多孔混凝土的力學性能試驗研究

楊喆 李鵬 尹鳳杰 李海超 毛鵬超

摘 要

本文采用粒徑范圍為5-10mm的碎石制備多孔混凝土，通過控制水灰比和目標孔隙率來進行配合比設計，測試不同水灰比、目標孔隙率下多孔混凝土的力學性能和實測孔隙率，分析其變化規律及作用機理。

關鍵詞

多孔混凝土;水灰比;孔隙率;力學性能

中圖分類號： TU528 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 08 . 55

0 引言

多孔混凝土也稱為大孔混凝土或多孔貧混凝土，采用水泥、粗骨料、水、少部分細骨料（或無細骨料）拌合而成。凝結硬化后形成的多孔結構有較好的排水性、透氣性，廣泛應用于道路、堤壩等場所，還可以為生物提供棲息場所。國外在20世紀40年代時就開始進行了多孔混凝土的研究，國內雖然對于多孔混凝土的研究起步較晚，但已經獲得了許多研究成果。

1 試驗原材料及配比設計

1.1 原材料

水泥：采用強度等級為42.5的普通水泥;粗骨料：粒徑為5-10mm的碎石;減水劑：聚羧酸高效減水劑;水：自來水。

1.2 配合比

本試驗通過控制水灰比來控制多孔混凝土的孔隙率。經過前期試配試驗后將目標孔隙率設定為10%、25%，水灰比分別為0.25、0.3、0.35、0.4，共計8組試件進行多孔混凝土的基本力學性能試驗研究。各試驗組配合比見表1。

2 試驗結果分析

2.1 孔隙率對多孔混凝土基本力學性能的影響

本試驗研究了孔隙率為10%和25%的多孔混凝土的強度，如圖1、圖2所示，孔隙率為10%的多孔混凝土在抗壓、抗折強度上均優于25%的多孔混凝土。原因在于多孔混凝土主要依靠水泥和骨料之間的粘合力來抗壓和抗折，而孔隙率越高，多孔混凝土內部結構越松散，各材料之間的黏結強度越弱，因此導致其抗壓及抗折強度降低。通過數據對比發現孔隙率對抗壓強度的影響程度要高于抗折強度，當混凝土用作抗壓試件時更要特別注意孔隙率的影響。

2.2 水灰比對多孔混凝土基本力學性能的影響

如圖1、圖2所示，當孔隙率一定時，隨水灰比的增大，多孔混凝土的抗壓強度呈現逐漸增加趨勢，由于本試驗中未使用細骨料，全部由粗骨料替代，水膠比增大使各骨料之間的黏結能力增強，因此其抗壓強度有所提高。而對于普通混凝土，由于水灰比增大，導致游離水增加，其蒸發后形成更多的孔隙，從而降低了混凝土的密實度。所以隨著水灰比的增大，普通混凝土強度呈現降低的趨勢。這也是多孔混凝土與普通混凝土的不同之處?？紫堵使潭〞r，隨水灰比的增大，多孔混凝土的抗折強度呈現出先增加后降低的趨勢，在水灰比為0.35時抗折強度達到最大值，且孔隙率越小，抗折強度的優勢越明顯。由于水灰比為0.4的多孔混凝土試件抗壓強度與水灰比為0.35的試驗組的抗壓強度相差不多，所以認為水灰比為0.35、孔隙率為10%的試驗組為本試驗條件下的最優配比。

2.3 目標孔隙率與實測孔隙率的比較

本文通過質量法測試多孔混凝土試件的孔隙率，試驗結果見表2?？梢钥闯龆嗫谆炷恋膶崪y孔隙率總體來說較為準確，但與目標孔隙率相比均偏大一些，查找相關文獻后認為主要原因是水泥水化硬化會引起混凝土發生收縮，形成一些連通的縫隙，因而導致測得的多孔混凝土孔隙率會偏大。

3 結論

（1）多孔混凝土的抗壓強度和抗折強度隨孔隙率的增大而降低。

（2）多孔混凝土的抗壓強度隨水灰比的增大呈現增加的趨勢，抗折強度在水灰比為0.35時存在峰值點。在本試驗的條件下將水灰比為0.35的試驗組定為多孔混凝土的最優配比。

（3）通過控制水灰比可以較好地控制多孔混凝土的孔隙率，但實測孔隙率由于混凝土發生收縮開裂而導致偏大。

參考文獻

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