摘要：多孔混凝土由于具有降噪和排水的双重性能，目前已越来越受到道路工作者重视，作为具有承载能力的路面材料，其强度性能是一个极为重要的技术性能指标。本文以多孔混凝土抗压破坏行为为研究对象，对其破坏机理进行分析，并在破坏机理研究的基础上，进行多孔混凝土改性研究。
关键词：多孔混凝土；破坏机理；改性研究
一、多孔混凝土概述
多孔混凝土是一种具有连续空隙结构的混凝土，其透水性和透气性优良，连续空隙可作为生物栖息繁衍的空间，是一种环境负荷减少型的混凝土。其不用骨料，且内部均匀分布着大量微小气泡的轻质混凝土。孔隙率高达60%以上，多孔混凝土质轻，其表观密度不超过1000kg/m3，通常在300～800kg/m3之间；保温性能优良，导热系数随其表观度降低而减小，一般为0.09～0.17W/m.k；可加工性好，可锯、可刨、可钉、可钻，并可用胶粘剂粘结。
二、主要原材料与试验方法
1、主要原材料。①水泥：PO42.5级水泥。②集料：按普通混凝土用砂石标准进行选取，所选集料粒径5～10mm。③水：自来水。
2、试验方法及检测设备。①微观分析采用TM3030台式扫描电镜进行微观形貌分析。②多孔混凝土性能测试方法：依照DB11/T775-2010《透水混凝土路面技术规程》进行混凝土强度、透水系数及孔隙率的测定。③试块成型时采用端面为40mm×40mm的压块进行压实处理，拌合物分3次装入试模，且每次填入拌合物后使用压块沿顺时针方向捣压15次。
三、试验与讨论
1、多孔混凝土破坏机理分析与研究。首先采用普通混凝土一次性投料拌和方法（同F1法），进行多孔混凝土抗压试验试块制作，水胶比为0.3，各种材料具体用量同表1中A1试验组。
通过试验可发现多孔混凝土的抗压破坏较普通混凝土的抗压破坏存在着明显的不同，首先多孔混凝土破坏断面多呈现集料表面水泥浆脱落性破坏，很少呈现普通混凝土抗压所表现出来的集料破坏；而且多孔混凝土破坏后试块完整性难以保持，破坏后即失去完整性。此外，胶凝材料破坏情况下界面过渡层含有大量钙矾石及氢氧化钙结晶，界面过渡层密实性极差；而集料破坏情况下界面过渡层水化产物则以水化硅酸钙为主，胶凝材料水化产物与集料黏结紧密。根据界面过渡层理论，这些大量存在的钙矾石与氢氧化钙结晶严重降低水泥浆体与集料的黏结性，从而导致多孔混凝土强度严重下降。因此，有效降低钙矾石与氢氧化钙结晶的产生，即有效改善界面过渡层，从而可提高多孔混凝土强度。
2、改性方法研究。通过以上分析可知，多孔混凝土力学性能低于普通混凝土除自身多孔原因外，还与普通拌和方法下多孔混凝土中界面过渡层的性质存在着一定关系，即现有多孔混凝土制备多以一次投料或多次投料进行拌和而生产，拌和过程中加水也多以直接法进行加水，此种加水方法不但造成加水处集料表面水泥浆冲刷，而且也造成集料表面水泥浆水胶比过大，直接导致集料表面形成过厚的界面过渡层，使集料表面与胶凝材料黏结处形成大量的钙矾石与氢氧化钙结晶，最终导致多孔混凝土在受到压力作用时，断裂面形成大量的水泥浆脱落，而使多孔混凝土强度极大降低，所以，本文在已研究的多孔混凝土比表面积配合比设计方法基础上，提出一种界面优化型多孔混凝土拌合方法（如图1）。
其中，有效用水1为所用集料吸水率与所用骨料质量的乘积；有效用水2、有效用水3、有效用水4、有效用水5分别为减去有效用水1余下用水的1/4、1/2、9/40、1/40。胶凝材料1为普通胶凝材料或集料表面改性胶凝材料，胶凝材料总用量的（2%～5%），如硅灰等；胶凝材料2、胶凝材料3及胶凝材料4为普通或部分改性胶凝材料，如水泥或水泥与其他矿物细掺料的混合物，加入量依次分别为余下普通胶凝材料的1/4、1/2、1/4。其中，胶凝材料4在特殊情况下，可为一种或多种表面改性胶凝材料。
3、改性后混凝土力学性能研究与包裹层微观性能分析。首先采用比表面积配合比计算方法进行胶凝材料用量计算，根据界面过渡层理论，本研究将硅灰包裹厚度设计为0.01、0.02、0.03mm进行硅灰取代量计算。根据不同拌和方法及不同水泥浆包裹厚度，共计安排试验7组。根据实际测量可知，所用集料吸水率为2.32%，所以有效用水1取值为37.1g。多孔混凝土配合比，抗压强度，透水率孔隙率如表1所示。
拌和方法F1为普通混凝土一次性投料拌和方法，拌和方法F2为为分次均匀喷淋加水及均匀筛入胶凝材料的拌和方法，拌和方法F3与F2基本相似，但将分步拌和改为持续喷淋，同时均匀筛入胶凝材料的连续拌和方法。
通过分析表1中A1与A3试验，在以同样的配合比进行多孔混凝土拌和时，本研究所提出的拌和方法拌和的混凝土较普通方法强度提高19%，同时通过采用本文所提出的方法混凝土界面过渡层得到了一定改善。此外，采用合适的拌和方法可有效提高多孔混凝土的力学性能，并且通过对比A7、A3试验组，可发现基准拌和方法为图1所示方法时，采用连续拌和方法所得到的多孔混凝土的强度值提高幅度更加明显，较普通拌和方法可提高69%，同时界面过度层与集料的黏结更加紧密；通过对比A3～A6试验可发现，当胶凝材料1选用矿物掺合料时，随着矿物外掺合料取代率的增加，多孔混凝土的力学性能也随之增加，而且界面过渡层也得到了逐步改善；对比A2与A3试验可发现，当普通拌和方法得到的多孔混凝土强度等级与本研究所提出的界面优化型拌和方法达到同一等级时，普通拌和方法较本研究所述的方法多使用28.2%的水泥，同时多孔混凝土的透水系数与孔隙率也出现了较大的下降。
四、结语
多孔混凝土采用一次性投料方法进行拌和时，集料表面极易产生过厚的界面过渡层，并且这种富含钙矾石等结晶的界面过渡层，降低了多孔混凝土的抗压强度。本研究所提出的界面优化型拌和方法有效的提高了多孔混凝土的抗压强度，在不采用增强材料的情况下，新方法较传统方法抗压强度值提高了约19%。并采用连续拌和并加入一定量增强材料的条件下，强度增加值高达69%，而且当强度等级相近时可有效降低胶凝材料用量。
参考文献
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论文作者:万超
论文发表刊物:《知识-力量》4中
论文发表时间:2018/9/18