張 璐 賈 男

(1.貴州大學(xué)土木工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025)

粘土磚再生骨料透水混凝土的透水及保水性研究

張 璐1賈 男

(1.貴州大學(xué)土木工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025)

利用粘土磚再生骨料開(kāi)發(fā)保水性透水混凝土，對(duì)磚骨料不同摻量下的透水混凝土進(jìn)行了對(duì)比分析，研究了該因素對(duì)透水、保水性能的影響，得出了一些有價(jià)值的結(jié)論。

廢棄粘土磚，透水混凝土，保水性，抗凍性

由于歷史原因，在我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)過(guò)程中產(chǎn)生大量建筑廢料，給環(huán)境帶來(lái)了污染，而其中廢棄粘土磚在建筑垃圾中占有相當(dāng)?shù)谋戎豙1，2]。將廢棄粘土磚變廢為寶，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。目前，廢棄粘土磚主要用作粗骨料生產(chǎn)耐熱混凝土、輕集料混凝土、鋪路塊料等，但是，用廢棄粘土磚開(kāi)發(fā)保水性透水混凝土的研究甚少。在制作該種透水混凝土的攪拌過(guò)程中，摻入少量發(fā)泡劑和硫酸鈉。發(fā)泡劑在水泥漿體中產(chǎn)生大量氣泡；硫酸鈉作消泡形成大量微孔，為水分進(jìn)出膠結(jié)層提供通道。該類(lèi)透水混凝土宜作路面材料，其磚骨料在雨季吸收并保持水分，熱季再散發(fā)水分，能有效調(diào)節(jié)地表溫度和濕度，緩解城市“熱島效應(yīng)”，是一種新型、綠色環(huán)保材料。

1 原材料及試驗(yàn)方法

原材料、透水混凝土配合比等參數(shù)同文獻(xiàn)[3]，即以水泥、粗骨料、自來(lái)水、發(fā)泡劑、硫酸鈉為原料。其中水泥采用拉法基P.O42.5R硅酸鹽水泥，粗骨料由碎石和磚骨料按不同比例混合而成，發(fā)泡劑采用蛋白質(zhì)類(lèi)發(fā)泡劑。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)強(qiáng)度為10 MPa，管理水平取25%，搗實(shí)成型，水灰比W/C=0.35，硫酸鈉摻量取水泥質(zhì)量的2%，發(fā)泡劑經(jīng)過(guò)機(jī)械發(fā)泡后的摻量約為水泥體積的20%。

2 透水系數(shù)、保水量測(cè)試方法

透水系數(shù)測(cè)試參照楊靜設(shè)計(jì)的滲透儀[4]測(cè)透水系數(shù)。透水儀為兩端開(kāi)口的有機(jī)玻璃方框，尺寸為10 cm×10 cm×45 cm，滲透儀正面刻有刻度。透水系數(shù)計(jì)算公式如下：

(1)

其中，H為水位下降高度，本裝置取38 cm；Δt為水位下降H高度所用時(shí)間，s。每個(gè)試塊測(cè)5次Δt，去掉最高、最低值后求平均值代上式。

保水量測(cè)試參照《使用再生材料開(kāi)發(fā)保水性混凝土塊》[5]的方法，計(jì)算公式如下：

(2)

每組3個(gè)試塊，將試塊浸入15 ℃～25 ℃的清水中浸泡24 h后取出，然后將試件放入封閉的塑料容器內(nèi)(如圖1所示)。容器高度不大于混凝土塊高度的3倍，長(zhǎng)度不大于混凝土塊的2倍，墊塊高度不超過(guò)5 mm。在15 ℃～30 ℃的室溫下，靜置30 min使其蒸發(fā)水分，用剪下的濕布擦去能見(jiàn)的水分后，立刻測(cè)量試件的質(zhì)量，即濕潤(rùn)質(zhì)量。將試件放入溫度(105±5)℃的干燥機(jī)內(nèi)，將試件干燥至固定質(zhì)量后，再在常溫中測(cè)量試件冷卻后的質(zhì)量，得到試件的絕對(duì)干燥質(zhì)量。

3 結(jié)果分析

1)水泥膠結(jié)層。水泥膠結(jié)層包裹住磚骨料，只有膠結(jié)層具有足夠數(shù)量的連通孔隙，水分才能被磚骨料吸收并保持水分。待透水混凝土成型28 d后，用光學(xué)顯微鏡觀察粗骨料表面包裹的膠結(jié)層發(fā)現(xiàn)，水泥膠結(jié)層有大量微孔，且絕大部分微孔直徑都在50 μm以?xún)?nèi)，存在相互連通的孔隙(見(jiàn)圖2)。

2)透水系數(shù)。如圖3所示，當(dāng)摻量低于80%時(shí)，透水系數(shù)隨摻量增加而減小，摻量大于80%后透水系數(shù)隨摻量增加而增加。各摻量下，10～15級(jí)配下透水系數(shù)為2.2 cm/s～3.7 cm/s，5～10級(jí)配下透水系數(shù)為2.1 cm/s～2.8 cm/s，10～15級(jí)配的透水系數(shù)大于5～10級(jí)配，但是摻磚骨料之后透水系數(shù)均比未摻磚骨料時(shí)的透水系數(shù)小。

透水系數(shù)主要由內(nèi)部的連通與半連通孔隙(即有效孔隙)決定。磚骨料具有強(qiáng)度低、多片層及易剝離的特性，在攪拌中會(huì)發(fā)生部分崩離分裂，產(chǎn)生的裂片與剩下的碎石以及完整的磚骨料混合，產(chǎn)生局部的連續(xù)多重級(jí)配效果，增加了混凝土的致密性，繼而減少混凝土內(nèi)部連通孔隙，降低透水混凝土的透水系數(shù)。所以，磚骨料對(duì)透水混凝土的透水性不利。

3)保水量。如圖4所示，隨著磚骨料摻量增加，透水混凝土保水量有著明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)；5～10級(jí)配的透水混凝土保水量比10～15級(jí)配的要大，這是因?yàn)楣橇项w粒越小，膠結(jié)層的比表面積越大，水分進(jìn)入骨料的通道越多造成的；10～15級(jí)配的透水混凝土，摻量為100%時(shí)的保水量是0%時(shí)的2.8倍，接近0.2 g/cm3；5～10級(jí)配的透水混凝土，摻量為100%時(shí)的保水量是0%時(shí)的2.3倍，接近0.18 g/cm3。

由分析可知，磚骨料開(kāi)發(fā)的透水混凝土大大增強(qiáng)其保水性能，磚骨料可以利用自身的吸水、保水能力鎖住水分，在雨天吸水并儲(chǔ)存水分，熱天便蒸發(fā)骨料內(nèi)的水分，調(diào)節(jié)地表溫度和濕度，是一種新型、環(huán)保綠色材料。

4 試驗(yàn)結(jié)論

本文用粘土磚再生骨料開(kāi)發(fā)保水性透水混凝土，并對(duì)磚骨料不同摻量下的性能進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)：1)加入少量發(fā)泡劑、硫酸鈉，使透水混凝土膠結(jié)層產(chǎn)生大量50 μm以下的微孔，是透水混凝土具有吸水、保水功能的關(guān)鍵因素。2)磚骨料摻量由0%增大到80%時(shí)，透水系數(shù)呈下降趨勢(shì)，摻量由80%增大到100%時(shí)，透水系數(shù)呈增大趨勢(shì)，總體來(lái)講，磚骨料對(duì)透水混凝土的透水性不利。但是，透水混凝土的透水系數(shù)依然較高，透水性依然良好。3)磚骨料所占比例越大，透水混凝土的保水性越好，保水量在0.1 g/cm3～0.2 g/cm3之間。

[1] 張孟雄,張學(xué)良,王衛(wèi)秋,等.建筑垃圾磚的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用[J].磚瓦世界,2006(8):19-21.

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[5] 朱先進(jìn).使用再生材料開(kāi)發(fā)保水性混凝土塊[EB/OL].http://www.cctrpofun.com/news1.asp id=277,2009-11-24/2013-10-11.

Experimental study on the water staining and water penetration property of clay brick renewable aggregat permeable concrete

ZHANG Lu1JIA Nan

(1.TheCollegeofCivilEngineeringofGuizhouUniversity,Guiyang550025,China)

This paper used clay brick recycled aggregate development of porous and permeable retention concrete, analyzed and compared the porous concrete of brick aggregate with different quantities, researched the influence of this factor to porous and permeable retention, obtained some valuable results.

waste clay brick, porous concrete, permeable retention, frost resistance

1009-6825(2014)30-0134-02

2014-08-19

張 璐(1990- )，女，在讀碩士； 賈 男(1988- )，男

TU528

A