无砂混凝土的物理力学性能研究

无砂混凝土的物理力学性能研究

0透水混凝土在干旱中的应用目前，中国存在各种系统性问题，如水资源不足、污染、洪水灾害、水生物栖息地丧失等。我们需要做出更全面的解决方案，以支持海绵城市的理论提出。所谓海绵城市,就是比喻城市像海绵一样,遇到降雨能就地或者就近吸收、存蓄、渗透、净化、调节水循环;在干旱缺水时可以将续存的水释放出来,并加以利用透水混凝土能使雨水迅速渗入地下,补充地下水,保持土壤湿度,维护地下水和土壤的生态平衡,改善城市生态条件;又能避免因过度开采地下水而引起的地陷和房屋地基下沉等工程地质灾害。无砂混凝土是透水混凝土的典型代表,因具有多孔、轻质、透水性和透气性好、吸噪音等优点而特别适合用于城市公园、居民小区、工业园区、体育场、学校、医院、停车场等的地面和路面,可谓海绵城市发展建设的核心材料1粗骨料性能指标水泥:本试验选用河北冀东水泥厂的P·O42.5级水泥,其性能指标如表1所示。粗骨料:本试验粗骨料选用碎石,分别采用5.0~10.0、10.0~16.0、16.0~20.0mm三种单粒粒级,其性能指标如表2所示。外加剂:本试验选用上海臣启化工科技有限公司生产的CQJ-NX型萘系减水剂。2测试方法2.1无砂混凝土配合比设计本研究分别采用不同的粗骨料粒级和水灰比制定平行试验方案,设计无砂混凝土配合比,如表3所示,制作100mm×100mm×100mm的无砂混凝土立方体试件进行相关性能测试。2.2透水系数的测定本研究采用如图1所示的透水系数测定装置,即一上下两端均开口,断面形状与试件断面形状相同,正面有刻度的透明方框。测量前先将试件四周用蜡封好,防止试件四周往外漏水,然后将透明方框置于试件上方,透明方框和试件之间的接缝密封好,保证在试验过程中水不会从装置与试件的接触部位往外渗漏,进而导致所测得的透水系数偏大,接着向透明方框中加水超过20cm,水通过试件往下渗漏,当液面下降至刻度为16cm时起开始计时,水平面下降至14cm时所用的时间记为t式中:TTtt2.3无砂混凝土软化系数测定式中:Kff软化系数经测试由式(3)计算,精确至0.001。3结果与讨论3.1无砂混凝土的物理特性3.1.1无砂混凝土透水系数的影响因素无砂混凝土的定水位透水系数T从表4、5可以看出,对同一粗骨料粒级而言,水灰比为0.24与0.27时无砂混凝土无论是定水位透水系数T而粗骨料粒级是影响无砂混凝土透水系数的主要因素。水灰比相同时,随着粗骨料粒级的增大,由于粗骨料间的空隙率增加,无砂混凝土的孔隙率也相应增加,无砂混凝土的定水位和变水位透水系数都大幅提高,即透水性明显增强。当粗骨料粒级为16.0~20.0mm,水灰比为0.24时,无砂混凝土的变水位透水系数和定水位透水系数都最高,分别可达38.2、47.6mm/s。3.1.2粗骨料表面增强无砂混凝土的软化系数试验结果如表6所示,相应规律如图2所示。表6和图2均显示,当粗骨料粒级不变时,无砂混凝土的软化系数随着水灰比的增大先升后降,水灰比为0.27时明显高于水灰比为0.24与0.30时。究其原因,粗骨料粒级相同的条件下,水灰比适中时,一方面水泥浆具有流动性,能恰到好处地包裹粗骨料表面,形成一层均匀的薄膜;同时水泥水化作用刚好,具有一定的胶结强度,更加有效地“阻挡”外界的渗透图2进一步表明,水灰比相同时,粗骨料粒级越小,无砂混凝土的软化系数越高。当水灰比为0.27,粗骨料粒级为5.0~10.0mm时,无砂混凝土的软化系数最高,达到0.921,即耐水性最好。因为总体而言,水灰比相同的条件下,粗骨料粒级越小,成型后的无砂混凝土越密实,孔隙率越低,水分相对越不易渗入混凝土内部,因此无砂混凝土软化系数越高,耐水性越好。3.2无砂混凝土的机械性能3.2.1无砂混凝土的7d抗压强度无砂混凝土的7d抗压强度试验结果如表7所示,相应规律如图3所示。从图3直观看出,当粗骨料粒级不变时,无砂混凝土的7d抗压强度随着水灰比的增大先升后降,水灰比为0.27时高于水灰比为0.30时,亦明显高于水灰比为0.24时。当水灰比相同时,粗骨料粒级越小,无砂混凝土的7d抗压强度越高。当水灰比为0.27,粗骨料粒级为5.0~10.0mm时,无砂混凝土的7d抗压强度最高,达13.47MPa。3.2.2无砂混凝土的压强度无砂混凝土的28d抗压强度试验结果如表8所示,相应规律如图4所示。由图4可见,当粗骨料粒级不变时,无砂混凝土的28d抗压强度随着水灰比的增大先升后降,水灰比为0.27时高于水灰比为0.30时,亦明显高于水灰比为0.24时。当水灰比相同时,粗骨料粒级越小,无砂混凝土的28d抗压强度越高。当水灰比为0.27,粗骨料粒级为5.0~10.0mm时,无砂混凝土的28d抗压强度最高,为17.54MPa。因为同等粗骨料粒级条件下,水灰比适中更有利于水泥水化,使水泥浆充分发挥包裹和胶结作用4无砂混凝土的流变水位本研究通过配合比设计,对不同粗骨料粒级和水灰比的无砂混凝土的透水系数、软化系数等物理性能指标以及7、28d抗压强度等力学性能指标进行测试分析,得出如下结论:(1)当水灰比相同时,随着粗骨料粒级的增大,无砂混凝土的定水位透水系数和变水位透水系数都升高,即透水性增强。(2)当粗骨料粒级不变时,无砂混凝土的软化系数随着水灰比的增大先升高后降低;当水