陶粒多孔混凝土的抗凍性能研究

張騰飛

河南正陽建設(shè)工程集團(tuán)有限公司（450000）

0 前言

近年來，國內(nèi)一些科研機(jī)構(gòu)和院校圍繞多孔混凝土開展了很多研究工作[1]。劉宇[2]運(yùn)用再生骨料制備多孔混凝土，取得了較好的試驗(yàn)效果；鄭木蓮[3-4]等研究了多孔混凝土的物理力學(xué)性能和路面性能，取得了豐富的科研成果；石云興[5-8]等人深入研究了多孔混凝土的性能、制備原理和測試方法等，制備的多孔混凝土的抗折強(qiáng)度達(dá)到8.4 MPa，28 d抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到44.8 MPa，抗凍等級達(dá)到D200。

在建筑項(xiàng)目工程中，多孔混凝土路面已被大量采用，如北京奧運(yùn)會工程中多孔混凝土路面超過10萬m2，上海世博會建設(shè)工程設(shè)計(jì)多孔混凝土路面超過10萬m2，西安大明宮工程的公園和景觀工程采用多孔混凝土路面超過30萬m2，西安世界花卉博覽會景觀工程采用多孔混凝土路面超過20萬m2等。

多孔混凝土的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境為直接暴露于空氣或水中，其性能受到外界環(huán)境因素和自身因素的影響。為滿足實(shí)際工程應(yīng)用，多孔混凝土不僅需要有足夠的孔隙率和強(qiáng)度，而且需要具備一定的耐久性。因此，本次試驗(yàn)對不同渣土陶粒摻量（0%、10%、30%、50%）對多孔混凝土抗凍性能的影響展開了研究。

1 試驗(yàn)

多孔混凝土質(zhì)量損失率隨凍融循環(huán)次數(shù)的變化如圖1所示：凍融循環(huán)20次時，各組試件質(zhì)量損失都很小；凍融循環(huán)30次時，各組試件均有不同程度的質(zhì)量損失，但摻入50%渣土陶粒的試件質(zhì)量損失率最大（2.2%）；凍融循環(huán)50次時，摻入50%渣土陶粒的試件質(zhì)量損失率為17.4%，其余各組試件的質(zhì)量損失率均小于5%。

由試驗(yàn)結(jié)果可知：凍融循環(huán)20次時，各組試件質(zhì)量損失都很小，這可能是由于凍融初期各組試件脫落少，同時試驗(yàn)過程中試件吸收了水分，損失的質(zhì)量被水補(bǔ)充所導(dǎo)致；凍融循環(huán)30次時，各組試件均有不同程度的質(zhì)量損失，但摻入50%渣土陶粒的試件質(zhì)量損失率最大（2.2%），凍融循環(huán)50次時，摻入50%渣土陶粒的試件出現(xiàn)凍融破壞，這可能是由于隨著凍融次數(shù)的增加，骨料間連通孔和水泥漿體內(nèi)毛細(xì)孔內(nèi)部水的凍融膨脹力導(dǎo)致骨料與漿體間裂縫增多、粘結(jié)力變差，進(jìn)而導(dǎo)致漿體和骨料脫落；隨著陶粒摻量的增加，骨料間連通孔數(shù)量增多，水的凍融膨脹力變大；同時說明摻入50%渣土陶粒試件的抗凍性能較差。

圖1 抗凍性能

經(jīng)過50次凍融循環(huán)后，未摻入及摻入50%渣土陶粒試件與抗凍試驗(yàn)開始時的狀態(tài)對照如圖2所示。

此時對各組試件的立方體抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測試，測試結(jié)果如圖3所示。摻入50%渣土陶粒的試件損壞嚴(yán)重，不測試其抗壓強(qiáng)度。由圖3可以看出，當(dāng)陶粒摻量為0%、10%、30%時，50次凍融循環(huán)后多孔混凝土試件的抗壓強(qiáng)度折損率分別為36.0%、45.3%和51.4%。

圖2 抗凍試驗(yàn)結(jié)束后試件狀態(tài)對照

圖3 抗凍試驗(yàn)結(jié)束時抗壓強(qiáng)度對比

由試驗(yàn)結(jié)果可知：凍融循環(huán)次數(shù)一定，試件的強(qiáng)度損失率隨陶粒摻量的增加呈增大趨勢，說明試件的粘結(jié)強(qiáng)度變?nèi)酰饾u變得松散，這可能是由于陶粒摻量增大使得連通孔數(shù)量增多、孔徑變大，連通孔內(nèi)水的凍融膨脹破壞力增大，造成多孔混凝土內(nèi)部裂紋增多所導(dǎo)致；但渣土陶粒摻量為30%時，制備的多孔混凝土50次凍融循環(huán)后抗壓強(qiáng)度為5.6 MPa，能夠應(yīng)用于我國大部分冬季氣溫不太低的地區(qū)，作邊坡維護(hù)、透水路面使用。

2 結(jié)論

當(dāng)多孔混凝土的水灰比為0.31、骨料粒徑為10～15 mm時，隨著渣土陶粒摻量（0%、10%、30%、50%）的增加，多孔混凝土的抗凍性能逐漸變差，當(dāng)渣土陶粒摻量為30%時，28 d抗壓強(qiáng)度達(dá)到11.6 MPa，50次凍融后抗壓強(qiáng)度仍有5.6 MPa，表明該摻量下的陶粒多孔混凝土具有較高的抗凍性能，能夠應(yīng)用于我國大部分冬季氣溫不太低的地區(qū)，作邊坡維護(hù)、透水路面使用。