图3-10粉煤灰掺量对强度的影响
王伦焰[19]等研究了影响透水混凝土力学性能的因素,主要原因是骨料级配和掺合料种类和用量。表3-11显示了以100%为基准的再生骨料的替代率,颗粒级配和掺合料对再生骨料透水混凝土的影响。
表3-11再生骨料透水混凝土配合比
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图3-12 骨料级配及掺合料对其混凝土抗压及其劈拉强度的影响
掺入一定量的粉煤灰可以提高再生骨料混凝土的抗压性能,因为粉煤灰颗粒比水泥颗粒小并且填充了水泥与水泥颗粒之间或者水泥与粗骨料之间无法填补的孔隙,使水泥和粗骨料结合得更加充分。
张卫东的研究[20]表明,再生骨料透水混凝土的抗压强度随着粉煤灰含量和再生骨料含量的增加而降低,抗压强度抗折强度比降低,影响趋势与粉煤灰超量系数没多大关系。在不同的粉煤灰替代率小于等于20%以下,再生骨料透水混凝土的粗骨料替代率、水灰比和试块抗压强度,抗折强度和折压比随粉煤灰超量取代的增加而增加后期相对较慢;当粉煤灰替代率为30%时,试件的抗压强度以及抗折强度都随粉煤灰过量系数的增加而稍有一些下降,建议粉煤灰的替代率小于等于20%,且超量系数不超过1.4。
掺加硅灰可以显著提高混凝土抗压强度。因为硅灰颗粒比水泥颗粒要细小,能优化水泥颗粒和水泥颗粒之间的空隙,其水合物也能产生凝胶作用,从而降低了泥浆的流动性。湖南大学李九苏[21]的研究表明,如图3-13,给出了水泥凝胶厚度为800μm、水灰比为0.31的条件下,改变硅灰掺加量时对7d后的透水混凝土强度以及透水性的影响,硅灰掺量的改变对再生骨料透水混凝土的透水性能几乎没有影响,但是可以显著提高透水混凝土的强度。
表3-13 硅灰掺加量对透水混凝土强度和透水性影响
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根据冯云[22]等的研究表明,如图3-14所示,掺加小于10%的再生微粉,它不会对再生骨料透水混凝土的抗压性能产生负面影响,还可以增加再生骨料透水混凝土的抗压强度,如果当再生微粉的取代率超过10%时,再生骨料透水混凝土的强度反而降低,主要是因为,再生的微粉颗粒中所含的SiO2在碱性环境下被激发形成C-S-H凝胶,从而填充了RPC结构的间隙并改善了孔结构。在固化过程中,被回收粉末吸收的水分将发生二次水合反应。在此过程中,Ca(OH)2逐渐被消耗,这削弱了晶体的取向排列,增强了聚集体的界面过渡层,并在后期促进了再生骨料透水混凝土的强度发展。另外,可以将无活性的回收微粉颗粒用于填充再生骨料透水混凝土的内部孔隙,以提高抗压性能。
图3-14 再生微粉的取代率对抗压强度的影响
结合研究者的实验,掺加适量的粉煤灰,不但可以提高再生骨料透水混凝土的强度,还可以减少成本。如果粉煤灰掺量小于20%时,可以激发粉煤灰效应,大幅度提高再生骨料透水混凝土的强度。与此相应,随着粉煤灰掺入量增加再生骨料透水混凝土的强度下降。硅灰的加入可以优化再生骨料透水混凝土的内部结构,但是过量添加会降低再生骨料透水混凝土的透水性,还会影响再生骨料透水混凝土的前期强度,掺量越多,再生骨料透水混凝土的强度上升就慢。过量的掺
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加硅灰会影响再生骨料透水混凝土的凝结时间,会影响水灰比,进而导致用水量增加,在一般情况下,会配合一定量的高效减水剂使用。结合研究表明,再生微粉的掺量在10%,硅灰的掺加量一般在6%左右比较合理,对其强度增加效果明显。
3.2 透水性能
透水性是透水混凝土最基本的物理指标之一,它主要受水灰比,胶凝材料用量,减水剂,外加剂和再生骨料尺寸等因素的影响。再生骨料透水混凝土由三部分组成,即再生骨料,包裹与再生混凝土骨料的水泥和以及试样的内部孔隙。 孔隙可分为三种:连通的孔隙为有效孔隙,半开放和半封闭的半有效孔隙,完全封闭的无效孔隙。透水性混凝土的渗透性主要取决于连通的孔。 3.2.1再生骨料粒径及其掺量对透水性的影响
洪诚[23]的研究表明,由图3-15所示目标孔隙率为30%和35%时,比较小的粒径试块透水性能有较大幅度的增加。主要是因为粒径小时,试块难插捣密实。目标孔隙率比较大时,包裹在再生骨料表面的水泥浆少,插捣过程中不容易将水泥浆体插捣到试块底部。
由表3-16可知,当水灰比为0.35时,试样的目标孔隙率分别为30%和35%,粒径对透水系数影响比较小。粒径由4.75-9.5mm增加到9.5-13.2mm时,试块的透水系数有较很大幅度的增加。目标孔隙率为40%时,再生骨料透水混凝土的透水系数由2.1cm/s增加到3.1cm/s,再生骨料透水混凝土粒径对透水系数的影响明显。
图3-15水灰比为0.35时透水系数与粒径的关系
表3-16水灰比为0.35时对应透水系数
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陈超
[24]
等的研究表明,图3-17,透水系数总体变化不明显比较平缓,说明
再生骨料的掺量对再生骨料透水混凝土的透水性影响不明显。在考虑透水性和力学强度的同时,再生骨料透水混凝土的再生骨料的掺入量对透水系数影响不大,按照力学强度的要求,建议再生骨料掺入量不得超过50%。
图3-17再生骨料掺量对其再生骨料透水混凝土的透水系数影响
徐芬莲[25]等研究说明,当骨料表面有相对少量的浆体时,粗骨料之间的粘附性较低,这就大大降低了再生骨料透水混凝土抗压等力学性能。总而言之,透水系数越高,骨料间密实率越低,骨料间的结合面积越小,抗压强度越低;反之,孔隙率越低,抗压强度越高。这与图3-18所示,抗压强度越大,透水系数越小是一样的,第4组粒径组透水系数最小,对应其28d抗压强度最高;第一组粒径透水系数最大,对应其28d抗压强度最低。
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再生骨料透水混凝土的研究进展
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