工程设计干硬性混凝土彩色透水路面砖的设计( 5.).docx

干硬性混凝土彩色透旱路面砖的设计张德成，张鸣，肖传明，张云飞，叶正茂，刘福田（济南大学材料学院，山东，济南250022）摘要：本文从发展绿色建材角度出发，经过运用粉煤灰取代部分水泥、水渣取代部分中粗砂 来优化原材料，根据干硬性混凝土机理设计彩色透旱路面砖的配合比，优化消费工艺，利用 实践消费设备进行试配调整工艺参数进步产品功能，建立了一条大量利用工业废渣的新途 径。关键词：彩色透旱路面砖；干硬性混凝土；配合比设计；消费工艺；水渣1、刖百透水性混凝土是一种有利于生态和环保的混凝土。它有利于地表水的渗入， 进步地表的透气、透水性，具有调理城市地表温度和湿度、减轻市政排水设备负 担等优点。彩色透旱路面砖是透水性混凝土典型运用制品之一，以其丰姿多彩的 魅力，已越来越遭到人们的喜爱。彩色透旱路面砖既满足古代人对保持生态和环 保的愿望，也满足古代都市对颜色和文明气息的渴求。可以说，彩色透旱路面砖 既具有内在的韵致，又具有美丽的表面，做到了适用性与欣赏性并重。因此，它 必将引领新一代新型路面材料的潮流。彩色透旱路面砖不只可用于人行道、广场、园林、厂区和住宅小区的环境丑 化，还可用于停车场、车行道。它可以经过其多变的板块外形和不同颜色的组合 设计出独特的彩色路面。同时具有抗压强度高，耐磨性、耐冲击性、抗冻融性好 及经久耐用的特点。彩色透旱路面砖的研讨起步较晚，相关报道也寥寥无几。本 文利用粉煤灰取代部分水泥，降低成本的同时也符合可持续发展的要求。利用水 渣取代部分中粗砂添加路面砖的透水性。同时水渣具有一定的胶凝性，改善了水 泥与砂的界面结构（表现为强度的添加）。经过科学设计配合比，调整工艺参数, 设计出了低成本高功能的彩色透旱路面砖。2、原材料本研讨用次要原材料如下：粉煤灰：潍坊电厂一级灰；水渣：济钢水渣，细度模数为3.0；水泥：选用山东铝业集团消费水泥；砂：东营近郊产黄砂，细度模数为2和2. 6两种；石：东营近郊产，选用510mm石和小于5111nl的石屑；外加剂：蔡系高效减水剂；颜料：市售氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑、铭黄和铭绿。3、彩色透旱路面砖消费工艺及技术要点3.1 透旱路面砖的种类及机理按透水方式与结构特征,透水砖可分为正面透水型和侧面透水型两类。正面 透水型透水砖在实践运用中效果较为分明，除具有较好的物理力学功能和透水功 能外,还可制成彩色面层,丑化环境,消费成本也绝对较低。透水砖是由一定级配的集料、水泥、特种胶结剂和水等经特殊工艺制成的。 因选用的集料级配特殊，通常没有或很少有粒度2. 5mm以下的细集料，因此集料 骨架中含大量的孔隙，并且这些孔隙是连通的。假如有雨水时它们沿这些贯通“线 路”渗人地下。透水速度的快慢，即透水系数的大小次要取决于集料的级配及相 应的透水混凝土配合比。3. 2工艺流程彩色透旱路面砖消费工艺流程见图1。采用进口自动化消费设备，无需运用 脱模剂。按体积法上料。基层料铺平后铺面料，振动过程中冲压成型，然后送入 养护室内养护。图1彩色透旱路面砖消费工艺流程4. 3技术要点1）细砂面料配制面料层分细砂、中砂和暴露集料的面层等几种。本文运用细砂面料。面料的 配制，要满足如下几点：控制好胶骨比，比值太大，砖表面易产生裂痕，比值太小，则使面料层出 现不结实、不耐磨；普通胶骨比选0.290.2；面料水灰（胶）比应大于或等于基料水灰（胶）比，而又不粘模为好。假如面 料水灰（胶）比小于基料水灰（胶）比时，刚成型的彩色路面砖在保送过程中会产生 不规则的非贯穿性裂痕；颜料保管中应留意防潮、防湿，一旦开袋运用，应在短工夫内用完；不能 用完时仍密闭保存，发现结团，应过筛运用；颜料掺量越多，制品颜色就越深，这样即影响路面物理力学功能，又进步 了成本。应尽量采用淡色水泥或白水泥。水泥和砂石集料本色一定要波动，消费 同批彩色路面砖应运用同型号同一批水泥及同层同矿山集料。如选用合成氧化铁 颜料，普通着色层颜料掺量为水泥掺量的3%5%。配合比确定当前，加入颜料入搅拌机搅拌，先干拌10s20s,再加入1/2 的水搅拌10s左右，最后加入全部的水搅拌lmin-2mino面料层的消费要尽量 延长成型工夫，以免工夫过长，面料层失水过多和发生水化反应。2）基层的配制路面砖采用二次布料法，即分为面层和基层。基层是用水渣取代部分中粗砂 的粉煤灰干硬性混凝土，采用强迫式搅拌机搅拌。试配时要先测出砂、碎石的含 水率，然后在基准配比上调整砂石用量及用水量，调配出消费配合比，配合比的 设计可根据不同的砖型和不同的需求进行调配。配合比调整终了后输入计算机， 然后严厉、精确的计量。各种原料投入搅拌机当前，先干搅拌20s左右，然后加 入水搅拌lmin-2mino假如加入外加剂，则需求另外调整加料次序。粉煤灰混 凝土搅拌好后放入料仓，预备入模消费。基层的消费次要控制要点为：从空间结构来看，透水性路面砖是粗骨料颗粒与水泥石绞结而成的多孔结 构，水泥石与粗骨料界面粘结强度是最薄弱环节，所以应采用42.5MPa以上强度 水泥。水泥最佳用量以刚好包裹骨料表面构成均匀水泥浆为过度。以最小水泥用 量为准绳，过多水泥用量会添加成本、降低透水性。胶凝材料用量普通为230300kg/m3o骨料级配是控制透水性重要批标，级配不良时，堆积骨架中孔隙大，强度 低，反之强度高，透水性差。级配合理范围：>10mm, （0-10%）；>5mni , （95 40%）；<2. 5mni, （10-3）%o通常不要有2. 5mm以下的细骨料，以保证外部有大量 孔隙。砂、碎石中的含泥量1%,无机物含量<1%;控制好胶骨比，胶骨比的减小会增大透水性，但强度会降低；胶骨比增大 时，强度会增大，但透水性降低。普通胶骨比选0.290.2；对特定的某一骨料有一最佳水灰（胶）比。当W/C小于这一最佳值时，水泥 浆过于干稠，混凝土拌合物和易性太差，水泥浆体不能充分包裹骨料表面，不利 于进步透水砖强度；反之，W/C过大，水泥浆可能把透水孔隙部分或全部堵死， 既不利于透水，也不利于强度进步。最佳的W/C为0. 25-0.35。要求做到“手 抓成团，落地自散”；综合稠度、强度、表观密度确定的最优用水量，普通为80IZOkg/n?；为增大路面砖的透水性，需求人工制造连续孔，连续孔的构成机理是：在 半干硬性混合料中掺入引气剂，物料经成型、静停后，进行蒸汽养护。在蒸养的 过程中，混合料中引入的气泡产生体积收缩，使原来不相连通的气泡连为一体， 成为连续孔通道。可选用的引气剂有：松香热聚物、松香皂钠烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、环 氧乙烷与脂肪醇缩合物。具有缓凝特性的木质素磺酸盐因影响制品强度发展不宜 运用。功能较好的引气剂是松香类引气剂。3）养护刚成型的路面砖，应置于脱模托板上养护。室温下自然养护时，可将路面砖 放在养护窑内，并将门关闭以使粉煤灰混凝土在一定湿度条件下充分水化。延长 初始养护工夫，可将路面砖（放在托板上）送入保温窑内，在60c70C的蒸汽 养护下停留4-6小时。初始养护后，路面砖被运送室外，此时要留意浇水养护， 整个养护过程普通为28天。4、实验过程及结果评价4.1 彩色透水砖的力学分析除上述透旱路面砖设计要求外，本文利用一级粉煤灰等量取代水泥，水渣 070%取代砂子，次要是考虑到水渣颗粒较粗（细度模数为3. 0左右）取代部分砂 子（细度模数2. 6左右）可增大透水性，降低成本。而且水渣具有胶凝性，能加强 浆体与骨料间的粘结性。实验结果如表1。掺用1050%水渣代替中粗砂在混凝 土中运用均能满足强度要求，与不掺水渣混凝土相比，强度有所添加，水泥用量 略有降低。水渣取代砂超过50%后，强度开始下降。因此50%为最佳取代点。水泥P. 042. 5砂水渣石水粉煤灰引气剂 /万c28d抗压强度 (MPa)340613014421000135.827261306834.0552613549012336.2429184363682453630730735.92453683318442930表1路面砖配合比设计及28d抗压强度单位(kg)5. 2彩色透水语的力学分析取水渣50%取代中砂的彩色透旱路面砖的试块进行孔结构分析及透水功能实 验。总孔隙率4，连通孔隙率月及透水系数，的实验结果见表2。表2孔分析与透水性实验结果由表2可知，实验的路面砖连通孔占总孔隙的比率较大，透水功能较好。透 水系数满足相关高浸透性混凝土标准的要求。Po (%)Pi (%)Pi/ Po(%)T (mm/s)23.4020.185.93.35、运用前景分析彩色透旱路面砖的水泥用量较少，掺用粉煤灰和水渣等工业废渣,节约资源、 动力；不毁坏环境，更有利于环境；符合绿色混凝土的要求。透水性混凝土路面 破经济适用。与普通混凝土路面砖相比,透水性混凝土路面砖的制造费用较低。 用于透水、保水有特殊要求的场合，具有一定的竞争优势。可运用于下列范畴： 河道、高速公路、山体护坡；草坪底板；无土绿色植被种植(如屋顶绿化)；农田 水利等。6、小结本文对彩色透旱路面砖的机理进行、配合比设计要点、消费工艺、次要技术 目的、运用前景进行了阐述，经过用粉煤灰部分取代水泥、水渣部分取代中粗砂 配制出了低成本、高透水性的彩色透旱路面砖。这对工业废渣利用，发展绿色建 材是非常有益的探求。除了原材料和配合比外，消费设备的压实才能是影响干硬 性混凝土功能的重要要素。因此工业消费中应注重消费设备的选择以保证产质量 量。参考文献1王武祥.透水性混凝土路面砖的消费与运用J.混凝土与水泥制品，1998, (4):5456.2王武祥,新型建筑材料1995, (7),2730.3尹辉和，王辉.影响混凝土路面砖质量成绩的要素J.彩瓦与路和,2005, (2): 3435.4蒋亚清，王洪波，高建明.透水性混凝土路面砖J.建筑砌块与砌块建筑,2001, (1) : 15-16.5孟猛.新型彩色混凝土路面砖的运用前景J.混凝土,2002, (2):5254.6冯乃谦.新适用混凝土大全M ,北京:科学技术出版社,2005.