多孔质生态混凝土的制备与基本性能研究

薛冬杰，魏进

（苏州经贸职业技术学院，江苏苏州 215009）

多孔质生态混凝土的制备与基本性能研究

薛冬杰，魏进

（苏州经贸职业技术学院，江苏苏州 215009）

多孔质生态混凝土作为一种新型的工程材料，已受到国内外学者的广泛关注与研究。该项目采用特有的制备与成型工艺制备多孔质生态混凝土，分别研究了水灰比和粗骨料对多孔质生态混凝土的孔隙率及抗压强度的影响。结果表明，水灰比及粗骨料的级配对多孔质生态混凝土的孔隙率及抗压强度影响较大。

多孔质生态混凝土；水灰比；粗骨料；孔隙率；抗压强度

0 引言

基于目前面临的严峻水资源问题，我国从生态文明建设理念出发，提出了“海绵城市”的概念，即让改造后的城市能像海绵一样多孔、有弹性，能够轻松应对遇到的环境变化[1]。因此研发一种用于路面使用的多孔质生态混凝土，以缓解城市排水的压力，改善城市的生态问题显得尤为必要。多孔质生态混凝土是一种环境友好并且具有连续大孔隙的特殊结构混凝土材料。经国内外学者多年研究及实际现工程应用，多孔质生态混凝土研究已取得一定成果，但尚不完善成熟。

本文研究多孔质生态混凝土的制备及其部分性能指标，以期为多孔质生态混凝土的工程应用提供进一步的技术支撑。

1 多孔质生态混凝土的制备

1.1 原材料

水泥：采用中联产P.O 42.5级普通硅酸盐水泥；

粗骨料：碎石，采用间断级配碎石骨料，其基本物理性能参数见表1。

表1 粗骨料的基本物理性能

砂：采用天然河砂，细度模数Mx=2.9；

外加剂：采用市售减水剂进行复配而得，另含碳酸钙、硅石粉、无机盐等组分；

水：采用自来水。

1.2 配合比

本文试验研究采用的多孔质生态混凝土配合比如表2所示，选用的水灰比区间为0.37～0.43，试验采用5～20碎石级配，并且配合比设计考虑水灰比时，“水”为水与外加剂的质量总和。

表2 试验配合比

1.3 试件制作与成型

多孔质生态混凝土对浆体的性能要求较高，浆体需均匀包裹骨料，同时避免出现水泥浆体向下流淌现象；一旦堵塞下部孔隙，非连续孔隙会直接影响其透水性能。本文采用如下搅拌工艺[2]，搅拌流程如图1所示。

从搅拌机出料后，多孔质生态混凝土与空气直接接触，材料内水分散失很快，需尽快将混凝土浇筑成型，本文采用如图2所示的人工插捣法进行试件浇筑振捣。

试件制作完成后，需表面覆盖塑料薄膜，室内静置24h后方可拆模具，放入标准养护室，根据试验的要求养护至试验开始。

图1 多孔质生态混凝土搅拌流程图

图2 捣棒插捣成型

2 多孔质生态混凝土孔隙率和抗压强度的影响因素分析

2.1 水灰比对混凝土孔隙率和抗压强度的影响

水灰比作为多孔混凝土配合比设计的一个重要参数直接影响着浆体的流动性，决定着水泥浆体能否有效包裹骨料而不流淌，影响多孔质生态混。凝土的孔隙率和强度。

由图3（a）可以看出，多孔质生态混凝土的孔隙率随着水灰。比增大而逐渐降低，两者呈现负相关性。水灰比增大，浆体可以更多的填充骨料之。间的孔隙，从而直接降低多孔质生态混凝土的孔隙率。

图3水灰比对多孔质生态混凝土孔隙率和抗压强度的影响

图3 （b）中，多孔质生态混凝土7d和28d的强度都是随着水灰比先增大后减小变化。多孔质生态混。凝土的抗压强度与水灰比之间的关系并不适用保罗米公式，不同于普通混凝土为提高强度而需要降低其水灰比的情况[3-4]。

水灰比较低时，水泥浆体可能较为干硬，这样没有充分水化的水泥性能并不能完全。发挥出来，水泥更多的只作为填充材料，并且流动性不够的水泥浆。体也不能较好地包裹骨料。

水灰比逐渐增大时，骨料之间的浆体粘结层厚度增加，同时浆体的性能也释放出来。，此时的多孔质生态混凝土的强度也较高。

如果水灰比过大，虽然多孔质生态混凝。土的孔隙率降低了，但是其抗压强度并未增加，此时多孔质生态混凝土的强度主要受其水泥浆体性能控制，硬化水泥浆体中的毛细孔隙大量增加，水泥浆体粘结层的强度大大降低，所以多孔质生态混凝土的孔隙率降低了，但其强度并没有增加。

2.2 粗骨料级配对混凝土孔隙率和抗压强度的影响

项目制备得到的多孔质生态混凝土内细骨料含量很少，依靠水泥浆体包裹连接粗骨料，粗骨料之间相互粘合为整体，形成类似于沙琪玛的多孔结构。因此，粗骨料级配也是决定多孔质生态混凝土孔隙率与强度的关键因素之一[5]。

图4粗骨料级配对多孔质生态混凝土孔隙率与抗压强度的影响

图4 中，粗骨料级配粒径的增加，孔隙率也随即变大，但其抗压强度却随着粗骨料粒径的增大而降低。随着粗骨料粒径增大，骨料之间的硬化水泥浆体大大减少，孔隙率变大，抗压强度大幅度下降。因此可以根据多孔质生态混凝土不同的使用要求来选择合适级配的粗骨料进行制备。

3 结论

通过开展对多孔质生态混凝土的制备与基本性能研究，一定程度上丰富了多孔质生态混凝土的基础性研究内容。

在工程应用的过程中可以根据多孔质生态混凝土不同的使用部位、要求的技术指标特点，在配置时合理选择水灰比和粗骨料的级配，保证孔隙率和抗压强度，制备出符合要求的多孔质生态混凝土。

[1]保兴.海绵城市 （LID）的内涵、途径与展望[J].给水排水，2015，41（3）：1-7.

[2]徐阳.多孔生态混凝土细观层次数值模拟研究[D].苏州：江苏大学，2016.

[3]刘海峰.环境友好型植物生长多孔混凝土的研究与应用[D].南京：东南大学，2004.

[4]刘小康.植物生长型多孔混凝土的制备、性能与抗冻性研究[D].南京：东南大学，2006

[5]刘小康，高建明，吉伯海.粗集料级配对多孔混凝土性能的影响研究[J].混凝土与水泥制品，2005，（5）：10-13.

Study on Preparation and Basic Properties of Porous Eco-concrete

As a new type of engineering material,porous eco-concrete has been increasingly stressed and studied by scholars at home and abroad.This project adopts special preparation and molding techniques to produce porous eco-concrete,and studies the impact of water-cement ratio and coarse aggregate on the porosity and compressive strength of porous eco-concrete.The results show that water-cement ratio and coarse aggregate gradation have great influence on porosity and compressive strength of porous eco-concrete.

porous eco-concrete;water-cement ratio;coarse aggregate;porosity;compressive strength

TU528

A

1671-9107（2017）12-0056-03

10.3969 ／j.issn.1671-9107.2017.12.56

2017-09-26

薛冬杰（1988-），男，江苏南通人，研究生，工程师，主要从事绿色建筑研究与工程管理工作。

责任编辑：孙苏，李红