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1、多孔混凝土透水基层材料的性能研究摘要：试验以引入适量的细集料(机制砂)的多孔混凝土透水基层材料为主要研究对象，在混凝土满足强度和透水性能的要求前提下，用矿物掺合料部分取代水泥，研究其种类及取代量对多孔透水基层材料性能的影响。关键词：多孔混凝土透水基层材料；性能；研究进入二十一世纪，我国高速公路进入一个快速发展时期。在数量上取得巨大突破的同时，高速公路的质量却不容乐观。水泥混凝土路面设计基准期对于高速公路和一级公路为30年，二级及二级以下公路20年，沥青路面设计年限对于高速公路和一级公路为15年，二级公路为13年，修订中的沥青路面设计规范对此标准又有所提高。但实际上，很多路段达不到使用年限，甚至
2、在使用初期就出现了种冲病害，造成严重的经济损失。究其原因，其中重要的一点是忽略了自然环境因素对公路的影响，而自然环境主要包括水和温度两个方面。调查研究表明，水是造成路面过早损坏的主要原因。 1.原材料及试验方法 1.1 原材料 水泥,采用普通P.O32.5硅酸盐水泥和普通P.O42.5硅酸盐水泥以及矿渣水泥。 粉煤灰其各项指标达到高强高性能混凝土用矿物外加剂(GB/T 18736-2002)I级粉煤灰标准。 试验所用碎石级配 表14.7526.5mm碎石筛分结果 表2机制砂筛分结果 1.2 试验方法 试验过程中采用振动台成型。值得提出的是成型时多孔混凝土的拌制全是人工完成，先加入胶凝材料，拌匀
3、，然后加入水(掺增稠剂的与水混合后加入)，拌净浆，最后加入骨料，拌匀，使得每颗集料表面都被薄的浆体包裹，保证了多孔混凝土强度的均匀性，也就在一定程度上提高了强度。试验使用的成型模具是圆柱体，规格为15cm*15cm。 2.试验结果与讨论 试验以一个基准配比为基础，通过改变水泥用量，改变水泥品种，矿物掺和料的种类和掺量，来研究水泥用量、水泥品种、矿物掺和料种类和掺量、增稠剂掺量对混凝土强度的影响，同时研究胶凝材料变化对混凝土性能的影响，结构参数对多孔混凝土性能的影响。试验参考的基准配比如下表9所示 表6 基准配比 粗集料(kg/m3)细集料(kg/m3)水泥(kg/m3)水(kg/m3) 161
4、511715051 2.1 水泥用量对多孔混凝土强度的影响 水灰比较大时，水泥浆在拌和物成型的过程中会沿空隙下沉，不仅堵塞空隙，影响排水性，而且还会引起上下分布不均，因而造成强度的不均匀。此外，水灰比在一定范围内增大会使水泥水化充分，从而提高强度，但水灰比过大时，水泥石中的毛细空隙率会增大，水泥石的强度会降低。本次试验中只是单向考虑了水泥用量，没有考虑水灰比，但试验是在水灰比的设计是在适量的情况下进行的。 多孔混凝土7d和28d强度与水泥用量的关系图2-1示。 图2-1 水泥用量对强度的影响 由上图可以看出，多孔混凝土的7d和28d强度，和预料的一样，是随着水泥用量的增大而增大，但是在水泥用量
5、从120kg.m-3到150kg.m-3增长是最快的，同时可以看出水泥用量为150 kg.m-3时28d强度超过了5MPa，满足了工程要求，从经济性的角度考虑水泥用量为150 kg.m-3比较合理。 2.2 水泥品种对多孔混凝土强度的影响 水泥品种直接决定了水泥的性质，也就决定了水泥石的强度和多孔混凝土的性能。在水灰比相同的情况下，质量好的水泥形成的水泥浆体包裹形成的强度会好。但质量好的水泥价格也会高，本试验考察了三种水泥品种，在研究水泥品种对多孔混凝土性能的影响的同时，选取适当的水泥品种。 多孔混凝土7d和28d强度与水泥品种的关系图2-2 图2-2水泥种类对强度的影响 由上图可以看出，使用
6、425水泥的多孔混凝土7d和28d强度最好，325水泥次之，矿渣水泥强度最低，而且28d强度不满足施工要求，故不用考虑矿渣水泥。不用考虑矿渣水泥。325水泥和425水泥比较而言，425的7d强度明显还是要高出一筹，但28d强度325和425就没什么区别了，而且325的7d强度也满足了施工要求，从经济的角度考虑，325水泥是最好的选择。 2.3矿物掺和料对多孔混凝土强度的影响 矿物掺和料的掺入实际上是改变了水泥的性质，在某种意义上是形成了新的水泥品种。但矿物掺和料比水泥便宜，而且适当的掺量还可以改变工作性，本文主要讨论了矿粉的掺量和粉煤灰的掺量。 矿粉掺入量对多孔混凝土强度的影响。多孔混凝土7d
7、和28d强度与矿粉掺量的关系如图2-3。 图2-3 矿粉掺量对强度的影响 由上图可以看出，随着矿粉掺量的增大，多孔混凝土7d的强度先增大后减小，而28d强度变化不大。在矿粉掺入量为30%时7d强度有最大值，28d强度和零掺量几乎同为最大值。结合7d和28d强度考虑，从经济的角度出发，矿粉的掺入量为30%最合适。 3. 结论 (1)在水灰比适宜条件下，多孔混凝土强度随着水泥用量的增加而增加，从经济性的角度考虑水泥采用普通硅酸盐P.O32.5；用量为150 kg/m3比较合理。 (2) 随着矿粉掺量的增大，多孔混凝土7d的强度先增大后减小，而28d强度变化不大, 从经济的角度出发，矿粉的掺入量为30%最合适。随着粉煤掺量的增大, 多孔混凝土的7d强度在粉煤灰掺量为20%时有最大值。从经济的角度考虑，粉煤灰的掺量为20%。 参考文献： 【1】 郑木莲，王秉纲，胡长顺，多孔混凝土疲劳性能的研究，中国公路学报，2004.1. 【2】 张鹏飞，路面内部排水系统的设计与研究，同济大学博士学位论文，1999.9. 【3】 姚祖康，沈惠生，陈诗信等，路面结构的内部排水设施公路，1997 (5):17-23.