摘 要:主要從原材料的組成出發(fā),通過(guò)選擇合理的配合比設(shè)計(jì)參數(shù),采用水泥、碎石、卵石、水、優(yōu)良草種等原料,以骨料粒徑、水灰比、集灰比、骨料種類為因素并選取相應(yīng)的水平,利用正交試驗(yàn)研究了原材料、配合比等對(duì)綠化混凝土強(qiáng)度、透水系數(shù)等性能的影響。
關(guān)鍵詞:綠化混凝土;強(qiáng)度;透水系數(shù);正交試驗(yàn)
中圖分類號(hào): TU 528. 2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
引言
傳統(tǒng)的混凝土是一種密實(shí)、堅(jiān)硬、強(qiáng)度較高的結(jié)構(gòu)承重材料。但其應(yīng)用不僅明顯減少了綠色空間,而且由于色澤灰暗、體態(tài)呆板,使人們?nèi)鄙倭松钋槿ぁＲ虼?能夠適應(yīng)綠色植物生長(zhǎng)、進(jìn)行綠色植被的綠化混凝土及其制品應(yīng)運(yùn)而生[ 1 ] 。這種混凝土廣泛應(yīng)用于城市的道路兩側(cè)及中央隔離帶、水邊護(hù)坡、樓頂、停車場(chǎng)等部位,與自然協(xié)調(diào),與環(huán)境共生,不但可以增加城市的綠色空間,調(diào)節(jié)人們的情緒,而且能夠吸收噪聲和粉塵,對(duì)城市的生態(tài)平衡也起到積極的作用,具有不可估量的環(huán)保意義和社會(huì)價(jià)值[ 2 ] 。
因此,積極地開(kāi)發(fā)、研究并應(yīng)用綠化混凝土,將成為混凝土向環(huán)保型材料發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。
1 試驗(yàn)用原材料
(1)水泥:采用唐山冀東水泥股份有限公司生產(chǎn)的盾牌P·O 42. 5 R水泥。其物理力學(xué)性能見(jiàn)表1。
(2)粗骨料:采用石灰?guī)r碎石和卵石,經(jīng)嚴(yán)格篩分剔除針片狀顆粒,并分別選用3 種單粒級(jí)配,即10～20 mm、16～31. 5 mm、20～40 mm,其物理性能分別見(jiàn)表2和表3。
石子的壓碎指標(biāo)為5. 6% ,強(qiáng)度較高;含泥量<
0. 1 %,符合要求。
(3)水:混凝土拌和水、養(yǎng)護(hù)水均采用潔凈的自來(lái)水。
(4)草種:采用優(yōu)良耐寒草種高羊茅。
2 結(jié)果與討論
2. 1 因素水平選擇
混凝土抗壓強(qiáng)度和透水系數(shù)正交試驗(yàn)的因素與水平選擇如表4所示。其中,骨料粒徑、水灰比和集灰比是3水平,而骨料種類是2水平,骨料種類的第3個(gè)水平為擬水平。
2. 2 強(qiáng)度正交試驗(yàn)結(jié)果與極差分析
L9 (34 )強(qiáng)度正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析見(jiàn)表5。
由極差大小可知,集灰比的大小對(duì)綠化混凝土強(qiáng)度的影響最大,骨料種類和水灰比次之,骨料粒徑的影響最小。在所選的因素水平范圍內(nèi),當(dāng)集灰比取
水平2 (G /C = 4. 0) ,骨料種類取水平1 (碎石) ,水灰比取水平3 (W /C = 0. 45) ,骨料粒徑取水平2 (16～31. 5 mm)時(shí),綠化混凝土的強(qiáng)度最高。
這是因?yàn)榧冶确从郴炷羶?nèi)部的粗骨料與粗骨料界面的粘結(jié)程度。當(dāng)具有較高強(qiáng)度的粗骨料堆積成為混凝土的骨架,水灰比越小,其間的粘結(jié)程度越高,混凝土的強(qiáng)度相對(duì)也就越高。
2. 3 透水系數(shù)試驗(yàn)方法
目前,對(duì)于混凝土的透水系數(shù)試驗(yàn)還沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。本研究采用一個(gè)上下兩端均無(wú)底的鋁制長(zhǎng)方體框,尺寸為100 mm ×100 mm ×300 mm。由于其截面尺寸恰與混凝土立方體試件的截面尺寸相同,即100 mm ×100 mm,試驗(yàn)前先將試件側(cè)面用玻璃膩?zhàn)用芊夂?然后將試件推至鋁制方框內(nèi)并將其間縫隙也用玻璃膩?zhàn)臃夂?使試件只從頂面至底面的孔隙中透水。向鋁框中加水,水通過(guò)試件滲漏,同時(shí)用秒表記時(shí),用容器測(cè)定試件透過(guò)的水量?；炷恋耐杆禂?shù)按(1)式進(jìn)行計(jì)算:
式中: K———混凝土的透水系數(shù),mm / s;
V ———混凝土試件透過(guò)的水的體積,mm3 ;
Δt———透水的時(shí)間, s。
2. 4 透水系數(shù)正交試驗(yàn)結(jié)果與極差分析
L9 (34 )透水系數(shù)正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析見(jiàn)表6。
極差大小表明,集灰比的大小對(duì)綠化混凝土透水系數(shù)的影響最大,綠化混凝土的透水系數(shù)隨著集灰比的增大而增大。骨料種類和骨料粒徑的影響次之,而水灰比的影響最小。在所選的因素水平范圍
內(nèi),當(dāng)集灰比取水平1 (G /C = 6. 0) ,骨料種類取水平3 (碎石) ,骨料粒徑取水平1 (10～20 mm) ,水灰比取水平1 (W /C = 0. 55)時(shí),綠化混凝土的透水系數(shù)最大,即透水性最好。
由于水泥所扮演的角色是膠凝材料,主要是將粗骨料粘結(jié)成整體并滿足坍落度等工作性要求[ 3 ] ,所以,在保證用水量的前提下,適當(dāng)增加水泥用量能夠增加粗骨料周圍水泥漿膜層的稠度和厚度,而粗骨料之間接觸點(diǎn)粘結(jié)強(qiáng)度的增大可以有效地提高綠化混凝土的強(qiáng)度[ 4 ] 。同時(shí)水泥用量也受骨料粒徑的影響,如果骨料的粒徑較小,骨料的比表面積較大,則應(yīng)適當(dāng)增加水泥用量。
但是,過(guò)多的水泥漿必將導(dǎo)致成型后的混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)的堵塞,使混凝土的連通孔隙率下降,從而造成綠化混凝土透水系數(shù)的減小,即透水性降低,對(duì)綠化混凝土中植物的生長(zhǎng)極為不利。
3 結(jié)論
3. 1 集灰比、骨料種類是影響綠化混凝土抗壓強(qiáng)度和透水系數(shù)的兩個(gè)最主要的因素,而水灰比、骨料粒徑的影響相對(duì)次之。
3. 2 當(dāng)集灰比取G /C = 4. 0,骨料取碎石,水灰比取W /C = 0. 45,骨料粒徑取16～31. 5 mm時(shí),綠化混凝土的強(qiáng)度最高。
3. 3 當(dāng)集灰比取G /C = 6. 0,骨料取碎石,骨料粒徑取10～20 mm,水灰比取W /C = 0. 55時(shí),綠化混凝土的透水系數(shù)最大,即透水性最好。
參考文獻(xiàn):
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