方式
試驗(yàn)采用侵蝕溶液全浸泡方式進(jìn)行侵蝕,浸泡試驗(yàn)在塑料容器中進(jìn)行,浸泡過程中為保持侵蝕溶液濃度不變,用塑料薄膜對(duì)侵蝕溶液進(jìn)行密封以防止揮發(fā),并且定期更換溶液。浸泡試驗(yàn)現(xiàn)場實(shí)景見圖1。
1.6測試內(nèi)容
試驗(yàn)測試包括宏觀測試和微觀測試。宏觀測試主要包括:表觀現(xiàn)象、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度,其中,抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度測試采用《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50081—2002)中規(guī)定的方法。微觀測試主要包括:用掃描電鏡(SEM)觀測透水混凝土受侵蝕膠結(jié)層和表面結(jié)晶體的微觀結(jié)構(gòu)特征、用能譜儀(EDS)和X射線衍射儀(XRD)觀測透水混凝土受侵蝕膠結(jié)層和表面結(jié)晶體的化學(xué)組成。
2試驗(yàn)結(jié)果與分析
2.1表觀現(xiàn)象
試驗(yàn)分別觀測了侵蝕時(shí)間為60、150、240、300 d時(shí)透水混凝土表觀劣化情況,各配合比透水混凝土表面均出現(xiàn)了不同程度的水泥漿體流失現(xiàn)象。隨著侵蝕時(shí)間增加,水泥漿體流失程度不斷加重;但由于透水混凝土屬多孔結(jié)構(gòu),膨脹性侵蝕產(chǎn)物導(dǎo)致的應(yīng)力很容易分散,故其表面并未出現(xiàn)剝落現(xiàn)象。同一侵蝕時(shí)間下,A1表面水泥漿體流失最為嚴(yán)重,特別是侵蝕到300 d時(shí),表層骨料間明顯出現(xiàn)無水泥漿體填充現(xiàn)象。摻入低品質(zhì)活性礦物摻合料后,所形成的復(fù)合膠凝材料有效改善了膠結(jié)層的化學(xué)組成,提高了抵抗侵蝕離子的能力,表層復(fù)合膠凝材料漿體的流失明顯減輕,其中,尤以B3改善提升效果最佳。摻入鋸齒形PPTF后,當(dāng)纖維摻量較少時(shí)(如1 kg/m3),纖維對(duì)透水混凝土表面的增強(qiáng)作用并不明顯,表面水泥漿體流失仍較為嚴(yán)重;隨著纖維摻量的增加(如3 kg/m3),表面顯露出越來越多的纖維,呈三維不定向混雜分布狀態(tài),相互之間形成了有一定拉結(jié)力的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),盡管表面仍有一定程度的水泥漿體流失,但纖維所形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在一定程度上對(duì)透水混凝土表層形成了有利的約束作用。侵蝕300 d后試件表觀情況如圖2所示。
當(dāng)各配合比透水混凝土試件從侵蝕溶液中取出并在空氣中靜置一段時(shí)間后,相當(dāng)于從濕狀態(tài)進(jìn)入干狀態(tài),表面均出現(xiàn)了不同程度的結(jié)晶體,呈白色片狀,比較容易破碎,且結(jié)晶體在表面分布并不均勻。關(guān)于結(jié)晶體的化學(xué)組成將根據(jù)后面的微觀測試進(jìn)行分析。
2.2強(qiáng)度劣化規(guī)律
1) 抗壓強(qiáng)度低品質(zhì)活性礦物摻合料透水混凝土系列的抗壓強(qiáng)度劣化程度對(duì)比如圖3(a)所示,聚丙烯仿鋼纖維(PPTF)透水混凝土系列的抗壓強(qiáng)度劣化程度對(duì)比如圖3(b)所示。由圖3(a)、(b)可見,除B1外,各系列透水混凝土基本上都經(jīng)歷了0~60 d內(nèi)抗壓強(qiáng)度不斷增長、之后抗壓強(qiáng)度不斷下降的變化規(guī)律,這主要是因?yàn)?,侵蝕初期,膠凝材料的繼續(xù)水化和膨脹性侵蝕產(chǎn)物對(duì)界面孔隙的填充作用對(duì)強(qiáng)度增長起到有利作用,侵蝕超過60 d以后,膠凝材料的水化作用減弱,隨著膨脹性侵蝕產(chǎn)物的累積,逐漸在界面孔隙壁上產(chǎn)生拉應(yīng)力,從而導(dǎo)致界面裂紋不斷出現(xiàn),宏觀上則表現(xiàn)為強(qiáng)度不斷降低。
由圖3(a)可見,侵蝕到60 d時(shí),B1、B2、B3透水混凝土抗壓強(qiáng)度與A1的比值分別為1.3、1.4、1.9;侵蝕到150 d時(shí)比值分別為1.3、1.2、1.8;侵蝕到240 d時(shí),比值分別為1.3、1.3、1.7;侵蝕到300 d時(shí)比值分別為1.1、1.6、2.2。綜合判斷,對(duì)于低品質(zhì)活性礦物摻合料透水混凝土系列,復(fù)摻低品質(zhì)硅灰和低品質(zhì)粉煤灰對(duì)抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)效果較好,這表明合理數(shù)量的低品質(zhì)硅灰、低品質(zhì)粉煤灰摻合料摻入后,細(xì)化了透水混凝土膠結(jié)層的孔隙結(jié)構(gòu),提高了密實(shí)性;另外,降低了水化產(chǎn)物Ca(OH)2含量,減緩了SO2-4、Mg2+等侵蝕離子向混凝土內(nèi)部滲透的速度,抗硫酸鹽侵蝕性能明顯提高。根據(jù)文獻(xiàn)[11],42.5#普通硅酸鹽水泥、低品質(zhì)硅灰、低品質(zhì)粉煤灰中的CaO含量分別為57.26%、0.96%、1.12%,低品質(zhì)硅灰和低品質(zhì)粉煤灰取代一定量的42.5#普通硅酸鹽水泥后,水化產(chǎn)物Ca(OH)2含量將顯著降低;42.5#普通硅酸鹽水泥、低品質(zhì)硅灰、低品質(zhì)粉煤灰中的Al2O3含量分別為7.24%、17.48%、1545%,低品質(zhì)硅灰和低品質(zhì)粉煤灰取代一定量的42.5#普通硅酸鹽水泥后,含鋁相水化產(chǎn)物含量將有所增加。硫酸鹽侵蝕混凝土?xí)r,首先與水化產(chǎn)物Ca(OH)2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成石膏,石膏再與含鋁相水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成鈣礬石,低品質(zhì)硅灰和低品質(zhì)粉煤灰取代一定量的42.5#普通硅酸鹽水泥后,水化產(chǎn)物Ca(OH)2含量的顯著減少,也就減少了石膏與含鋁相水化產(chǎn)物之間的化學(xué)反應(yīng),從而降低了混凝土受硫酸鹽侵蝕程度。
由圖3(b)可見,侵蝕到60 d時(shí),C1、C2、C3透水混凝土抗壓強(qiáng)度與A1的比值分別為1.7、1.6、14;侵蝕到150 d時(shí),比值分別為1.6、1.5、1.3;侵蝕到240 d時(shí),比值分別為1.5、1.8、1.6;侵蝕到300 d時(shí),比值分別為1.9、2.0、1.4。綜合判斷,對(duì)于聚丙烯仿鋼纖維(PPTF)透水混凝土系列,在普通水泥透水混凝土中摻入3 kg/m3 鋸齒形PPTF對(duì)抗壓強(qiáng)度的增強(qiáng)效果較好,表明合理數(shù)量的鋸齒形PPTF摻入后,纖維呈三維不定向混雜分布狀態(tài),形成了有一定拉結(jié)力的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),對(duì)透水混凝土起到了一定的約束作用。但隨著纖維摻量的增加(如5 kg/m3),部分纖維不能被水泥漿體完全包裹或者根本沒有被水泥漿體包裹,分散于骨料間,影響了膠結(jié)層和骨料間的粘結(jié)力,也無法形成有拉結(jié)力的網(wǎng)絡(luò),增強(qiáng)效果反而會(huì)有所下降。圖4展示了侵蝕到300 d時(shí)聚丙烯仿鋼纖維(PPTF)透水混凝土系列的受壓破壞形態(tài),C1、C2、C3透水混凝土均展示出壞而不散的狀態(tài),進(jìn)一步表明摻入一定量的鋸齒形PPTF,盡管增強(qiáng)效果不同,但對(duì)透水混凝土均起到一定的約束作用。
2) 抗折強(qiáng)度低品質(zhì)活性礦物摻合料透水混凝土系列的抗折強(qiáng)度劣化程度對(duì)比見圖5(a)所示,聚丙烯仿鋼纖維(PPTF)透水混凝土系列的抗折強(qiáng)度劣化程度對(duì)比見圖5(b)所示。由圖5(a)、(b)可見,各系列透水混凝土基本上都經(jīng)歷了0~60 d內(nèi)抗折強(qiáng)度不斷增長、之后抗折強(qiáng)度不斷下降的變化規(guī)律,抗折強(qiáng)度變化規(guī)律及其原因機(jī)理與抗壓強(qiáng)度類似。
由圖5(a)可見,侵蝕到60 d時(shí),B1、B2、B3透水混凝土抗折強(qiáng)度與A1的比值分別為1.4、1.7、1.5;侵蝕到150 d時(shí),比值分別為1.3、1.6、1.3;侵蝕到240 d時(shí),比值分別為1.4、1.5、1.5;侵蝕到300 d時(shí),比值分別為1.4、1.3、1.5。根據(jù)強(qiáng)度發(fā)展變化趨勢綜合判斷,特別是結(jié)合侵蝕到240、300 d情況,對(duì)于低品質(zhì)活性礦物摻合料透水混凝土系列,復(fù)摻低品質(zhì)硅灰和低品質(zhì)粉煤灰對(duì)抗折強(qiáng)度增強(qiáng)效果較好。
由圖5(b)可見,侵蝕到60 d時(shí),C1、C2、C3透水混凝土抗折強(qiáng)度與A1的比值分別為1.8、1.4、15;侵蝕到150 d時(shí),比值分別為1.7、1.4、1.3;侵蝕到240 d時(shí),比值分別為1.6、1.5、1.4;侵蝕到300 d時(shí),比值分別為1.6、1.4、1.3。摻入鋸齒形PPTF后,纖維呈三維不定向混雜分布狀態(tài),當(dāng)由膨脹性侵蝕產(chǎn)物導(dǎo)致的微裂紋不斷擴(kuò)展時(shí),會(huì)碰到多條不同向的纖維,由于纖維的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)大于基體的強(qiáng)度,以及纖維與基體間存在一定的粘結(jié)力,使得裂紋擴(kuò)展受到限制,從而增強(qiáng)了彎折抗拉強(qiáng)度。僅從圖5(b)看,摻1 kg/m3 鋸齒形PPTF對(duì)抗折強(qiáng)度的增強(qiáng)效果要大于摻3 kg/m3 鋸齒形PPTF情況,但實(shí)際上,在侵蝕時(shí)間60~240 d之間,摻1 kg/m3 鋸齒形PPTF的抗折強(qiáng)度的下降程度明顯大于摻3 kg/m3 鋸齒形PPTF情況,侵蝕時(shí)間為240 d時(shí),C1和C2的抗折強(qiáng)度已十分接近,但在侵蝕時(shí)間240 d~300 d之間,摻1 kg/m3 鋸齒形PPTF的抗折強(qiáng)度卻保持不變,這與實(shí)際情況不太相符,可能存在測試異常。結(jié)合前面抗壓強(qiáng)度發(fā)展變化趨勢,這里仍選擇推薦C2配合比。
2.3微觀分析
侵蝕時(shí)間為150 d時(shí),各配合比透水混凝土膠結(jié)層的微觀結(jié)構(gòu)特征和化學(xué)組成如圖6所示。
由圖6可見,侵蝕產(chǎn)物中不同程度存在鈣礬石、石膏、氫氧化鎂、MSH等,其中,以鈣礬石侵蝕為主。A1膠結(jié)層中發(fā)現(xiàn)了大量侵蝕產(chǎn)物,B1和B2膠結(jié)層中也發(fā)現(xiàn)不少侵蝕產(chǎn)物,但在B3膠結(jié)層中只發(fā)現(xiàn)較少量的侵蝕產(chǎn)物存在。在B3中復(fù)摻低品質(zhì)活性礦物摻合料后,膠凝材料中的CaO含量大大降低[11],導(dǎo)致膠凝材料水化產(chǎn)物中Ca(OH)2含量大大降低。根據(jù)Na2SO4和MgSO4侵蝕機(jī)理[1315],Ca(OH)2含量降低將有效抵抗硫酸鹽的侵蝕,因此B3膠結(jié)層侵蝕產(chǎn)物較少。比較C1、C2、C3膠結(jié)層微觀結(jié)構(gòu)特征,當(dāng)纖維摻量比較大時(shí)(如5 kg/m3),部分纖維不能被水泥漿體完全包裹或者根本沒有被水泥漿體包裹,膠結(jié)層變得不密實(shí),導(dǎo)致更多侵蝕離子傳輸?shù)侥z結(jié)層內(nèi)部,生成更多的侵蝕產(chǎn)物。侵蝕時(shí)間為300 d時(shí),不同配合比透水混凝土膠結(jié)層的微觀結(jié)構(gòu)變化規(guī)律與侵蝕時(shí)間為150 d時(shí)基本類似,只是發(fā)現(xiàn)各配合比透水混凝土膠結(jié)層的裂隙普遍增多,表明受侵蝕程度明顯加重。總的來看,透水混凝土微觀結(jié)構(gòu)變化規(guī)律與其宏觀力學(xué)性能變化規(guī)律基本相符。
綜合SEM、EDS、XRD測試結(jié)果,透水混凝土表面結(jié)晶體的主要成分為CaCO3,主要由透水混凝土的析出物Ca(OH)2在空氣中碳化而成。這表明,在干狀態(tài)下,由于透水混凝土的孔隙率比較大,隨著孔隙溶液蒸發(fā),孔隙溶液中的Ca(OH)2比較容易析出。透水混凝土中的這種劣化方式也應(yīng)引起充分重視,這在通常的透水性鋪裝路面上是比較容易出現(xiàn)的,尤其在雨過天晴之后。侵蝕時(shí)間為300 d時(shí),透水混凝土表面結(jié)晶體的主要成分亦為CaCO3(如
綜合考慮各系列透水混凝土的基本性能(主要通過試件成型養(yǎng)護(hù)28 d后的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、孔隙率、透水系數(shù)來表征,詳見文獻(xiàn)[1112])和耐久性能(主要通過復(fù)雜侵蝕環(huán)境下抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度隨侵蝕時(shí)間的劣化規(guī)律來表征,詳見本文),并考慮低品質(zhì)固廢材料的有效利用和改性聚丙烯纖維摻入的經(jīng)濟(jì)性,推薦B3和C2兩個(gè)配合比,即復(fù)摻低品質(zhì)硅灰和低品質(zhì)粉煤灰透水混凝土和摻3 kg/m3鋸齒形PPTF透水混凝土。B3和C2兩個(gè)配合比基本性能均滿足城市既有住區(qū)道路、人行道、城市廣場、體育場、戶外停車場、園林景觀道路等輕交通路面的使用要求,同時(shí),又具有良好的耐久性能。
3結(jié)論
1)隨著侵蝕時(shí)間增加,透水混凝土表面水泥漿體流失程度不斷加重,摻入適量低品質(zhì)活性礦物摻合料或聚丙烯仿鋼纖維后,可有效減輕水泥漿體的流失。
2)隨著侵蝕時(shí)間增加,透水混凝土強(qiáng)度(抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度)初期有所增長,之后逐漸下降;摻入適量低品質(zhì)活性礦物摻合料或聚丙烯仿鋼纖維后,各侵蝕時(shí)間下透水混凝土強(qiáng)度較未摻加情況有明顯提高。
3)根據(jù)SEM、EDS等微觀測試結(jié)果,復(fù)雜侵蝕環(huán)境下透水混凝土微觀結(jié)構(gòu)變化規(guī)律與其宏觀力學(xué)性能變化規(guī)律基本一致。
4)綜合考慮透水混凝土的基本性能和耐久性能,并考慮低品質(zhì)固廢材料的有效利用和改性聚丙烯纖維摻入的經(jīng)濟(jì)性,推薦配合比B3和C2,即復(fù)摻低品質(zhì)硅灰和低品質(zhì)粉煤灰透水混凝土和摻3 kg/m3鋸齒形PPTF透水混凝土。這兩種配比的透水混凝土基本性能滿足使用要求,同時(shí)具有良好的耐久性能。
5)研究了低品質(zhì)活性礦物摻合料透水混凝土和聚丙烯仿鋼纖維透水混凝土兩個(gè)獨(dú)立系列的耐久性能,同時(shí)摻加低品質(zhì)活性礦物摻合料和聚丙烯仿鋼纖維的透水混凝土的耐久性能值得進(jìn)一步研究。
參考文獻(xiàn):
[1] 宋中南, 石云興. 透水混凝土及其應(yīng)用技術(shù)[M]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2011.
SONG Z N, SHI Y X. Pervious concrete and its application technology[M]. Beijing: China Architecture & Building Press, 2011. (in Chinese)
[2] 住房城鄉(xiāng)建設(shè)部. 海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)[Z]. 2014.
MOHURD. Technical guidelines for sponge city: construction of low impact development of rainwater system (for trial implementation)[Z]. 2014. (in Chinese)
[3] 張賢超. 高性能透水混凝土配合比設(shè)計(jì)及其生命周期環(huán)境評(píng)價(jià)體系研究[D]. 長沙: 中南大學(xué), 2012.
ZHANG X C. Research on mix proportion design and evaluation on life cycle environmental system of high performance permeable concrete[D]. Changsha: Central South University, 2012. (in Chinese)
[4] 劉衛(wèi)東. 改性聚丙烯纖維混凝土的工程性能研究[D]. 上海: 東華大學(xué), 2009.
LIU W D. Studies on the performance of modified polypropylene fiber concrete[D]. Shanghai: Donghua University, 2009. (in Chinese)
[5] DEO O, NEITHALATH N. Compressive response of pervious concretes proportioned for desired porosities[J]. Construction and Building Materials, 2011, 25(11): 41814189.
[6] IBRAHIM A, MAHMOUD E, YAMIN M, et al. Experimental study on Portland cement pervious concrete mechanical and hydrological properties[J]. Construction and Building Materials, 2014, 50(2): 524529.
[7] BENTZ D P. Virtual pervious concrete: microstructure, percolation, and permeability [J]. ACI Materials Journal, 2008, 105(3): 297301.
[8] VANCURA M, MACDONALD K, KHAZANOVICH L. Microscopic analysis of paste and aggregate distresses in pervious concrete in a wet, hard freeze climate[J]. Cement & Concrete Composites, 2011,33(10): 10801085.
[9] KWIATKOWSKI M. Water quality study of a porous concrete infiltration best management practice[D]. Villanova : Villanova University, 2004.
[10] THOIN T, SATA V, CHINDAPRASIRT P, et al. Pervious highcalcium fly ash geopolymer concrete [J]. Construction and Building Materials, 2012, 30(5): 366371.
[11] 高潤東, 許清風(fēng), 李向民, 等. 低品質(zhì)活性礦物摻合料透水混凝土試驗(yàn)研究[J]. 混凝土, 2015(6): 103105, 109.
GAO R D, XU Q F, LI X M, et al. Experimental research on pervious concrete mixed with lowquality active mineral admixture[J]. Concrete, 2015(6): 103105, 109. (in Chinese)
[12] 高潤東, 李向民, 許清風(fēng), 等. 聚丙烯仿鋼纖維(PPTF)透水混凝土試驗(yàn)研究[J]. 新型建筑材料, 2015(3): 13, 42.
GAO R D, LI X M, XU Q F, et al. Experimental research on pervious concrete mixed with polypropylene thick fiber(PPTF)[J]. New Building Materials, 2015(3): 13, 42. (in Chinese)
[13] 劉贊群. 混凝土硫酸鹽侵蝕基本機(jī)理研究[D]. 長沙: 中南大學(xué), 2010.
LIU Z Q. Study of the basic mechanisms of sulfate attack on cementitious materials[D]. Changsha: Central South University, 2010. (in Chinese)
[14] 高潤東. 復(fù)雜環(huán)境下混凝土硫酸鹽侵蝕微宏觀劣化規(guī)律研究[D]. 北京: 清華大學(xué), 2010.
GAO R D. Micromacro degradation regularity of sulfate attack on concrete under complex environments[D]. Beijing: Tsinghua University, 2010. (in Chinese)
[15] 孫偉. 現(xiàn)代結(jié)構(gòu)混凝土耐久性評(píng)價(jià)與壽命預(yù)測[M]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2015.
SUN W. Durability evaluation and service lile prediction of modem concrete[M]. Beijing: China Architecture & Building Press, 2015. (in Chinese)
(編輯胡玲
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