摘 要:采用環氧樹脂作為透水性混凝土的改性劑, 對改性的透水性混凝土的強度、孔隙率及透水系數等指標進行了試驗分析, 結果表明摻加環氧樹脂對透水性混凝土性能的改進具有明顯的作用。
關鍵詞:透水性混凝土 環氧樹脂 改性 抗壓強度
1 引言
與傳統的混凝土相比透水性混凝土最大的特點是具有15 % ～30 %的連通孔隙而具有透氣性和透水性, 它可減少交通噪音, 對調節城市空氣的溫度和濕度、維持地下土壤的水位和生態平衡具有重要作用。上世紀九十年代以來, 國內對透水性混凝土雖進行了研究, 但由于其抗壓強度較低, 加上人們的認識還有限, 以及工程地基狀況、施工方法等原因, 到目前為止尚未達到實際應用的程度。因此, 對透水性混凝土的研究和開發一直受到國內外工程界的高度重視。
2 結構特點
透水性混凝土是由水、水泥、粗骨料組成的, 采用單粒級粗骨料作為骨架, 以水泥凈漿或加入少量細骨料的砂漿薄層包裹在粗骨料顆粒的表面而形成多孔膠結結構, 孔徑大多超過1 mm, 因此具有良好的透水性和透氣性, 同時還能吸收噪音, 減輕環境污染[ 1 ]。
3 材料與試驗
3.1 材料
(1) 水泥為P.0 42.5R水泥。
(2) 粉煤灰為電廠Ⅰ級粉煤灰, 成分見表1, 性能分析見表2。用球磨機粉磨45 min后, 密度為2.43g/ cm3 , 比表面積為342.89 m2 /kg。
(3) 碎石為碎石場生產的16 ～20 mm、10 ～20mm的單粒級碎石。
(4) 樹脂為環氧樹脂, 稀釋劑為丙酮, 固化劑為環氧樹脂固化劑( JA - 1) , 粉煤灰激發劑為酸性激發劑x。
3.2 配比設計[ 2 ] , [ 3 ]
(1) 材料。采用環氧樹脂作為改性劑, 對單一粗徑骨料, 通過水泥、粉煤灰等膠凝材料粘結而形成的多孔混凝土進行改性, 以改善粘結界面, 達到增大混凝土強度及改善混凝土性能的目的。
(2) 水灰比。研究表明, 在保證最佳用水量的情況下, 多孔混凝土的強度在一定范圍內隨著水泥用量的增加而增長。水灰比過大、過小, 即水泥漿太稀、太稠, 都不能均勻包裹粗骨料表面而影響強度。太稀漿液, 還下淌混凝土底部, 阻塞孔隙連通[ 2 ] , 一般合適的水灰比介于0.25～0.40之間。
(3) 灰骨比。增大灰骨比, 可有效提高多孔混凝土的強度, 但減弱透水性。因此, 在保持合理透水性的前提下, 盡可能提高水泥用量, 合適的灰骨比按重量計一般在1 /4～1 /6之間。
3.3 試驗操作
先將全部骨料及1 /3的水加入攪拌機中預拌, 再加入水泥、粉煤灰及環氧樹脂溶液和水進行攪拌, 這樣的投料順序和攪拌程序可以使骨料表面形成均勻厚度的水泥漿層, 以保證混凝土的強度和透水性。試驗采用的配比見表3。
4 結果與分析
4.1 結果
孔隙率與強度試驗結果見表4。
4.2 分析
抗壓強度與孔隙率關系見圖1。
從圖1 ( a) 可以看出, 膠凝材料用量不變, 水膠比在較高水平(大于0.38) 變化下與在較低水平(小于0.38) 變化下, 孔隙率與抗壓強度的關系存在明顯差異。比較圖1 ( a) 與圖1 ( b) 可以看出: ①膠凝材料用量對孔隙率的影響比水膠比對孔隙率的影響更顯著; ②水膠比不變的情況下, 抗壓強度與膠凝材料用量變化導致的孔隙率變化近似線性反比關系。
4.3 環氧樹脂的影響
結合表3、表4可以看出:
(1) 摻加環氧樹脂, 增強了膠凝材料與骨料之間的粘結強度及增加了粘結點的數目, 使得混凝土的強度有所提高, 但透水系數有一定程度的降低;
(2) 隨著環氧樹脂摻量的增加, 28 天抗壓強度呈線性增長, 透水系數呈線性下降趨勢。因此, 環氧樹脂摻量應控制在一定范圍, 一般宜為膠凝材料總量的3 % ～5 %;
(3) 隨著環氧樹脂摻量的增加, 混凝土的孔隙率呈下降趨勢, 說明環氧樹脂對于填充混凝土內部的小孔隙具有明顯的作用。
5 結論
(1) 摻入環氧樹脂可以明顯改善透水性混凝土的粘結界面, 使透水性混凝土的強度明顯提高。
(2) 隨著環氧樹脂摻量的加大, 透水性混凝土的孔隙率呈線性下降, 所以應控制環氧樹脂的摻量,一般宜為膠凝材料總量的3 % ～5 %。
(3) 作為改性劑加入的環氧樹脂, 其配制黏度在0.2～0.5 MPa·S為宜。
參考文獻:
[1] 孟宏睿. 無砂透水混凝土的試驗研究. 混凝土與水泥制品, 2004,(10) : 43 - 44.
[2] 孟宏睿. 透水性混凝土配合比正交設計方法. 陜西工學院學報, 2004,(6) : 31 - 34.
[3] 蔣正武, 孫振平, 王培銘. 若干因素對多孔透水混凝土性能的影響.建筑材料學報, 2005, (10) : 515 - 517.
