CN111721925B - 一种透水混凝土抗压强度与透水系数均匀性评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透水混凝土抗压强度与透水系数均匀性评价方法，包括(1)制备标准试件，(2)对标准试件进行透水试验和抗压强度试验，(3)将经过透水试验的标准试件切割成小试件后再次进行透水试验和抗压强度试验，(4)计算换算系数，(5)计算评价透水混凝土抗压强度与透水系数均匀性。本发明的方法直接以透水混凝土关键性能强度和透水系数为评价指标，解决了均匀性评价指标体系强度和透水系数分离的弊端，达到了透水系数测定标准试件和切割小试件同源，以及切割小试件的抗压强度和透水系数同源，采用了量化的均匀性系数指标，该评价方法科学可靠、操作过程简单、技术成本低，能够快速得出评价结论，具有良好的工程应用前景和推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，更具体的涉及一种透水混凝土抗压强度与透水系数均匀性评价方法。
背景技术
经济快速发展极大地推动了城市建设进程，使得城市地表被高耸的建筑和密集的非透水的水泥混凝土或沥青混凝土覆盖，毋庸置疑，这为人类的生产和生活带来了许多的便利。然而，过度地采用非透水材料硬化地面，致使雨水难以渗入地面补充地下水，不利于植物生长，严重影响生态平衡。夏季降雨集中会引起地表径流的急剧增加，对城市排水系统造成巨大压力，成为城市诱发洪涝灾害的重要原因之一。为此，诸多城市纷纷迫不及待地大规模扩建城市排水管道，通过建设管道排水系统虽可缓解排水问题，但工程成本高且不能补偿地下水。透水混凝土材料的推广及应用为城市排水系统扩建提供了绿色、环保的解决方案，也成为建设“海绵城市”的重要方向。透水混凝土孔隙率高，具备优良的透水功能，但力学强度和耐久性欠佳，主要用于广场和停车场、园林中的轻型荷载道路、人行道以及城镇无重载交通的中轻交通量的路面铺装，可补充地下水，调节环境温度和湿度，缓解城市热岛效应，降低车辆噪声，提升行车及行人的舒适性，甚至具有物理净化水作用。
透水混凝土粗骨料比例高，细骨料很少甚至不含，粗骨料相互嵌挤，且其表面在水泥浆包裹后而相互粘结使得混合料具有一定强度和透水性。因此，抗压强度和透水系数是透水混凝土的关键性能指标，而透水混凝土的均匀性直接影响其性能指标。透水混凝土的均匀性影响较多，如原材料和配合比等因素外，室内成型和现场压实方式是关键因素。有关透水混凝土均匀性评价方法，国内外报道了通过X-ray CT扫描获取试件内部孔隙分布情况，但该方法设备仪器昂贵，扫描费时耗力。CN 104596911 A公开了一种基于图像处理的透水混凝土孔隙特征检测方法，该法能较好地得到孔隙特征，但处理过程繁琐，由于材料内部孔隙特征规律复杂，虽然孔隙率与透水系数有关，可仅通过孔隙分布特征难以直接反映其透水功能；CN 107727547 A公开了一种透水混凝土孔隙分布均匀性评价方法，此法可定量评价透水混凝土的孔隙分布均匀性，但试件的切割处理工作量大，且未能直接反映材料的透水系数；CN 109520905 A公开了一种透水混凝土透水非均匀性测定装置及其测试方法，该法实现混凝土透水系数的直接测定，但忽略了其力学强度，不能全面评价材料的均匀性。由此可见，评价透水混凝土的均匀性需要全面定量衡量其强度和透水系数等关键性指标，评价过程相对简单，技术成本低，便于推广和应用。
发明内容
本发明是针对上述现有技术领域存在的缺失，提供了一种透水混凝土抗压强度与透水系数均匀性评价方法，以期简化透水混凝土均匀性评价过程，实现定量、快速评价透水混凝土的质量，为透水混凝土的制备和生成提供指导。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的透水混凝土抗压强度与透水系数均匀性评价方法，包括如下步骤：
(1)制备透水混凝土试验试件2n个，取n个进行抗压强度试验，计算n标准试件抗压强度的平均值；n为不小于3的正整数；
(2)取剩下的n个标准试件进行透水系数试验，计算n个标准试件透水系数平均值；然后分别将每个经过透水系数试验的标准试件沿着其竖直方向切割成3个等高度的小试件，按照位置关系将小试件记为上层小试件、中层小试件和下层小试件；
(3)对步骤(2)的小试件进行抗压强度试验和透水系数试验，将第i个标准试件所切割成的上层小试件、中层小试件和下层小试件的抗压强度的平均值记为Ai，透水系数的平均值记为Bi；i＝1，2，3……n-1，n；
(4)根据步骤(1)-步骤(3)的试验结果数据，分别计算各小试件以及各标准试件的抗压强度的换算系数以及透水系数的换算系数；
(5)根据步骤(1)标准试件的抗压强度平均值，步骤(2)标准试件透水系数平均值，步骤(3)中被切割的标准试件的抗压强度和透水系数，以及步骤(4)中抗压强度的换算系数以及透水系数的换算系数，综合评价该透水混凝土在抗压强度和透水系数方面的整体均匀性。
优选地，按照《透水混凝土路面技术规程》(DB11/T 775-2010)进行抗压强度试验和透水系数试验。
优选地，所述标准试件的尺寸为150mm×150mm×150mm。
优选地，步骤(5)中，采用如下公式评价透水混凝土在抗压强度和透水系数方面的整体均匀性：
U，透水混凝土整体均匀性；
U1，抗压强度均匀系数；
U2，透水系数均匀系数；
α，抗压强度权重，取0.5；
β，透水系数权重，取0.5；
j，小试件所在层数，j＝1，2，3，1-上层，2-中层，3-下层；
λ1，抗压强度的换算系数；
λ2，透水系数的换算系数；
aj，j层小试件的抗压强度；
bj，j层小试件的透水系数
A，步骤(1)中n个标准试件抗压强度的平均值；
B，步骤(2)中n个标准试件透水系数平均值。
优选地，当U＞1.3时，表明该透水混凝土的整体均匀性较差；当U≤1.3时，表明该透水混凝土的整体均匀性良好。
优选地，当U1＞1时，表面该透水混凝土的抗压强度均匀性较差；当U1≤1时，表面该透水混凝土的抗压强度均匀性良好。
优选地，当U2＞0.3时，表面该透水混凝土的透水系数均匀性较差；当U2≤0.3时，表面该透水混凝土的透水系数均匀性良好。
优选地，所述λ1为步骤(1)中n个标准试件抗压强度中的代表值与步骤(3)Ai中的代表值的比值。
优选地，所述λ2为步骤(1)中n个标准试件透水系数中的代表值与步骤(3)Bi中的代表值的比值。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明在现有透水混凝土抗压强度和透水系数试验的基础上，首先测试透水混凝土标准立方体抗压强度，针对需要将标准立方体切割的试件进行透水系数试验，其次将这些试件简单切割等分为三份小试件，并先后测试小试件的透水系数和抗压强度，通过各标准试件以及各小试件的抗压强度、透水系数的平均值以及换算系数综合评价透水混凝土的抗压强度、透水系数以及整体的均匀性。该方法实现了直接以透水混凝土关键性能强度和透水系数为评价指标，解决了均匀性评价指标体系强度和透水系数分离的弊端，达到了透水系数测定标准试件和切割小试件同源，以及切割小试件的抗压强度和透水系数同源，采用了量化的均匀性系数指标，该评价方法科学可靠、操作过程简单、技术成本低，能够快速得出评价结论，在本领域、尤其是海绵城市建设中具有良好的工程应用前景和推广价值。
附图说明
图1为透水混凝土均匀性评价方法基本流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。这些实例及其说明并不限制本发明的权利要求，任何在本发明的启示下得出的与本发明相同或想近似的方法，均在保护范围之内。
实施例1
本发明的透水混凝土抗压强度与透水系数均匀性评价方法，包括如下步骤：
(1)制备透水混凝土的标准试件，其配比如表1所示：
表1
按照表1的配比，依据《透水混凝土路面技术规程》(DB11/T 775-2010)的相关条款，制备透水混凝土的标准试件，T1、T2各6个，标准试件的尺寸为150mm×150mm×150mm，拆模后，在温度20±2℃，相对湿度90％以上的环境下养护至28d，备用。
(2)测试T1标准试件的抗压强度与透水系数：
(2-1)取TI的标准试件3个，按照《透水混凝土路面技术规程》(DB11/T775-2010)的规范分别测试其抗压强度，得到的抗压强度记为A'1，A'2和A'3，则这3个标准试件的抗压强度平均值A采用如下公式计算得到：
(2-2)取TI剩下的3个标准试件，按照《透水混凝土路面技术规程》(DB11/T 775-2010)的规范分别测试其透水系数，得到的透水系数记为B'1，B'2和B'3，则这3个标准试件的透水系数平均值B采用如下公式计算得到：
(3)取步骤(2-2)经过透水试验的3个TI标准试件，以标准试件成型时抹压面为顶面，将其中的第i个(i＝1，2，3)标准试件从上往下平行切割成3个等高度的小试件，每个小试件的高度为50mm，备用；按照3个小试件的位置关系，从标准试件顶面向下记为上层小试件，中层小试件，下层小试件，为方便记忆，记为j层小试件(j＝1，2，3，1-上层，2-中层，3-下层)；
按照《透水混凝土路面技术规程》(DB11/T 775-2010)的规范测试各个小试件的抗压强度与透水系数，得到小试件的抗压强度aij和透水系数bij；aij为第i个标准试件中第j层小试件的抗压强度，bij为第i个标准试件中第j层小试件的透水系数；
(4)利用步骤(3)的数据计算第i个T1标准试件切割而成的3个小试件的抗压强度平均值Ai和透水系数平均值Bi，以及3个T1标准试件第j层小试件的抗压强度平均值aj和透水系数平均值bj：
i＝1时，
i＝2时，
i＝3时，
j＝1时，
j＝2时，
j＝3时，
(5)分别计算各系数
根据步骤(2)-步骤(4)得到的数据，计算抗压强度的换算系数λ1和透水系数的换算系数λ2，其中：
λ1通过A'1，A'2，A'3三个值中的代表值与A1，A2，A3三个值中的代表值的比值计算得到；
λ2通过B'1，B'2，B'3三个值中的代表值与B1，B2，B3三个值中的代表值的比值计算得到：
上述的代表值可统一采取三个值中的最大值，或统一采取三个值的平均值，本实施例中，统一选择平均值作为代表值，则：
λ1＝(A'1+A'2+A'3)/(A1+A2+A3)；
λ2＝(B'1+B'2+B'3)/(B1+B2+B3)；
(6)将步骤(2)-步骤(5)的数据代入如下公式，评价透水混凝土在抗压强度和透水系数方面的整体均匀性：
U，透水混凝土整体均匀性；
U1，抗压强度均匀系数；
U2，透水系数均匀系数；
α，抗压强度权重，取0.5；
β，透水系数权重，取0.5；
j，小试件所在层数，j＝1，2，3，1-上层，2-中层，3-下层；
λ1，抗压强度的换算系数；
λ2，透水系数的换算系数；
aj，j层小试件的抗压强度；
bj，j层小试件的透水系数
A，3个标准试件抗压强度的平均值；
B，3个标准试件透水系数平均值。
计算得到U1＝0.95，U2＝0.27，U＝1.22，表明人工插捣成型的透水混凝土的抗压强度和透水系数均有良好的表现，整体均匀性良好。
按照步骤(2)-步骤(6)测试评价机械振捣成型的透水混凝土的均匀性，结果为U'1＝1.10，U'2＝0.51，U'＝1.61，表明该透水混凝土在抗压强度和透水系数上，二者的均匀性均较差，整体均匀性较差，相对来说人工插捣成型的透水混凝土的均匀性优于机械振捣的。该结论也与本领域实际工作经验结论相符。
Claims (5)
1.一种透水混凝土抗压强度与透水系数均匀性评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制备透水混凝土试验试件2n个，取n个进行抗压强度试验，计算n标准试件抗压强度的平均值；n为不小于3的正整数；
(2)取剩下的n个标准试件进行透水系数试验，计算n个标准试件透水系数平均值；然后分别将每个经过透水系数试验的标准试件沿着其竖直方向切割成3个等高度的小试件，按照位置关系将小试件记为上层小试件、中层小试件和下层小试件；
(3)对步骤(2)的小试件进行抗压强度试验和透水系数试验，将第i个标准试件所切割成的上层小试件、中层小试件和下层小试件的抗压强度的平均值记为Ai，透水系数的平均值记为Bi；i＝1，2，3……n-1，n；
(4)根据步骤(1)-步骤(3)的试验结果数据，分别计算各小试件以及各标准试件的抗压强度的换算系数以及透水系数的换算系数；
(5)根据步骤(1)标准试件的抗压强度平均值，步骤(2)标准试件透水系数平均值，步骤(3)中被切割的标准试件的抗压强度和透水系数，以及步骤(4)中抗压强度的换算系数以及透水系数的换算系数，采用如下公式综合评价该透水混凝土在抗压强度和透水系数方面的整体均匀性：
U，透水混凝土整体均匀性；
U1，抗压强度均匀系数；
U2，透水系数均匀系数；
α，抗压强度权重，取0.5；
β，透水系数权重，取0.5；
j，小试件所在层数，j＝1，2，3，1-上层，2-中层，3-下层；
λ1，抗压强度的换算系数，为步骤(1)中n个标准试件抗压强度中的代表值与步骤(3)Ai中的代表值的比值；
λ2，透水系数的换算系数，为步骤(1)中n个标准试件透水系数中的代表值与步骤(3)Bi中的代表值的比值；
aj，j层小试件的抗压强度平均值；
bj，j层小试件的透水系数平均值；
A，步骤(1)中n个标准试件抗压强度的平均值；
B，步骤(2)中n个标准试件透水系数平均值。
2.根据权利要求1所述的透水混凝土抗压强度与透水系数均匀性评价方法，其特征在于，按照《透水混凝土路面技术规程》(DB11/T 775-2010)进行抗压强度试验和透水系数试验。
3.根据权利要求1所述的透水混凝土抗压强度与透水系数均匀性评价方法，其特征在于，当U＞1.3时，表明该透水混凝土的整体均匀性较差；当U≤1.3时，表明该透水混凝土的整体均匀性良好。
4.根据权利要求1所述的透水混凝土抗压强度与透水系数均匀性评价方法，其特征在于，当U1＞1时，表面该透水混凝土的抗压强度均匀性较差；当U1≤1时，表面该透水混凝土的抗压强度均匀性良好。
5.根据权利要求1所述的透水混凝土抗压强度与透水系数均匀性评价方法，其特征在于，当U2＞0.3时，表面该透水混凝土的透水系数均匀性较差；当U2≤0.3时，表面该透水混凝土的透水系数均匀性良好。
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