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              再生骨料透水混凝土性能及改性研究

              來源: 樹人論文網 發表時間:2022-06-22
              簡要:摘要:作為一種全新的建筑材料,再生骨料透水混凝土不僅具備較強的綠色性能和經濟性能優勢,還具備顯著的環境優勢和效益。再生骨料透水混凝土的社會效益和經濟特點較為顯著,是今后

                摘要:作為一種全新的建筑材料,再生骨料透水混凝土不僅具備較強的綠色性能和經濟性能優勢,還具備顯著的環境優勢和效益。再生骨料透水混凝土的社會效益和經濟特點較為顯著,是今后混凝土行業乃至建筑施工行業實現長遠發展的重要施工材料?;诖?,該文將以再生骨料透水混凝土性能為基礎展開詳細研究,全面分析材料應用現狀,并對其相關改性問題展開詳細論述,希望對再生骨料材料的實際應用提供有效幫助。

                關鍵詞:再生骨料 透水混凝土 性能特點 施工材料

                與普通混凝土相比,透水混凝土的透水性效果顯著,有著較高孔隙率,在合理應用的過程中可有效緩解城市排水系統壓力,減小地表徑流,是一種特點顯著的環境友好型新材料,近年來在建筑行業和土木工程行業均得到了較大發展。研究表明,在建筑行業中每年都會出現大量建筑垃圾,且這些建筑垃圾和廢料呈現出逐年增長態勢。在此背景下加強再生骨料透水混凝土材料的應用就尤為必要,其不僅能有效緩解垃圾存儲問題,還能有效實現對自然資源的保護,是提升社會整體效益的重要手段。此背景下,該文將著重論述再生骨料透水混凝土性能與改性問題,著重研究和探討現有材料問題與應用特點,為材料行業健康發展提供參考價值。

                1 再生骨料透水混凝土概述

                所謂再生骨料透水混凝土主要是一種輕質透水混凝土,由水泥、外加劑、水和骨料組成[1]。此前,制備透水混凝土已經有了基礎理論研究,而再生骨料主要是對透水混凝土中的部分骨料予以替換,在合理配比分析過程中,實現對再生骨料的分級和清洗,將其融合于混凝土材料后,進一步提升再生骨料透水混凝土抗壓性能和透水強度。在某種程度而言,對再生骨料透水混凝土的強度和耐久度進行研究,探索再生骨料透水混凝土技術手段對于社會材料領域健康發展有著深遠影響。

                當前傳統路面建設中主要材料為瀝青混凝土、水泥混凝土等,雖然這類材料的整體強度較高,但透水效果并不樂觀,所以城市降雨量一旦增加,排水系統很可能受到嚴重影響,形成的路面大量積水很可能造成群眾生產生活受阻[2]。作為透水性路面的重要組成材料,再生骨料透水混凝土的透水性效果顯著,其材料在混凝土中增加了很多表面粗糙且孔隙率較大的特殊材料,透水性效果顯著,可發揮良好滲水能力,對于城市中路面排水不暢問題有著重要影響。同時這類材料的也應用還能有效降低城市環境溫度,在增加空氣適度的基礎上改善城市現有生態環境,是城市熱島效應得以緩解的重要手段。

                2 再生骨料透水混凝土的性能特點

                2.1 再生骨料透水混凝土的抗壓性

                在再生骨料透水混凝土抗壓強度中,影響最為深遠的因素之一就是水灰比。如果水灰比例控制在合理范圍內,其材料抗壓強度也將隨著水灰比的增加出現變動?;谒冶葧λ酀{稠度產生直接影響,因此如果水灰比過大,水泥漿體中的粘結材料也會受到顯著影響,出現粘稠度降低,這也意味著骨料包裹后的水泥漿體會發生改變,甚至出現硬化后再生骨料透水混凝土抗壓強度下降問題。反之,如果水灰比過小,水泥漿很難實現對骨料的全面包裹,此種情況也會造成骨料粘結性下降問題,不利于混凝土材料抗壓強度的提升[3]。同時,再生骨料透水混凝體強度在再生骨料摻量增加過程中,很可能出現先增加后降低的情況。由于再生骨料的表面存在較強的粗糙度特點,因此在骨料摻入量小于30%后,可能實現和天然骨料的有效融合,此情況下骨料的摩擦力和穩定性將得到顯著提升,是材料抗壓強度提升的重要基礎。但再生骨料的摻量增加到50%后,骨料表面會出現明顯的裂縫問題,長期受到荷載影響很可能發生邊界膨脹,甚至引發其他材料損傷問題。為避免此類情況的發生,在天然骨料中也要適當添加一定比例的再生骨料,只有這樣才能在界面粘結力不斷提升的背景下,實現再生骨料透水混凝土抗壓強度的穩定提升[4]。單一粒徑范圍的集料可以在專業技術操作后轉變為透水混凝土,這也意味著抗壓強度會根據透水混凝土粒徑變化出現明顯改變。所以,當再生骨料粒徑出現變化后,骨料的接觸面積就會逐漸減少,引發透水混凝土遮擋阻力降低,此種情況也會對混凝土抗壓強度造成嚴重影響。

                2.2 再生骨料透水混凝土的透水性

                首先,在再生骨料透水混凝土內部結構中,水灰比會直接對材料結構產生影響。如果水灰比增加,水泥漿很可能出現流動性增加問題,甚至重力作用和影響下,透水混凝土的內部結構受到干擾,水泥漿直接在孔隙中進行流動,作用混凝土底部結構,這樣當水泥漿完成硬化要求后就會造成滲透性明顯下降問題。而水灰比較小情況下,過于粘稠的水泥漿也無法在混凝土材料中完成滲透,無法滿足再生骨料透水混凝土的透水要求。其次,再生骨料粒徑也會對透水性產生直接影響,換言之,骨料粒徑越大意味著混凝土透水性特點越顯著。這是因為大粒徑再生骨料之間的骨料顆粒較大,因此材料接觸點和接觸面積有限,增加了相鄰骨料之間的孔隙。此外,透水混凝土材料中存在大量孔隙結構,所以混凝土中集料的粘結面積較低也使得混凝土水分流通率得到明顯提升。最后,再生骨料透水混凝土中應用粉煤灰和硅粉等材料的填充效果顯著[5]。在材料填充過程中,這類材料的應用可以有效降低孔隙大小和數量,這就要求施工人才在尊重透水性能標準和要求的基礎上合理控制填充量,避免滲透系數受到負面影響。

                3 再生骨料強化方法概述

                當前常見的高品質再生育骨料高品質方法分為機械研磨法和濕處理法。無論是對水泥層表面裂縫進行去除還是填補,都可以實現對再生骨料強度提升和吸水率的降低要求。

                3.1 機械研磨

                在對機械研磨法進行應用過程中,可以采用選擇性研磨法和空氣加熱研磨法,這些手段的應用都能在不同程度上實現再生骨料品質的優化,此外,這種物理手段的應用可以有效去除天然骨料的表面雜質,當水泥漿體整體質量得到優化后,其骨料強度必然得到顯著提升,優勢性能較為顯著。

                3.2 濕處理法

                當前,對再生骨料強度進行提升期間,濕處理法也是常見的手段之一。所謂濕處理法指的就是對再生育骨料進行浸泡,或者直接在表面進行對應試劑涂抹,通過此種方式實現對再生骨料表面裂縫和孔隙的填補。此外,在化學手段影響下,試劑中材料可以更直接的和骨料膠結層產生反應,這對于骨料表面漿體層的去除也有著十分重要的影響。目前應用率較高的化學漿液主要有純水泥漿、有機硅防水劑和聚合物乳液等等。

                3.3 碳化反應

                通過對混凝土碳化反應研究可知,二氧化碳對于再生骨料力學性能的提升有著重要幫助。純度極高的二氧化碳在對再生骨料進行養護過程中,可以獲取碳化程度不相同的再生粗骨料。且實驗證明,養護時間越長,骨料碳化效果越高,這對于骨料整體強度提升也有著十分顯著的積極影響。相關學者發現,經過碳化處理后的再生骨料可以顯著提升骨料表面密度,降低骨料整體吸水率,這也可以幫助再生骨料實現自身性能的優化,最大程度接近天然骨料的材料標準與要求。

                3.4 超聲波洗滌

                除了可以在工作中應用上述方法之外,在對骨料預處理過程中采用的清洗方法往往也會直接對再生骨料的強度產生影響,和其他手段相比,超聲波洗滌法應用期間的經濟效益更為顯著,是一種高效的清洗手段。

                4 再生骨料透水混凝土改性研究

                4.1 再生骨料粒徑改性

                通過上文研究可知,再生骨料粒徑越小意味著透水混凝土孔隙越小,能保證分布的均勻性,特別是骨料和混凝土接觸面積的增加,使得水的粘滯阻力增加,不利于水傳輸效率的提升。此外,基于粒徑增大孔數增加,所以骨料之間的接觸面積必然有所下降,這些問題的出現也會造成透水混凝土強度降低。所以,目標孔隙度增加和再生骨料粒徑提升都會造成混凝土透水性能增加,透水混凝土強度在此背景下必然會出現降低情況。作為材料施工人員,在對透水混凝土進行配置期間,更需要加強對透水性能和材料強度因素的分析,只有在全面考慮兩方面因素的背景下才能有效發揮出再生骨料透水混凝土的優勢特點。

                4.2 膠結層水泥用量改性

                與水灰比相同,在不增加粘結點基礎上,利用表面積的控制,實現對水泥漿厚度和接觸面積增加的方式實現透水混凝土強度的提升要求。再生骨料強度要求較高,但水泥膠凝劑的強度要求相對較低,此背景下使得骨料和水泥漿體界面的連接位置強度有限,抗壓能力不佳,因此在二者交界界面發生強力外力干預,很可能受到嚴重影響,甚至對整體結構造成破壞[6]。這就要求施工人員在操作期間通過對粘結點粘結強度的提升,實現界面過渡能力的提升,只有這樣才能實現透水混凝土強度的增加。

                4.3 再生骨料取代率改性

                通過上文研究可知,再生骨料的增加會對透水混凝土孔隙度造成先減小后增加的影響。所以再生骨料置換率達到百分之四十以上后,透水混凝土的孔隙率也將明顯降低。同時,基于再生骨料用量的提升,混凝土的滲透系數也將發生先減小后增加的情況。再生骨料的增加可以有效提升混凝土中的孔隙率,換言之,混凝土結構的滲透效果將不斷提升,當施工人員及時進行再生骨料置換后,混凝土的抗壓能力將得到顯著提升,這也意味著合理、科學的材料取代率可以進一步提升再生骨料透水混凝土強度,是保證材料滲透性平衡發展的重要基礎[7]。

                5 再生骨料透水混凝土材料的問題和發展方向

                第一,相關學者研究發現,基于再生粗骨料替代率增加,再生骨料透水混凝土強度、密度、劈裂抗拉強度等系數均出現下降趨勢,所以材料的透水性能和表面耐磨性將不斷提升。第二,雖然近年來對再生骨料透水混凝土研究范圍不斷增加,但觀點仍然沒有得到統一,需要進一步加強對研究和理論的優化。再生骨料透水混凝土的強度偏低問題很可能影響材料發展和推廣,這就要求工作人員在材料應用期間盡可能選擇粒徑較小的骨料或是在骨料中摻加多種骨料,利用不同外加劑進行水泥替代,從而實現骨料整體抗壓能力和透水性效果的提升。第三,目前材料領域中對再生骨料透水混凝土的耐久性、熱傳導性能研究仍然比較少,因此在后續工作中需要相關人員加強對再生骨料物理特性的研究。

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