透水性生態混凝土的抗凍研究

薛冬杰 譚文菁

(蘇州經貿職業技術學院，江蘇 蘇州 215000)

透水性生態混凝土的抗凍研究

薛冬杰 譚文菁

(蘇州經貿職業技術學院，江蘇 蘇州 215000)

介紹了透水性生態混凝土制備的原材料、配合比、制作及養護工藝，并對透水性生態混凝土進行了凍融試驗，分析了凍融條件下透水混凝土的孔隙結構，最終得出了一些有意義的結論。

透水性生態混凝土，凍融試驗，孔隙，結構

0 引言

透水性生態混凝土無論是應用于道路、廣場還是河道邊坡，都將直接暴露在大氣環境中，并且經常受到環境水的浸泡，一旦受凍極易破壞。透水性生態混凝土由于其特殊的孔隙結構，受凍時自身的破壞具有區別于普通混凝土的特征。因此，采用普通混凝土的方法理論去研究透水性混凝土的抗凍性不一定適用。對此，行業內的學者開展了一定的研究，但是國內的研究并不完善。本文開展下列透水性生態混凝土的抗凍性能研究。

1 試驗準備

1.1 原材料

1)水泥：海螺P.O42.5級的普通硅酸鹽水泥，比表面積大于300 m2/kg。2)粗集料：碎石，采用間斷級配5～20的集料。3)砂：中砂。4)外加劑：聚羧酸減水劑。5)水：市內飲用自來水。

1.2 配合比

采用純水泥作為膠凝材料，采用的基準配合比如表1所示。

表1 試驗基準配合比

1.3 制作與養護工藝

按照如下的加料順序：石子(一半)+砂子+水泥+石子(一半)，充分攪拌后卸料，視料情況人工稍攪拌，然后分層裝模并進行插搗，期間輕搖模具，料填滿后刮平并壓實，如圖1所示。實驗室內試件靜置一天，試件拆模后進行標準養護。

2 凍融試驗

2.1 凍融的方法

本文參考了《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》，采用試件的尺寸為100 mm×100 mm×20 mm。標準養護室內養護24 d，取出后放在(20±2)℃的水中浸泡4 d，取出后試件表面水需擦凈，并做相應的編號，試件及時進行拍照。采用KDS-60型號的快凍試驗機，機箱內水位高出試件5 mm，系統自動控制制冷和制熱循環，4 h一個循環，最高溫度(20±1)℃，最低溫度(-5±1)℃，并且每循環至0次、15次、30次時處理試件。

2.2 試件測定

本文采用薄片試件，采用試件的面孔隙來近似模擬整體的孔隙情況，實際表面孔隙圖如圖2所示。試件的圖像需進行一定的處理，并按照如下的處理過程：圖像獲取→灰度轉換→灰度線性變換→直方圖均衡化→中值濾波→圖像分割，本文二值化處理時采用了MATALAB軟件。如圖3所示，試驗測得的試件孔隙多為不規則的多邊形，其中黑色部分為混凝土部位，白色為孔隙部分。因無法采用已有的固定公式去處理，本文將二值化處理后的圖片，借助Image-Pro Pus軟件來統計孔隙尺寸并分析相關的孔隙率。

3 透水性生態混凝土孔隙結構分析

因具有特殊孔隙結構的透水性生態混凝土受凍時具有獨特的破壞特征，為此本文對凍融條件下的透水混凝土孔隙進行研究。在試驗過程中可以直觀的看到試件表面原孔隙部分擴大，其他區域又生成了新的孔隙，試件的形狀漸漸趨于不規整。

圖4反映出，試件的孔隙率隨著凍融的進行逐漸變大，最大可達75%。考慮到透水性混凝土各個表面孔隙并不規則的情況，采用了半徑均值(通過孔隙幾何中心)這一參數。本文分析了一組代表性的受凍試件的內部孔隙尺寸演變情況，從圖5可以看出初始時試件孔隙數量最多的是平均半徑在5 mm內的，并且孔隙平均半徑為5 mm～20 mm范圍的孔隙較少。凍融試驗中出現孔隙變大的現象，最大孔隙尺寸達30 mm，同時透水性生態混凝土表面出現了新生孔隙，孔隙數量逐漸增加，循環結束時，孔隙平均半徑5 mm內的孔隙增幅達35%。

4 結語

本文通過采用MATALAB軟件進行圖像處理，利用面孔隙率

來近似代替體積孔隙率研究透水混凝土的抗凍情況，隨著凍融的進行，其孔隙率逐漸增長，孔隙平均半徑變大，并出現了新生孔隙。

[1] 潘志鋒，高建明.植生型多孔混凝土抗凍性試驗研究[J].混凝土與水泥制品，2007(1)：11-13.

[2] Pospíchala O, Kucharczykováa B, Misáka P, et al. Freeze-thaw resistance of concrete with porous aggregate[J]. Procedia Engineering，2010(2):521-529.

[3] 顏庭成，劉榮桂.現澆生態混凝土的制備及抗凍耐久性分析[J].江蘇大學學報(自然科學版)，2007,28(4)：351-353.

[4] 郝文化，董秀芳.MATLAB圖形圖像處理應用教程[M].北京：中國水利水電出版社，2004.

Research on anti-freezing of permeable ecological concrete

Xue Dongjie Tan Wenjing

(SuzhouInstituteofTrade&Commerce,Suzhou215000,China)

The paper introduces the raw materials, proportional ratio, manufacturing and maintenance crafts of permeable ecological concrete, undertakes the frozen thawed test of the concrete, analyzes the pore structure of the permeable concrete in the frozen thawed conditions, and achieves some conclusion.

permeable ecological concrete, frozen thawed test, pore, structure

1009-6825(2015)32-0112-02

2015-09-06

薛冬杰(1988- )，男，助理工程師； 譚文菁(1988- )，女，助理實習員

TU528

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