摘 要:主要從原材料的組成出發,通過選擇合理的配合比設計參數,采用水泥、碎石、卵石、水、優良草種等原料,以骨料粒徑、水灰比、集灰比、骨料種類為因素并選取相應的水平,利用正交試驗研究了原材料、配合比等對綠化混凝土強度、透水系數等性能的影響。
關鍵詞:綠化混凝土;強度;透水系數;正交試驗
中圖分類號: TU 528. 2 文獻標識碼:A
引言
傳統的混凝土是一種密實、堅硬、強度較高的結構承重材料。但其應用不僅明顯減少了綠色空間,而且由于色澤灰暗、體態呆板,使人們缺少了生活情趣。因此,能夠適應綠色植物生長、進行綠色植被的綠化混凝土及其制品應運而生[ 1 ] 。這種混凝土廣泛應用于城市的道路兩側及中央隔離帶、水邊護坡、樓頂、停車場等部位,與自然協調,與環境共生,不但可以增加城市的綠色空間,調節人們的情緒,而且能夠吸收噪聲和粉塵,對城市的生態平衡也起到積極的作用,具有不可估量的環保意義和社會價值[ 2 ] 。
因此,積極地開發、研究并應用綠化混凝土,將成為混凝土向環保型材料發展的一個重要趨勢。
1 試驗用原材料
(1)水泥:采用唐山冀東水泥股份有限公司生產的盾牌P·O 42. 5 R水泥。其物理力學性能見表1。
(2)粗骨料:采用石灰巖碎石和卵石,經嚴格篩分剔除針片狀顆粒,并分別選用3 種單粒級配,即10～20 mm、16～31. 5 mm、20～40 mm,其物理性能分別見表2和表3。
石子的壓碎指標為5. 6% ,強度較高;含泥量<
0. 1 %,符合要求。
(3)水:混凝土拌和水、養護水均采用潔凈的自來水。
(4)草種:采用優良耐寒草種高羊茅。
2 結果與討論
2. 1 因素水平選擇
混凝土抗壓強度和透水系數正交試驗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個水平為擬水平。
2. 2 強度正交試驗結果與極差分析
L9 (34 )強度正交試驗結果及極差分析見表5。
由極差大小可知,集灰比的大小對綠化混凝土強度的影響最大,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,當集灰比取
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,綠化混凝土的強度最高。
這是因為集灰比反映混凝土內部的粗骨料與粗骨料界面的粘結程度。當具有較高強度的粗骨料堆積成為混凝土的骨架,水灰比越小,其間的粘結程度越高,混凝土的強度相對也就越高。
2. 3 透水系數試驗方法
目前,對于混凝土的透水系數試驗還沒有統一的國家標準。本研究采用一個上下兩端均無底的鋁制長方體框,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,試驗前先將試件側面用玻璃膩子密封好,然后將試件推至鋁制方框內并將其間縫隙也用玻璃膩子封好,使試件只從頂面至底面的孔隙中透水。向鋁框中加水,水通過試件滲漏,同時用秒表記時,用容器測定試件透過的水量。混凝土的透水系數按(1)式進行計算:
式中: K———混凝土的透水系數,mm / s;
V ———混凝土試件透過的水的體積,mm3 ;
Δt———透水的時間, s。
2. 4 透水系數正交試驗結果與極差分析
L9 (34 )透水系數正交試驗結果及極差分析見表6。
極差大小表明,集灰比的大小對綠化混凝土透水系數的影響最大,綠化混凝土的透水系數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,當集灰比取水平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,綠化混凝土的透水系數最大,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粘結強度的增大可以有效地提高綠化混凝土的強度[ 4 ] 。同時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,則應適當增加水泥用量。
但是,過多的水泥漿必將導致成型后的混凝土內部孔結構的堵塞,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的減小,即透水性降低,對綠化混凝土中植物的生長極為不利。
3 結論
3. 1 集灰比、骨料種類是影響綠化混凝土抗壓強度和透水系數的兩個最主要的因素,而水灰比、骨料粒徑的影響相對次之。
3. 2 當集灰比取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,綠化混凝土的強度最高。
3. 3 當集灰比取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,綠化混凝土的透水系數最大,即透水性最好。
參考文獻:
[ 1 ] 楊靜. 建筑材料與人居環境[M ]. 北京:清華大學出版社, 2001: 232 - 235.
[ 2 ] 辛如一. 綠化多孔混凝土的開發與應用[ J ]. 建筑技術開發, 1999, 26 (1) : 52 - 54.
[ 3 ] 王玲玲,劉軍,熊少波,等. 礦質混合料堆積與混凝土致密正填配合比設計[ J ]. 混凝土, 2004, (3) : 26 - 28.
[ 4 ] 孫道順. 無砂大孔綠化混凝土制備的初步研究[ J ]. 安徽建筑工業學院學報, 2004, 12 (1) : 35 - 39.
