透水性混凝土配合比正交设计方法

采用正交设计手段配制透水性混凝土,以混凝土的抗压强度、透水系数、连通孔隙率为指标,分析研究了骨料粒径、水灰比、骨胶比等因素及其不同的水平对透水性混凝土各性能指标的影响。结果表明,正交设计的分析结果与试验结果有良好的一致性,可为透水性混凝土的配合比设计提供方向及定量化分析方法。     

透水性混凝土的制备及性能研究

透水性混凝土是一种新型环保型混凝土,它具有较大的孔隙率,能将雨水迅速渗入地表,同时将水流中的污染微粒沉淀下来,起到净化水质的作用;透水性混凝土能吸声降噪,增加车辆行驶及路人行走的安全性和舒适性。研究了水灰比、骨灰比和粉煤灰掺量对透水性混凝土抗压强度、孔隙率及透水系数的影响。     

免振捣粉煤灰混凝土抗压强度的神经网络预测

为了解决免振捣粉煤灰混凝土抗压强度预测问题,采用BP神经网络方法通过免振捣粉煤灰混凝土不同配合比训练网络预测其抗压强度,对于BP网络的隐层节点属于不确定层,采用三层结构的BP网络.但隐含单员个数仍未知。在实验过程中将隐含层的神经单元个数作为一个参数试验,结果表明BP神经网络的隐层节点数目对预测精度有较大影响。通过分析得出采用BP神经网络对免振捣粉煤灰混凝土抗压强度预测是可行的。     

骨料粒径分层浇筑的透水混凝土性能试验

在透水混凝土配合比相同的条件下,采用粒径范围在2~5 mm和5~10 mm的河卵石,等份分层浇筑形成的透水混凝土试块与该两种粒径范围分别单一浇筑成型试块的性能进行对比分析。试验发现:粗骨料分层的透水混凝土试块有效孔隙率、抗压强度值和透水系数均介于骨料不分层所形成试块的有效孔隙率、抗压强度和透水性系数之间;同时分析了骨料分层的透水混凝土有过滤、有效预防"持久污染"、行走时有舒适感的作用,在一般的工程应用上所体现的优势,为以后工程应用提供参考。     

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。     

影响再生骨料透水性混凝土性能各因素的实验分析

试验研究了再生粗骨料的粒径、水灰比、骨灰比和砂率四种因素对再生骨料透水性混凝土的抗压强度、有效孔隙率和透水系数三种性能指标的影响规律.结果表明：抗压强度随着骨料的粒径、水灰比和砂率的增加而增大,随着骨灰比的增大而降低;有效孔隙率随着骨灰比的增大而增大,随着粒径、砂率的增大而减小,随着水灰比的逐渐增大呈现先上升后下降的趋势;各因素对透水系数的影响与对有效孔隙率的影响规律是一样的.     

水灰比、孔隙率对透水混凝土性能的影响

针对不同水灰比、孔隙率对透水混凝土性能的影响进行了试验,配合比设计方法参考《透水水泥混凝土路面技术规程》,选用粗集料为9.5~16 mm单一粒径碎石,水灰比范围0.25~0.34,孔隙率范围16%~22%。结果表明:实测孔隙率与目标孔隙率较为接近,差值低于1%;透水混凝土孔隙率增大,其透水系数随之增大,抗压强度随之减小;透水混凝土水灰比增大,透水系数随之减小,抗压强度先增大后减小,水灰比为0.31时出现拐点且抗压强度最高。     

搅拌、振捣及养护对高性能混凝土强度影响的试验研究

应用正交试验设计设计9组高性能混凝土.正交试验为三因素三水平,选取L9(34)正交表.三因素三水平分别为搅拌(人工搅拌,机械搅拌,超时机械搅拌)、振捣(人工振捣,机械振捣,免振捣)及养护(自然养护,标准养护,绝湿养护).针对该9组混凝土进行14d及28d抗压强度试验,对试验结果进行正交试验的级差分析及方差分析.分析表明,搅拌、振捣及养护对高性能混凝土抗压强度影响程度排序为:搅拌,养护,振捣;最佳方式为:超时搅拌,免振捣,绝湿养护.     

混凝土初始损伤细观结构特性数值试验研究

细观结构特性是混凝土材料最重要的特性之一,细观结构参数的改变直接影响混凝土弹性模量、抗拉抗压强度等宏观力学性能变化.首先采用混凝土随机骨料模型进行混凝土细观数值试验,将混凝土看成由骨料、水泥砂浆以及两者之间的界面过渡区(ITZ)组成的三相复合材料,并在水泥砂浆中引入不同孔径、孔隙率的孔隙,使用有限元分析软件MSC.Marc,通过数值试验研究了孔径、孔隙率对混凝土抗拉抗压强度和弹性模量的影响规律.试验结果表明:混凝土弹性模量在同一孔径下随着孔隙率的增长呈线性下降,在同一孔隙率下随着孔径增大呈对数下降;混凝土抗拉抗压强度随着孔隙率和孔径增大呈对数下降.其次,将数值试验结果与经验公式进行了对比,验证数值试验结果的正确性.最后,根据数值试验结果,建立了混凝土初始损伤与孔隙率和孔径之间的关系,描绘了细观尺寸下混凝土的初始损伤面,为建立混凝土细观结构参数和宏观力学特性之间的联系,改善混凝土的力学性质打下了基础.     

再生骨料透水混凝土抗压强度及透水性能

测试天然骨料及3种再生骨料的基本性能,研究再生骨料和天然骨料的性能差异及其对透水混凝土的影响. 以骨料种类和目标孔隙率为主要影响因素设计透水混凝土配合比,并以振动成型法、插捣成型法配制15组透水混凝土,研究骨料种类、目标孔隙率、成型方式对透水混凝土28d立方体抗压强度和渗透系数的影响. 结果表明： 再生骨料存在吸水率高、压碎指标大的问题,但能满足配制透水混凝土骨料的要求;插捣成型法配制的透水混凝土渗透性能表现较好;品质高的骨料制备的透水混凝土具有较高的抗压强度和渗透系数;随着目标孔隙率的增大,透水混凝土的渗透系数增大,但抗压强度随之减小.     

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。     

不同冻融介质作用下再生骨料透水混凝土力学性能试验研究

为进一步研究不同冻融介质下再生骨料透水混凝土冻融循环后的性能变化,分别以清水和3. 5wt%Na Cl溶液为冻融介质,分析比较了不同冻融环境下再生骨料透水混凝土透水系数、连续孔隙率、剩余抗压强度、CT扫描断面平均孔隙率随冻融循环次数的变化规律。试验结果表明,不同冻融介质作用下,再生骨料透水混凝土的透水系数、连续孔隙率、平均抗压强度与CT扫描断面平均孔隙率的劣化程度均随冻融循环次数增加而逐渐增大,氯盐环境下更易引起再生骨料透水混凝土的冻融破坏;冻融循环作用下,再生骨料透水混凝土单轴抗压强度与CT扫描断面平均孔隙率呈负相关,可通过测量冻融后再生骨料透水混凝土孔隙率来评估其剩余抗压强度,试验成果可为进一步研究冻融环境下再生骨料透水混凝土内部孔隙结构损伤特征及破损机理提供参考依据。     

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。     

一种内疏水型透水混凝土的研制

将疏水剂引入透水混凝土中,研制一种内疏水型透水混凝土.采用正交试验,以28 d抗压强度和透水系数为试验指标,研究孔隙率、水灰比、疏水剂种类3个因素及不同水平对内疏水型透水混凝土性能的影响;通过极差分析及综合平衡法,分析各因素影响的主次关系,得出最优方案为孔隙率20%,水灰比0.28,荷叶疏水剂;通过对比试验可知,在最优方案下,掺入4%疏水剂较不掺入疏水剂混凝土强度提高28.9%.     

超声波波速与透水混凝土性能关系的试验研究

通过正交试验对透水混凝土进行配合比设计，测试了透水混凝土的孔隙率、干密度、渗透系数、抗压强度、抗折强度与抗冻等级，通过极差分析对试验结果进行分析，得出骨料粒径、水胶比和孔隙率对各项基本性能的影响规律。运用超声波检测技术对透水混凝土试件的超声波波速进行了测定，研究了超声波波速与各项基本性能之间的关系。在冻融试验中研究了超声波波速随冻融循环次数增加的变化规律，并构建它们的量化模型。结果表明,超声波波速与透水混凝土各项性能指标的相关性良好。本文为使用超声波波速评价透水混凝土各项基本性能及冻融损伤程度提供了理论依据。     

橡胶-玻璃粉改性透水路面强度和冻融性分析

为提高透水混凝土在季冻区的适用性,同时进一步发挥可持续材料的利用价值,本试验采用正交设计探究玻璃-橡胶复掺透水路面的强度和冻融损伤。结果表明,基于轻荷载透水混凝土路面的优质配合比为孔隙率20%、水胶比0.26、橡胶颗粒6%、玻璃粉20%。经过冻融耐久性试验分析多种透水混凝土样本后发现,复合掺杂玻璃粉和橡胶颗粒的透水混凝土较单掺橡胶颗粒及对照组抗冻性分别平均提高了13.93%和38.82%。改性后的透水混凝土能够通过调整胶凝材料将混凝土透水性能和强度性能结合,满足规范要求的同时达到减轻生态压力和降低生产成本的目标,在道路建设和可持续发展领域具有重要的应用价值。     

废旧橡胶集料透水混凝土强度和透水性能试验

通过在普通透水混凝土中掺加废旧橡胶颗粒配制了废旧橡胶透水混凝土,并对其抗压强度和透水性能进行了试验研究．结果表明：掺加橡胶颗粒后透水混凝土的强度明显提高,透水性能虽有一定程度下降,但均符合规范要求．     

酸雨-冻融侵蚀下透水混凝土性能损伤

为探究酸雨和冻融共同作用对透水混凝土性能的影响,采用酸雨-冻融侵蚀试验,分析不同橡胶掺量(0%、3%、6%和9%)下透水混凝土的质量、动弹性模量、超声波波速、抗压强度和透水系数等指标的变化规律,通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)和X射线衍射分析(X-ray diffraction, XRD)试验,从微观角度分析酸雨-冻融侵蚀机理。结果表明,透水混凝土的质量损失率、超声波波速损失率、透水系数和抗压强度损失率均呈不断上升趋势,相对动弹性模量呈不断降低趋势。掺入适量橡胶,会改善透水混凝土抗侵蚀性能。此外,利用灰色聚类分析得出透水混凝土的动弹性模量、超声波波速、抗压强度和透水系数等指标可以归为一类进行研究;结合SEM和XRD分析图谱分析得出酸雨-冻融循环试验的主要侵蚀产物为钙矾石晶体。     

骨料对透水混凝土性能的影响

试验研究了骨料品种、骨料粒径对透水混凝土主要性能的影响。试验结果表明：在相同骨料粒径的情况下,由碎石骨料配置的透水混凝土总孔隙率和透水系数明显大于卵石骨料配置的透水混凝土,碎石的强度变化幅度比卵石的变化幅度明显;随着骨料粒径的增大两种骨料配置的透水混凝土的孔隙率、透水系数均有所增大,在同一配合比情况下,随着骨料粒径的增大透水混凝土的强度呈非线性变化,且存在最佳粒径尺寸。