多孔混凝土的力学性能试验研究

杨喆 李鹏 尹凤杰 李海超 毛鹏超

摘 要

本文采用粒径范围为5-10mm的碎石制备多孔混凝土，通过控制水灰比和目标孔隙率来进行配合比设计，测试不同水灰比、目标孔隙率下多孔混凝土的力学性能和实测孔隙率，分析其变化规律及作用机理。

关键词

多孔混凝土;水灰比;孔隙率;力学性能

中图分类号： TU528                     文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 08 . 55

0 引言

多孔混凝土也称为大孔混凝土或多孔贫混凝土，采用水泥、粗骨料、水、少部分细骨料（或无细骨料）拌合而成。凝结硬化后形成的多孔结构有较好的排水性、透气性，广泛应用于道路、堤坝等场所，还可以为生物提供栖息场所。国外在20世纪40年代时就开始进行了多孔混凝土的研究，国内虽然对于多孔混凝土的研究起步较晚，但已经获得了许多研究成果。

1 试验原材料及配比设计

1.1 原材料

水泥：采用强度等级为42.5的普通水泥;粗骨料：粒径为5-10mm的碎石;减水剂：聚羧酸高效减水剂;水：自来水。

1.2 配合比

本试验通过控制水灰比来控制多孔混凝土的孔隙率。经过前期试配试验后将目标孔隙率设定为10%、25%，水灰比分别为0.25、0.3、0.35、0.4，共计8组试件进行多孔混凝土的基本力学性能试验研究。各试验组配合比见表1。

2 试验结果分析

2.1 孔隙率对多孔混凝土基本力学性能的影响

本试验研究了孔隙率为10%和25%的多孔混凝土的强度，如图1、图2所示，孔隙率为10%的多孔混凝土在抗压、抗折强度上均优于25%的多孔混凝土。原因在于多孔混凝土主要依靠水泥和骨料之间的粘合力来抗压和抗折，而孔隙率越高，多孔混凝土内部结构越松散，各材料之间的黏结强度越弱，因此导致其抗压及抗折强度降低。通过数据对比发现孔隙率对抗压强度的影响程度要高于抗折强度，当混凝土用作抗压试件时更要特别注意孔隙率的影响。

2.2 水灰比对多孔混凝土基本力学性能的影响

如图1、图2所示，当孔隙率一定时，随水灰比的增大，多孔混凝土的抗压强度呈现逐渐增加趋势，由于本试验中未使用细骨料，全部由粗骨料替代，水胶比增大使各骨料之间的黏结能力增强，因此其抗压强度有所提高。而对于普通混凝土，由于水灰比增大，导致游离水增加，其蒸发后形成更多的孔隙，从而降低了混凝土的密实度。所以随着水灰比的增大，普通混凝土强度呈现降低的趋势。这也是多孔混凝土与普通混凝土的不同之处。孔隙率固定时，随水灰比的增大，多孔混凝土的抗折强度呈现出先增加后降低的趋势，在水灰比为0.35时抗折强度达到最大值，且孔隙率越小，抗折强度的优势越明显。由于水灰比为0.4的多孔混凝土试件抗压强度与水灰比为0.35的试验组的抗压强度相差不多，所以认为水灰比为0.35、孔隙率为10%的试验组为本试验条件下的最优配比。

2.3 目标孔隙率与实测孔隙率的比较

本文通过质量法测试多孔混凝土试件的孔隙率，试验结果见表2。可以看出多孔混凝土的实测孔隙率总体来说较为准确，但与目标孔隙率相比均偏大一些，查找相关文献后认为主要原因是水泥水化硬化会引起混凝土发生收缩，形成一些连通的缝隙，因而导致测得的多孔混凝土孔隙率会偏大。

3 结论

（1）多孔混凝土的抗压强度和抗折强度随孔隙率的增大而降低。

（2）多孔混凝土的抗压强度随水灰比的增大呈现增加的趋势，抗折强度在水灰比为0.35时存在峰值点。在本试验的条件下将水灰比为0.35的试验组定为多孔混凝土的最優配比。

（3）通过控制水灰比可以较好地控制多孔混凝土的孔隙率，但实测孔隙率由于混凝土发生收缩开裂而导致偏大。

参考文献

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