混凝土砂基透水路面砖制备及物理性能测试

推广砂基透水砖是实现沙漠沙资源化的有效途径.以烘干砂为主要骨料、高标号水泥为粘结剂并采用静压成型工艺,研制出一种预制透水孔的混凝土砂基透水路面砖,并对所研制的透水砖进行了物理性能测试和造价分析.结果表明:(1)所研制的混凝土砂基透水砖抗压强度超出我国建筑材料行业标准Cc60透水砖的要求,抗压强度可达100 MPa.(2)预设的透水孔使混凝土透水砖的透水性超过行业标准,而且透水孔上小下大,不易堵塞,不影响人行步道的舒适性.(3)根据透水砖的抗压强度、透水性、保水性、造价等方面综合考虑,选取细砂率70%、水灰比0.34、孔隙率2%、添加水性氯丁胶(AN)的第20组作为高强透水砖优选方案,选取细砂率85%、水灰比0.30、孔隙率1%、无添加剂的第22组作为常用广场透水砖优选方案,用于后续产业化开发研究.(4)增加粗骨料可显著提高透水砖的抗压强度,透水砖的细砂率可控制在70%~85%.(5)添加合适类型和剂量的添加剂可提高透水砖的抗压强度.(6)除了第7、11、12、19组造价偏高以外,其余组次造价都在60~100元/m2,与常规无砂混凝土透水砖价格接近,远小于市场上已有同类砂基透水砖的价格.     

掺加钢渣的半刚性基层材料性能

为了实现固体废弃物钢渣在半刚性基层材料中的合理利用,首先选用C-B-3型骨架密实型级配进行击实试验,根据7 d无侧限抗压强度结果优选出适宜的水泥掺量和钢渣掺量组合。其次,对优选组合的混合料进行了无侧限抗压强度、间接抗拉强度、抗压回弹模量以及抗收缩和抗冲刷性能测试。最后,分析不同养护龄期下水泥掺量和钢渣掺量对基层材料性能的影响,揭示水泥和钢渣在基层材料中的强度形成机理。研究结果表明:水泥掺量一定时,钢渣基层材料无侧限抗压强度随钢渣掺量的增加呈现先增大后减小的趋势。水泥掺量(质量分数,下同)为5%时,与未掺钢渣基层材料相比,养护7、14、28 d的45%钢渣掺量基层材料抗压强度分别提高6.8%、9.6%、6.0%;65%钢渣掺量基层材料则分别提高11.3%、15.4%、12.1%。5%水泥掺量下,养护28 d的45%和65%钢渣掺量基层混合料较未掺钢渣基层混合料冲刷质量损失率减小0.031%和0.046%;6%水泥掺量下则分别减小0.034%和0.041%。5%水泥掺量下,65%钢渣掺量的混合料较未掺钢渣时干缩系数减小52.4%,温缩系数提高26.9%;6%水泥掺量下则分别减小49.4%和提高31.6%。因此,在合理掺量下,钢渣基层力学性能和抗冲刷性能明显优于普通水泥稳定碎石,钢渣在一定程度上可改善基层材料的抗干燥收缩性能,但却不利于抗温度收缩性能。     

废陶粒透水混凝土试验研究

为研究废陶粒透水混凝土的配比对透水混凝土性能的影响,通过正交试验分析陶粒掺量、颗粒级配及水灰比对透水混凝土孔隙率、抗压强度、透水性能的影响。结果表明:随着水灰比及掺入陶粒大粒径质量占比量的增大,透水混凝土的抗压强度降低,透水系数增大。试验最优配比方案为:陶粒掺量40%,陶粒级配为m(5~10 mm)∶m(10~15 mm)=6∶4,水灰比为0.3,该组合下透水混凝土抗压强度为25.2 MPa,透水系数为3.9 mm/s。     

全重矿渣集料水泥基透水砖配合比优化设计

系统研究以武钢重矿渣为主要原材料的全重矿渣集料水泥基透水砖的配合比优化设计.实验主要通过分析硅灰、水胶比、空隙率及砂石比这4方面对全重矿渣集料水泥基透水砖性能的影响,进而对透水砖配合比进行优化.结果表明,当硅灰替代率为胶凝材料的5. 0%、水胶比w/c=0. 23、空隙率为13%、砂石体积比为1:1时,全重矿渣集料水泥透水砖各方面性能最佳.     

水玻璃旧砂基透水烧结路面砖的制备

为研究铸造工业产生的固体废弃物—水玻璃旧砂制备砂基透水烧结路面砖的可行性,研究了水玻璃旧砂掺量、煤矸石粒径、烧结温度和保温时间对透水烧结路面砖透水系数和抗压强度的影响,并通过微观结构分析了水玻璃旧砂制备透水烧结路面砖的机理.结果表明:采用水玻璃旧砂可以制备出透水系数和抗压强度均满足国家标准要求的透水烧结路面砖;水玻璃旧砂掺量为70%时,透水烧结路面砖的综合性能较好;煤矸石粒度为0.16~2.5 mm时,透水烧结路面砖的透水系数和抗压强度均可以达到国家标准的要求;烧成温度为1 000℃时制得的透水烧结路面砖的透水系数和抗压强度已经可以满足国家标准的要求;制备水玻璃旧砂基透水烧结路面砖较适宜的保温时间为40~60 min.     

废旧橡胶微粒对透水混凝土耐磨耗性能影响试验

为探索废旧橡胶对透水混凝土的耐磨耗性能的影响,通过掺加废旧橡胶微粒制备高强透水混凝土,测试其基本物理力学性能;采用Cantabro磨耗试验,测试试件在磨耗前后的质量损失率随橡胶微粒掺量及粒径的变化规律。研究结果表明,①掺橡胶对透水混凝土的抗压强度、孔隙率及透水性有重要影响,影响程度与掺量及粒径相关。掺橡胶的透水混凝土抗压强度明显降低,其中橡胶颗粒(CR)掺量为9%的透水混凝土抗压强度降低最明显。掺橡胶粉(FCR)的透水混凝土孔隙率逐渐降低,而掺橡胶颗粒(CR)的透水混凝土孔隙率明显增加;②橡胶也对透水混凝土的耐磨耗性能有较大影响。与对照组比较,橡胶掺量为3%、6%的透水混凝土耐磨耗性能增强,而橡胶掺量为9%的透水混凝土的耐磨耗性下降。橡胶粒径对透水混凝土耐磨性能影响区别不大;③掺橡胶的透水混凝土耐磨性与自身强度没有明显的线性相关性。     

水胶比、级配对砂基透水砖透水系数及强度的影响

为了解决城市内涝问题以及快速补充城市地下水,通过室内试验以及现场生产实践,开展了水胶比、级配对砂基透水砖透水系数及强度影响研究,研制出了高强度、高透水性砂基透水砖,以解决上述社会问题。研究结果表明,在砂基透水砖配合比设计中,砂基透水砖所用集料的级配设计粒径为S12,S14,S15三挡单配或混合掺配,水胶比应控制在0.24~0.28之间,集灰比应控制在3.5~4.5之间,水泥用量应控制在390~450kg/m~3之间,增强剂用量为水泥用量的10%~15%之间;随着砂基透水砖强度的增加,透水系数呈指数递减趋势。通过对比分析大量的试验数据,模拟出了砂基透水砖透水系数和水胶比、孔隙率以及强度之间的数学模型。     

利用铁屑和钢渣制备抗辐射混凝土的研究

为解决钢渣资源化利用问题,研究钢渣和铁屑在制备抗辐射混凝土上的应用。通过混凝土试块配合比设计及强度检测,发现:随着铁屑掺量的增加,混凝土抗压强度逐渐增大,当铁屑掺量达到30%时,抗压强度出现最大值;随着钢渣掺量的增加,混凝土抗压强度逐渐下降,当钢渣掺量大于20%后,抗压强度下降明显。利用研究结论制备抗辐射混凝土试块,在配合比:胶凝材料∶细集料∶赤铁矿石∶水∶减水剂为1∶3.11∶3.84∶0.41∶0.01时,力学性能、密度及和易性较好。此时,胶凝材料组成:水泥∶矿渣∶钢渣7∶2∶1,细集料组成:赤铁矿砂∶铁屑∶硼玻璃粉为1∶1.28∶0.49(体积比为4∶3∶3),混凝土试块密度为3 550 kg/m3、强度等级为C30。     

再生骨料透水混凝土力学性能和耐久性研究

从优化水泥基体角度出发，搭配使用不同掺量的再生细骨料，旨在全面提升再生骨料透水混凝土力学性能、渗透性和耐久性. 首先，采用单纯形重心设计法对水泥（C）、粉煤灰（FA）和硅灰（SF）组成的三元胶凝体系进行优化设计，获得高性能水泥基体. 然后，分析了高性能水泥基体和再生骨料质量分数（0%、30%和50%）对透水混凝土力学性能和耐久性的影响. 试验发现，使用高性能胶凝材料，可以显著提升再生骨料透水混凝土的抗压强度和冻融耐久性，且可满足渗透性要求. 当再生骨料质量分数为0%、30%和50%时，28 d抗压强度分别提升72.4%、100%和44.2%；50次冻融循环质量损失分别为1.5%、2.2%和2.5%. 此外，研究发现再生骨料透水混凝土的破坏模式与胶凝材料性能和再生骨料质量分数相关，可为再生骨料透水混凝土设计和应用提供参考.     

有机改性水泥基透水混凝土的性能研究

目的研究骨料级配、骨胶比、矿物掺合料、树脂对透水混凝土性能的影响,解决其高强与多孔的矛盾和易开裂不耐久的问题.方法通过粗骨料的空隙率找出最佳级配,利用减水剂与矿物掺合料的双掺技术,掺加一定量的砂,采用水泥与水性环氧树脂复配的技术来提高透水混凝土的性能.结果两种骨料质量比m(A)∶m(B)=1.5∶1时,骨料的紧密堆积空隙率最小;骨胶比为3.9时透水混凝土的性能较好;0.8%的减水剂与三种矿物掺合料的双掺技术可有效提高透水混凝土的抗压强度,且硅灰掺量为6%时效果最佳;加砂10%和掺入5%的水性环氧树脂能有效地解决透水混凝土的开裂,提高透水混凝土耐久性.结论骨料级配决定透水混凝土的强度;减水剂与适量的矿物掺合料进行双掺能显著提高透水混凝土的性能;掺加适量的砂和水性环氧树脂可略微提升强度,并能有效减少裂纹的出现,提升透水混凝土的耐久性.     

减缩增强剂应用于钢渣路面基层材料的试验研究

为解决细料类精炼钢渣路面基层材料收缩开裂问题，以广西北海钢渣为研究对象，通过研究减缩增强剂各组分单掺、复掺对钢渣路面基层材料强度影响规律，研发水泥稳定钢渣路面基层材料专用减缩增强剂，提高基层强度，抑制收缩，验证其路用性能，利用电镜扫描（SEM）通过路面基层材料微观结构探究减缩增强剂作用机理. 试验结果表明：水泥稳定钢渣混合料中水泥的最佳掺量为8%；减缩增强剂复掺的配合比为脱硫石膏：早强剂：早期膨胀剂：MgO：硅灰：NaOH=17：14.5：17：8.5：14.5：28.5，且最佳掺量为3%；减缩增强剂掺量3%的抗压强度为6.19MPa，弯拉强度为2.13MPa，劈裂强度0.93MPa，均满足规范要求；通过C1组（掺8%水泥并掺入3%减缩增强剂）与D组（只掺8%水泥）对比分析干缩性与温缩性，减缩增强剂的掺入能够有效的抑制水泥稳定钢渣基层的温缩量和干缩量.     

不同胶凝体、骨料对透水混凝土的透水系数和抗压强度的影响

从透水混凝土的组成成分和配合比设计研究了透水混凝土的透水性能和抗压强度,以水灰比、胶凝材料、骨料作为变量,研究了透水混凝土的性能与胶凝体、骨料和水灰比的关系,结果表明:当胶凝材料是水泥时,混凝土的整体性能与水灰比成负相关;当其他材料相同时,与树脂作为胶凝材料相比,水泥作为胶凝材料时,透水性能较差,但力学性能较好。     

复掺废砖再生混凝土的抗压强度

试验研究水灰比、砂率、粉煤灰替代率、硅灰掺量及废砖替代率5个因素对复掺废砖再生混凝土抗压强度的影响.结果表明:水灰比、砂率和粉煤灰替代率对复掺再生混凝土28 d抗压强度的影响都是先增大后减小;随着硅灰掺量的增加,再生混凝土28 d抗压强度依次增大;随着废砖替代率的提高,再生混凝土28 d抗压强度逐步减小;当其他组分掺量适当,废砖骨料替代率为100%时,可以配制满足C30强度要求的再生混凝土.     

机制土坯砖砌体基本力学性能试验研究

针对土坯房屋存在安全性能差、材料强度低的缺点,对机制土坯砖的适用灰浆进行了研究.通过对14种灰浆设计的14组42个砌体试件进行通缝抗剪强度试验.针对其中两种黏结性能较好的改性灰浆及土基灰浆制作3组7个砌体试件进行轴心抗压强度试验,分析了砌体试件的破坏特征和试验结果,总结了影响砌体抗剪强度和抗压强度的影响因素.试验结果表明:对机制土坯砖适用灰浆的探索研究效果较佳,当胶粉掺量为水泥质量分数的5%～10%、灰砂比控制1∶4～1∶5、纤维素醚的掺量小于水泥质量分数的0.5%时,机制土坯砖砌体专用灰浆及相应砌筑砌体的各方面性能较好.     

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。     

再生骨料混凝土配制透水路面砖

通过理论计算和试验分析,揭示骨灰比、砂率和水灰比对再生骨料透水混凝土力学性能和透水系数的影响规律.采用功效系数法得出再生骨料透水混凝土配合比控制参数,即骨灰比为3.5,砂率为15%,水灰比为0.34.通过优选配合比参数,得到具有良好透水性能的再生骨料透水混凝土路面砖,其抗压强度可达到20MPa以上;降低透水能力的要求,则其强度可以满足JC/T 466-2000混凝土路面砖标准的要求.     

矿渣—粉煤灰基高性能混凝土专用胶凝材料

通过优化配比组分、粒级设计和使用外加剂,制备出一种高掺量矿渣、粉煤灰且使用水泥熟料较少的矿渣--粉煤灰基高性能混凝土专用胶凝材料.研究了物料粉磨方式、石膏掺量、矿渣与粉煤灰的掺量及比例对复合高性能胶凝材料体系强度的影响,并通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)微观分析手段观察其微观结构和水化产物,阐明了复合胶凝材料活性与级配协同优化效应.复合胶凝材料胶砂水胶比为0.36时具有较好的流动度,胶砂试块养护28d抗压强度可以达到58.9MPa,抗折强度达到14.2MPa,并具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能,配制的混凝土具有良好的抗碳化性能.     

水泥替代矿粉对橡胶沥青混合料性能的影响

为了研究水泥替代矿粉对橡胶沥青混合料性能的影响,通过浸水马歇尔、冻融劈裂、室内车辙、低温弯曲和单轴抗压强度试验,研究了不同水泥掺量替代矿粉对橡胶沥青混合料性能的影响。结果表明:水泥替代矿粉可显著提高橡胶沥青混合料的水稳定性、高温性能和单轴抗压强度,掺加水泥对低温性能影响不显著;掺加2%～4%水泥的橡胶沥青混合料水稳定性效果最佳;掺加4%水泥的橡胶沥青混合料高温稳定性和抗压强度效果明显。综合考虑水泥替代矿粉提高橡胶沥青混合料性能最佳掺量为2%～4%,研究成果为不同地区水泥替代矿粉提高橡胶沥青混合料性能的最佳掺量提供参考。     

沙漠砂-PVA纤维增强水泥基材料的试验研究

为了利用新疆地区的沙漠砂和粉煤灰制备新型沙漠砂水泥基材料,以缓解普通砂资源供应不足的形势,本文开展沙漠沙-PVA纤维水泥基复合材料配合比的试验研究。以抗压强度、劈裂抗拉强度、流动度为评价指标,先通过单因素试验确定水泥基体中原材料的合理掺量范围,再以抗压强度和劈裂抗拉强度为评价指标,并由正交试验结果的极差分析得出各因素对评价指标影响的主次顺序和最优组合,最后通过对评价指标的综合分析确定出以下最优配合:当沙漠砂掺量为3、粉煤灰掺量为2.5、水胶比为0.36、可再分散性乳胶粉掺量为0.04、纤维掺量为2%时,可制备出轴心抗压强度为28.72 MPa、立方体抗压强度为42.11 MPa、劈裂抗拉强度为3.40 MPa、抗折强度为11.61 MPa的沙漠砂-PVA纤维增强水泥基材料。本文研究结果表明利用沙漠砂、粉煤灰和PVA纤维制备绿色环保的新型材料是可行的。     

HPMC对水泥稳定全深式冷再生材料的性能影响研究

针对水泥稳定全深式冷再生混合料的泌水、施工操作时间短、黏结力不足等诸多问题,通过在水泥胶砂试件中添加羟丙基甲基纤维素醚(HPMC),研究HPMC对水泥胶砂试件抗折及抗压强度的影响;进而探讨在再生混合料中掺入HPMC的可行性,重点研究了不同掺量的HPMC对水泥稳定全深式冷再生材料的性能影响。研究发现:HPMC由于引气作用会降低水泥水化后水泥胶砂试件的抗折及抗压强度;水泥在HPMC溶于水后的分散液中进行水化,与水泥先水化再掺入HPMC相比,水泥胶砂试件抗折及抗压强度有所增大。掺入HPMC,对水泥稳定全深式冷再生材料的无侧限抗压强度有削弱作用;再生混合料具有一定黏聚性能不易离析,且在常温及高温下保水性能较好,基本无泌水现象。