多孔質生態混凝土的制備與基本性能研究

薛冬杰，魏進

（蘇州經貿職業技術學院，江蘇蘇州 215009）

多孔質生態混凝土的制備與基本性能研究

薛冬杰，魏進

（蘇州經貿職業技術學院，江蘇蘇州 215009）

多孔質生態混凝土作為一種新型的工程材料，已受到國內外學者的廣泛關注與研究。該項目采用特有的制備與成型工藝制備多孔質生態混凝土，分別研究了水灰比和粗骨料對多孔質生態混凝土的孔隙率及抗壓強度的影響。結果表明，水灰比及粗骨料的級配對多孔質生態混凝土的孔隙率及抗壓強度影響較大。

多孔質生態混凝土；水灰比；粗骨料；孔隙率；抗壓強度

0 引言

基于目前面臨的嚴峻水資源問題，我國從生態文明建設理念出發，提出了“海綿城市”的概念，即讓改造后的城市能像海綿一樣多孔、有彈性，能夠輕松應對遇到的環境變化[1]。因此研發一種用于路面使用的多孔質生態混凝土，以緩解城市排水的壓力，改善城市的生態問題顯得尤為必要。多孔質生態混凝土是一種環境友好并且具有連續大孔隙的特殊結構混凝土材料。經國內外學者多年研究及實際現工程應用，多孔質生態混凝土研究已取得一定成果，但尚不完善成熟。

本文研究多孔質生態混凝土的制備及其部分性能指標，以期為多孔質生態混凝土的工程應用提供進一步的技術支撐。

1 多孔質生態混凝土的制備

1.1 原材料

水泥：采用中聯產P.O 42.5級普通硅酸鹽水泥；

粗骨料：碎石，采用間斷級配碎石骨料，其基本物理性能參數見表1。

表1 粗骨料的基本物理性能

砂：采用天然河砂，細度模數Mx=2.9；

外加劑：采用市售減水劑進行復配而得，另含碳酸鈣、硅石粉、無機鹽等組分；

水：采用自來水。

1.2 配合比

本文試驗研究采用的多孔質生態混凝土配合比如表2所示，選用的水灰比區間為0.37～0.43，試驗采用5～20碎石級配，并且配合比設計考慮水灰比時，“水”為水與外加劑的質量總和。

表2 試驗配合比

1.3 試件制作與成型

多孔質生態混凝土對漿體的性能要求較高，漿體需均勻包裹骨料，同時避免出現水泥漿體向下流淌現象；一旦堵塞下部孔隙，非連續孔隙會直接影響其透水性能。本文采用如下攪拌工藝[2]，攪拌流程如圖1所示。

從攪拌機出料后，多孔質生態混凝土與空氣直接接觸，材料內水分散失很快，需盡快將混凝土澆筑成型，本文采用如圖2所示的人工插搗法進行試件澆筑振搗。

試件制作完成后，需表面覆蓋塑料薄膜，室內靜置24h后方可拆模具，放入標準養護室，根據試驗的要求養護至試驗開始。

圖1 多孔質生態混凝土攪拌流程圖

圖2 搗棒插搗成型

2 多孔質生態混凝土孔隙率和抗壓強度的影響因素分析

2.1 水灰比對混凝土孔隙率和抗壓強度的影響

水灰比作為多孔混凝土配合比設計的一個重要參數直接影響著漿體的流動性，決定著水泥漿體能否有效包裹骨料而不流淌，影響多孔質生態混。凝土的孔隙率和強度。

由圖3（a）可以看出，多孔質生態混凝土的孔隙率隨著水灰。比增大而逐漸降低，兩者呈現負相關性。水灰比增大，漿體可以更多的填充骨料之。間的孔隙，從而直接降低多孔質生態混凝土的孔隙率。

圖3水灰比對多孔質生態混凝土孔隙率和抗壓強度的影響

圖3 （b）中，多孔質生態混凝土7d和28d的強度都是隨著水灰比先增大后減小變化。多孔質生態混。凝土的抗壓強度與水灰比之間的關系并不適用保羅米公式，不同于普通混凝土為提高強度而需要降低其水灰比的情況[3-4]。

水灰比較低時，水泥漿體可能較為干硬，這樣沒有充分水化的水泥性能并不能完全。發揮出來，水泥更多的只作為填充材料，并且流動性不夠的水泥漿。體也不能較好地包裹骨料。

水灰比逐漸增大時，骨料之間的漿體粘結層厚度增加，同時漿體的性能也釋放出來。，此時的多孔質生態混凝土的強度也較高。

如果水灰比過大，雖然多孔質生態混凝。土的孔隙率降低了，但是其抗壓強度并未增加，此時多孔質生態混凝土的強度主要受其水泥漿體性能控制，硬化水泥漿體中的毛細孔隙大量增加，水泥漿體粘結層的強度大大降低，所以多孔質生態混凝土的孔隙率降低了，但其強度并沒有增加。

2.2 粗骨料級配對混凝土孔隙率和抗壓強度的影響

項目制備得到的多孔質生態混凝土內細骨料含量很少，依靠水泥漿體包裹連接粗骨料，粗骨料之間相互粘合為整體，形成類似于沙琪瑪的多孔結構。因此，粗骨料級配也是決定多孔質生態混凝土孔隙率與強度的關鍵因素之一[5]。

圖4粗骨料級配對多孔質生態混凝土孔隙率與抗壓強度的影響

圖4 中，粗骨料級配粒徑的增加，孔隙率也隨即變大，但其抗壓強度卻隨著粗骨料粒徑的增大而降低。隨著粗骨料粒徑增大，骨料之間的硬化水泥漿體大大減少，孔隙率變大，抗壓強度大幅度下降。因此可以根據多孔質生態混凝土不同的使用要求來選擇合適級配的粗骨料進行制備。

3 結論

通過開展對多孔質生態混凝土的制備與基本性能研究，一定程度上豐富了多孔質生態混凝土的基礎性研究內容。

在工程應用的過程中可以根據多孔質生態混凝土不同的使用部位、要求的技術指標特點，在配置時合理選擇水灰比和粗骨料的級配，保證孔隙率和抗壓強度，制備出符合要求的多孔質生態混凝土。

[1]保興.海綿城市 （LID）的內涵、途徑與展望[J].給水排水，2015，41（3）：1-7.

[2]徐陽.多孔生態混凝土細觀層次數值模擬研究[D].蘇州：江蘇大學，2016.

[3]劉海峰.環境友好型植物生長多孔混凝土的研究與應用[D].南京：東南大學，2004.

[4]劉小康.植物生長型多孔混凝土的制備、性能與抗凍性研究[D].南京：東南大學，2006

[5]劉小康，高建明，吉伯海.粗集料級配對多孔混凝土性能的影響研究[J].混凝土與水泥制品，2005，（5）：10-13.

Study on Preparation and Basic Properties of Porous Eco-concrete

As a new type of engineering material,porous eco-concrete has been increasingly stressed and studied by scholars at home and abroad.This project adopts special preparation and molding techniques to produce porous eco-concrete,and studies the impact of water-cement ratio and coarse aggregate on the porosity and compressive strength of porous eco-concrete.The results show that water-cement ratio and coarse aggregate gradation have great influence on porosity and compressive strength of porous eco-concrete.

porous eco-concrete;water-cement ratio;coarse aggregate;porosity;compressive strength

TU528

A

1671-9107（2017）12-0056-03

10.3969 ／j.issn.1671-9107.2017.12.56

2017-09-26

薛冬杰（1988-），男，江蘇南通人，研究生，工程師，主要從事綠色建筑研究與工程管理工作。

責任編輯：孫蘇，李紅