摘 要:主要从原材料的组成出发,通过选择合理的配合比设计参数,采用水泥、碎石、卵石、水、优良草种等原料,以骨料粒径、水灰比、集灰比、骨料种类为因素并选取相应的水平,利用正交试验研究了原材料、配合比等对绿化混凝土强度、透水系数等性能的影响。
关键词:绿化混凝土;强度;透水系数;正交试验
中图分类号: TU 528. 2 文献标识码:A
引言
传统的混凝土是一种密实、坚硬、强度较高的结构承重材料。但其应用不仅明显减少了绿色空间,而且由于色泽灰暗、体态呆板,使人们缺少了生活情趣。因此,能够适应绿色植物生长、进行绿色植被的绿化混凝土及其制品应运而生[ 1 ] 。这种混凝土广泛应用于城市的道路两侧及中央隔离带、水边护坡、楼顶、停车场等部位,与自然协调,与环境共生,不但可以增加城市的绿色空间,调节人们的情绪,而且能够吸收噪声和粉尘,对城市的生态平衡也起到积极的作用,具有不可估量的环保意义和社会价值[ 2 ] 。
因此,积极地开发、研究并应用绿化混凝土,将成为混凝土向环保型材料发展的一个重要趋势。
1 试验用原材料
(1)水泥:采用唐山冀东水泥股份有限公司生产的盾牌P·O 42. 5 R水泥。其物理力学性能见表1。
(2)粗骨料:采用石灰岩碎石和卵石,经严格筛分剔除针片状颗粒,并分别选用3 种单粒级配,即10～20 mm、16～31. 5 mm、20～40 mm,其物理性能分别见表2和表3。
石子的压碎指标为5. 6% ,强度较高;含泥量<
0. 1 %,符合要求。
(3)水:混凝土拌和水、养护水均采用洁净的自来水。
(4)草种:采用优良耐寒草种高羊茅。
2 结果与讨论
2. 1 因素水平选择
混凝土抗压强度和透水系数正交试验的因素与水平选择如表4所示。其中,骨料粒径、水灰比和集灰比是3水平,而骨料种类是2水平,骨料种类的第3个水平为拟水平。
2. 2 强度正交试验结果与极差分析
L9 (34 )强度正交试验结果及极差分析见表5。
由极差大小可知,集灰比的大小对绿化混凝土强度的影响最大,骨料种类和水灰比次之,骨料粒径的影响最小。在所选的因素水平范围内,当集灰比取
水平2 (G /C = 4. 0) ,骨料种类取水平1 (碎石) ,水灰比取水平3 (W /C = 0. 45) ,骨料粒径取水平2 (16～31. 5 mm)时,绿化混凝土的强度最高。
这是因为集灰比反映混凝土内部的粗骨料与粗骨料界面的粘结程度。当具有较高强度的粗骨料堆积成为混凝土的骨架,水灰比越小,其间的粘结程度越高,混凝土的强度相对也就越高。
2. 3 透水系数试验方法
目前,对于混凝土的透水系数试验还没有统一的国家标准。本研究采用一个上下两端均无底的铝制长方体框,尺寸为100 mm ×100 mm ×300 mm。由于其截面尺寸恰与混凝土立方体试件的截面尺寸相同,即100 mm ×100 mm,试验前先将试件侧面用玻璃腻子密封好,然后将试件推至铝制方框内并将其间缝隙也用玻璃腻子封好,使试件只从顶面至底面的孔隙中透水。向铝框中加水,水通过试件渗漏,同时用秒表记时,用容器测定试件透过的水量。混凝土的透水系数按(1)式进行计算:
式中: K———混凝土的透水系数,mm / s;
V ———混凝土试件透过的水的体积,mm3 ;
Δt———透水的时间, s。
2. 4 透水系数正交试验结果与极差分析
L9 (34 )透水系数正交试验结果及极差分析见表6。
极差大小表明,集灰比的大小对绿化混凝土透水系数的影响最大,绿化混凝土的透水系数随着集灰比的增大而增大。骨料种类和骨料粒径的影响次之,而水灰比的影响最小。在所选的因素水平范围
内,当集灰比取水平1 (G /C = 6. 0) ,骨料种类取水平3 (碎石) ,骨料粒径取水平1 (10～20 mm) ,水灰比取水平1 (W /C = 0. 55)时,绿化混凝土的透水系数最大,即透水性最好。
由于水泥所扮演的角色是胶凝材料,主要是将粗骨料粘结成整体并满足坍落度等工作性要求[ 3 ] ,所以,在保证用水量的前提下,适当增加水泥用量能够增加粗骨料周围水泥浆膜层的稠度和厚度,而粗骨料之间接触点粘结强度的增大可以有效地提高绿化混凝土的强度[ 4 ] 。同时水泥用量也受骨料粒径的影响,如果骨料的粒径较小,骨料的比表面积较大,则应适当增加水泥用量。
但是,过多的水泥浆必将导致成型后的混凝土内部孔结构的堵塞,使混凝土的连通孔隙率下降,从而造成绿化混凝土透水系数的减小,即透水性降低,对绿化混凝土中植物的生长极为不利。
3 结论
3. 1 集灰比、骨料种类是影响绿化混凝土抗压强度和透水系数的两个最主要的因素,而水灰比、骨料粒径的影响相对次之。
3. 2 当集灰比取G /C = 4. 0,骨料取碎石,水灰比取W /C = 0. 45,骨料粒径取16～31. 5 mm时,绿化混凝土的强度最高。
3. 3 当集灰比取G /C = 6. 0,骨料取碎石,骨料粒径取10～20 mm,水灰比取W /C = 0. 55时,绿化混凝土的透水系数最大,即透水性最好。
参考文献:
[ 1 ] 杨静. 建筑材料与人居环境[M ]. 北京:清华大学出版社, 2001: 232 - 235.
[ 2 ] 辛如一. 绿化多孔混凝土的开发与应用[ J ]. 建筑技术开发, 1999, 26 (1) : 52 - 54.
[ 3 ] 王玲玲,刘军,熊少波,等. 矿质混合料堆积与混凝土致密正填配合比设计[ J ]. 混凝土, 2004, (3) : 26 - 28.
[ 4 ] 孙道顺. 无砂大孔绿化混凝土制备的初步研究[ J ]. 安徽建筑工业学院学报, 2004, 12 (1) : 35 - 39.
