多孔混凝土排水基层路用性能研究

多孔混凝土作为路面的基层，应具有良好的物理性质和力学性质。文中通过室内试验与理论分析，给出多孔混凝土有效空隙率与全空隙率、渗透系数与空隙率的关系。得出多孔混凝土强度随龄期的发展规律，弯拉强度、劈裂强度与抗压强度的相关关系，抗压强度与空隙率的关系以及2种形式下的双对数疲劳方程；多孔混凝土弯拉弹性模量与弯拉强度，以及抗压弹性模量与轴心抗压强度的关系；多孔混凝土的温缩系数和干缩系数。     

聚丙烯膜裂纤维自密实混凝土力学参数及其相关关系

通过试验研究了聚丙烯(PP)膜裂纤维体积率和长度对自密实混凝土力学性能(强度、弹性模量和断裂韧性)的影响,结合扫描电镜微观结构分析、Binham流变理论以及断裂力学基本原理分析了纤维对自密实混凝土的工作性和力学性能的影响机理.当PP膜裂纤维的体积率在0.05%—0.15%之间变化,长度在12—15mm时,结果表明,PP膜裂纤维自密实混凝土抗压强度随纤维体积率增加变化不明显,弯拉强度、劈拉强度、弯拉弹性和断裂韧性随纤维体积率增加而逐步增加,抗压弹性模量随纤维体积率增加而减少;PP膜裂纤维自密实混凝土的轴心抗压强度、弯拉强度以及劈拉强度与立方体抗压强度之比分别在0.70—0.73、0.14—0.17和0.08—0.09范围内,轴心抗压强度与立方体抗压强度比值较普通自密实混凝土对比组略有降低,但弯拉强度、劈拉强度与立方体抗压强度之比分别提高17%—42%和14%—29%.当PP膜裂纤维体积率超过0.15%或长度超过15mm,PP膜裂纤维自密实混凝土的强度、弯拉弹性模量及断裂韧性随纤维体积率增加开始出现不同程度的降低.     

多孔混凝土的强度特性

同普通混凝土一样，强度是多孔混凝土硬化后的主要力学性质，进行多孔混凝土基层路面结构设计、材料组成设计以及施工质量检测时，均需采用各种强度指标进行评价。多孔混凝土属于骨架空隙结构，其强度取决于内部起胶结作用的水泥石性质、集料特性及浆集比等。试验结果表明：多孔混凝土抗压强度早期增长较快，符合线性关系，后期强度发展较慢，符合对数关系；长龄期劈裂强度与28d劈裂强度之间符合对数关系；42．5级水泥多孔混凝土与32．5级水泥多孔混凝土的抗压强度之间存在良好的线性相关性。此外，多孔混凝土弯拉强度与抗压强度及劈裂强度与抗压强度之间均存在相关性良好的幂指数关系，并据此得出相应的对应关系表，便于工程实际应用。     

贫混凝土基层材料弯拉弹性模量的试验

通过对几种贫混凝土:碾压贫混凝土、振捣式贫混凝土、掺粉煤灰贫混凝土的弯拉强度与弯拉弹性模量的试验,研究分析了贫混凝土基层材料弯拉弹性模量的特性。试验采用小梁试件进行三分点加荷的方式,测定3kN至50%极限荷载处的割线模量,用跨中挠度公式反算求得。研究表明,贫混凝土弯拉强度与弯拉弹性模量的关系为指数式。试验结果显示:当弯拉强度相同时,碾压贫混凝土的弯拉弹性模量比振捣式贫混凝土的弯拉弹性模量高5%～12%;弯拉强度相同时,掺粉煤灰贫混凝土的弯拉弹性模量比不掺粉煤灰的低6%～10%。     

路用多孔混凝土排水性能

作为路面排水基层的多孔混凝土，在具备一定力学强度的同时，应有足够的排水能力。表征多孔混凝土排水性能的主要指标为空隙率和渗透系数，空隙率又分为全空隙率和有效空隙率。采用体积法试验测试多孔混凝土的空隙率，并利用自行研制的渗透仪测试多孔混凝土的渗透系数。试验结果表明：多孔混凝土有效空隙率随全空隙率的增大而增大，有效空隙率与全空隙率的比值亦随之增大，二者之间存在二次项关系；渗透系数与空隙率之间存在幂指数关系，渗透系数随空隙率的增大而增大；抗压强度与空隙率之间存在线性相关性，随空隙率增大，抗压强度逐渐降低。     

植生型多孔混凝土性能的试验

研究植生型多孔混凝土的基本物理力学性能,分析了影响其物理力学性能的主要因素以及相应的影响规律．试验结果表明：胶结材的流动度控制在180—210mm之间,可获得良好工作性的植生型多孔混凝土;植生型多孔混凝土具有连续空隙结构、良好的透水透气性能,其透水性系数在1．5-3．0cm／s之间,与其空隙率有关;与植生型多孔混凝土的空隙率(20％-30％)相对应的抗压强度在8-28MPa之间．随着空隙率的增大,植生型多孔混凝土内部越易形成连续空隙结构;相同设计空隙率下,集料粒径越大,多孔混凝土中的有效空隙率越大．掺入矿物外加剂不仅可以调整多孔混凝土混合料的工作性,而且能改善多孔混凝土的物理力学性能,同时能降低多孔混凝土中的pH值,掺入硅粉、矿渣微粉或矿渣微粉与粉煤灰复合掺入的效果显著。     

碱矿渣混凝土基本力学性能试验研究

以水玻璃和Na OH作为激发剂,矿渣微粉作为胶凝材料,硫铝酸钙氧化钙膨胀剂作为掺合料,制备碱矿渣混凝土基本力学性能试验标准试件,开展其立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、弯拉强度、弹性模量和泊松比基本力学性能试验研究.结果表明:碱矿渣混凝土表现出良好的早强性能,SEM微观分析显示骨料与浆体界面间未见明显过渡区,膨胀剂的掺入可以提高碱矿渣混凝土的早期(1 d、3 d)强度,降低后期(28 d)强度;同强度等级的碱矿渣混凝土的抗拉韧性要优于普通硅酸盐混凝土,弯拉强度、弹性模量和泊松比与普通硅酸盐混凝土相当;膨胀剂的掺入对弯拉强度有较大幅度的降低;已有弹性模量各建议计算式计算结果中与试验值最为接近的为中国规范.     

掺加纳米二氧化硅水泥混凝土路用性能

为研究掺纳米二氧化硅对水泥混凝土路用性能的影响,通过掺加纳米二氧化硅水泥混凝土的改性机理分析和室内试验,研究了其抗压抗折强度、断裂韧性、疲劳寿命和干缩性能。研究结果表明:纳米二氧化硅对水泥混凝土的抗压强度改善效果不明显,弯拉强度有所提高,水泥混凝土的断裂韧性和疲劳寿命显著提高;纳米二氧化硅的掺量(质量分数)为0.75%时,水泥混凝土的弯拉强度和断裂韧性分别提高7.4%和39.3%;疲劳寿命在应力水平为0.75、0.80、0.85时分别提高48.4%、58.6%、68.6%;掺纳米二氧化硅水泥混凝土的干缩较普通水泥混凝土更明显,试验所用3种纳米二氧化硅对水泥混凝土的干缩分别增大了198.7%、73.0%、66.8%。     

泡沫混凝土的力学特性试验研究

利用普通硅酸盐水泥为胶凝材料,用少量粉煤灰和矿粉取代部分水泥,按照质量比16:3:1(依次为水泥、粉煤灰、矿粉)、水料比0.5,制备了不同气泡含量的泡沫混凝土。对试样进行单轴压缩破坏试验,得到了不同龄期不同气泡含量的泡沫混凝土破坏应力以及其应力-应变曲线,研究了强度、弹性模量随龄期的变化规律以及与气泡率之间的关系,探讨了泡沫混凝土弹性模量与强度之间的关系。结果表明,泡沫混凝土的抗压强度在一定范围内,受龄期影响较大,而弹性模量受龄期影响较小;抗压强度、弹性模量、屈服应变随气泡率增大而减小;强度和弹性模量与气泡率成指数关系,强度与弹性模量成对数关系。     

不同基准混凝土强度橡胶混凝土力学性能

为了探讨不同基准混凝土强度(C60,C40和C20)下,橡胶粉体积取代率和橡胶粉粒径对混凝土力学性能的影响,采用混凝土常规力学性能试验方法进行了橡胶混凝土和易性、抗压强度以及弹性模量试验。试验结果表明:橡胶混凝土立方体抗压强度、坍落度和弹性模量均随体积取代率的增加、橡胶粉粒径的增大而降低;橡胶粉体积取代率与强度降低系数之间存在较好的线性关系,回归分析的橡胶混凝土抗压强度方程形式简单,具有较理想的精度。     

基于正交试验的多孔混凝土配合比设计方法

依据泰波公式及国外经验，设计出四种多孔混凝土的集料级配，并提出以有效粒径和均匀系数作为描述集料级配的有效指标．考察水泥用量、水灰比及集料级配三个因素，各因素取四个水平，进行正交试验设计，对试验结果进行方差分析，得出多孔混凝土7d抗压强度和有效空隙率的一系列回归关系式．在正交试验的基础上，提出多孔混凝土配合比设计的经验公式法．     

透水性沥青混凝土的透水性能和力学性能试验研究

通过试验研究了油石比、集料级配对透水性沥青混凝土的空隙率和透水性能、单轴压缩、弯曲和劈裂等力学性能的影响. 结果表明,在油石比不变的情况下,透水性沥青混凝土的空隙率、连续空隙率和透水系数随着大粒径集料含量的增加而增大;同一颗粒级配下,透水性沥青混凝土的空隙率、连续空隙率和透水系数随着油石比的增大而减小. 油石比和集料级配对抗压性能、弯拉性能、劈裂性能的影响规律都不一样. 因此,应根据实际工程需要选择相应的具有高透水性、良好力学性能的集料级配和油石比.     

钢纤维混凝土力学性能试验研究

对钢纤维体积率（Vf）为0～3％、基体强度为C50的钢纤维混凝土（SFRC）进行立方抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、弯曲强度、弹性模量和泊松比的测试，试验结果表明：SFRC抗压强度随Vf的增加仅仅有着小幅度的增长，正向立方抗压强度略大于侧向立方抗压强度；轴心抗压强度与立方抗压强度之比值在0．75～0．77之间：钢纤维对SFRC的抗拉、抗弯性能起着明显的增强作用，正向、侧向劈裂抗拉强度比值随Vf的增加而增大；SFRC的弹性模量和泊松比均是不敏感的材料参数，前者随材料抗压强度的提高而缓慢增加，后者随Vf的加大而略有减小．     

不同模量的全级配混凝土静动态特性试验研究

全级配混凝土不同模量的特性长期未引起人们的重视．在以混凝土抗拉应力为控制的高拱坝设计中,按不同模量弹性理论进行分析是必要的．在高地震烈度区修建高拱坝,对坝体拉应力的控制更为严格,抗震安全是亟待解决的技术难题．为此,采用液压伺服系统对全级配混凝土试件的静动态拉伸、压缩弹性模量和泊松比进行了三分点静动态弯拉试验．试验结果表明：静动态压拉弹性模量比分别达到0．89,0．87,动态压拉弹性模量比静态压拉弹性模量分别增长5.4％,8．5％;静动态压拉泊松比分剐达到0．88,0．68;动态抗弯强度比静态抗弯强度增加21．7％．     

基于矩阵分析的橡胶透水混凝土正交试验

选取水胶比、橡胶粒径、橡胶掺量、VAE-707乳液掺量及目标孔隙率五个因素对橡胶透水混凝土进行正交试验设计,研究其对抗压、抗折强度及透水性能的影响。利用矩阵分析法和灰色决策进行分析,得到橡胶透水混凝土最优配合比:水胶比0.3、橡胶颗粒大小0.425 mm、橡胶颗粒掺量3%、VAE-707乳液掺量为6%、目标孔隙率为16%;其中目标孔隙率对透水混凝土的性能贡献率最大,透水混凝土的抗压、抗折强度随着目标孔隙率的升高而降低,而透水系数则呈相反规律;透水混凝土实测孔隙率整体小于设计孔隙率,有效孔隙率约占总孔隙率的80%～90%,封闭孔占总孔隙10%～20%左右。     

超细辅助胶凝材料对透水混凝土性能的影响

透水混凝土被认为是海绵城市建设中管理雨水最佳的路面材料之一,强度和透水性是透水混凝土设计时考虑的两个重要参数,为了平衡透水混凝土强度与透水性能之间关系,本文通过力学和透水试验,研究了四种超细辅助胶凝材料(硅粉、矿粉、乳胶粉、粉煤灰)和四个掺量(5%、7%、9%、11%)对透水混凝土力学性能和透水性能的影响规律。结果表明：掺超细辅助胶凝材料均能提高透水混凝土的抗压、弯拉强度,当硅粉掺量为9%时,透水混凝土28天抗压强度超过35 MPa。透水混凝土的孔隙率和透水率随着超细辅助胶凝材料掺量的增加而降低,当孔隙率控制在18%~19%范围内,可实现透水率和强度的良好平衡。孔隙率与透水率之间呈现指数正相关,与抗压强度和弯拉强度呈现指数负相关,提出了基于孔隙率的透水混凝土力学性能和透水性能评估方程。建立了透水混凝土抗压强度与弯拉强度之间的非线性关系方程,实现了对透水混凝土弯拉强度的预测,通过预测值和实测结果对比验证了方程的可靠性。     

水泥混凝土弯拉强度和劈裂强度对比试验研究

在道路建设中,水泥混凝土路面的弯拉强度是一个关键指标,主要采用小梁标准试件和路面钻芯取样圆柱体劈裂强度折算的弯拉强度综合评定.对某高速公路的水泥混凝土路面进行弯拉强度与劈裂强度的对比试验,建立了弯拉强度和劈裂强度的换算关系式,用作工程质量验收的评定依据.