透水混杂骨料再生混凝土配合比设计与性能试验研究

依据CJJ/T135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》配制透水混杂骨料再生混凝土,通过对透水混杂再生混凝土配合比的设计及优化,确定能够满足强度和透水要求的最佳配合比范围,制成具有优良性能的透水混杂再生混凝土.试验表明:透水混杂再生混凝土的孔隙率应不大于15%,水灰比应该控制在0.28左右,此时透水混杂再生混凝土的抗压强度与透水系数都能满足实际工程要求.     

再生粗骨料制作渗透生态混凝土强度变化规律试验研究

再生粗骨料混凝土可较好的解决废弃混凝土的环境污染问题,但再生粗骨料的离散性大、水泥浆附着骨料、孔隙率高等缺陷制约了其制作再生混凝土的应用。研究如何改善透水混凝土配合比以再生粗集料空隙率、孔隙率、水灰比为配合比主要指标,采用体积法进行设计。本课题将再生混凝土技术与透水混凝土技术融合成透水混凝土,通过试验分析了再生粗骨料不同掺量的透水混凝土强度变化规律,在实验条件下,综合考虑混凝土强度和透水系数的要求,一定目标孔隙率下可确定符合要求的配合比,以促使其在工程应用的推广。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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%.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

通过三步碳化强化再生透水混凝土的性能研究

为了使用再生细骨料100%替代天然骨料制成再生透水混凝土,通过对再生细骨料烘干碳化、对浆料注碳搅拌、对再生透水混凝土碳化养护三步碳化工艺,起到强化透水混凝土的效果。对透水混凝土试件进行连通孔隙率、抗压强度测试,分析再生细骨料碳化程度、注碳浆体早期强度对透水混凝土力学性能的影响。结果表明：对再生细骨料进行烘干碳化处理,2 h碳化程度达69.05%;碳化再生骨料、碳化养护均可有效提升试件强度,抗压强度分别最大提高88.94%、33.40%,且不会影响试件透水性能;注碳搅拌可吸收固定一部分CO₂,提高试件透水性能和碳化养护效率,但对试件抗压强度产生负面影响,最大降低42.70%,碳化养护后强度仅下降7.0%。     

再生骨料掺量对透水混凝土性能的影响

再生透水混凝土是一种环保型、节材型建筑材料,符合我国当前循环经济与环境保护的发展需求,但目前其性能的研究尚不充分,推广应用还受限制.采用以废弃预制混凝土梁构件为再生骨料来源,通过破碎、筛分获得再生粗骨料,配制再生骨料透水混凝土,以取代率及粒级为变化参数,设计了5组配合比.通过试验,获取再生粗骨料的物理性能指标及再生透水混凝土的抗压强度、劈拉强度、孔隙率、透水系数等性能指标,分析了再生骨料透水混凝土的强度、孔隙率及透水之间的关联关系.结果表明,再生粗骨料24h吸水率比天然骨料高约11倍;再生骨料透水混凝土的孔隙率为14.2%~20.44%,透水系数为0.19~0.46cm,且透水系数随着孔隙率的增加而提高;掺入再生粗骨料的透水混凝土抗压强度随着取代率的增加而提高,替代率为30%时,提高幅度最大;采用双粒级骨料,可提高抗压强度35.4%,但透水性能随之下降.     

生态透水混凝土对路面径流污染阻滞效果

作为典型的大孔隙铺装材料,生态透水混凝土不仅能够快速渗透路表雨水,防止积水产生,还能有效阻滞路表径流中携带的大量污染物。以目标孔隙率为20%、加入陶粒和硅藻土两种净化材料的生态透水混凝土为研究对象,以性能测试结果为评价指标,分析净化材料掺量对生态透水混凝土孔隙率、渗透系数的影响;以污染物去除率为检测指标,分析不同净化材料掺量对径流污染阻滞效果的影响并从微观层面加以解释;以污染物总量为控制指标,采用室内加速试验,模拟生态透水混凝土在8 a服役期内孔隙率、渗透系数及污染物去除率的变化规律,研究其在长期服役过程中结构孔隙的阻塞过程。研究结论表明,生态透水混凝土中陶粒的最佳掺量为10%,硅藻土的最佳掺量为20%;从物理电子显微镜和化学元素分布两个层面确认了生态透水混凝土对道路径流污染物良好的阻滞作用;随着生态透水混凝土模拟服役年限增长,其孔隙率和渗透系数均衰减,对各污染物的阻滞效果也有着对应的变化趋势。     

纳米SiO_2与粉煤灰的增强效应对透水混凝土性能的影响

在基准透水混凝土配合比的基础上,研究复掺纳米SiO_2和粉煤灰对透水混凝土性能的影响。通过抗压、抗折、渗透系数、孔隙率等实验对比两种掺和料对透水混凝土力学性能和渗透系数的影响。结果表明:单掺纳米SiO_2对透水混凝土的抗压和抗折强度均有提升,对渗透系数和孔隙率没有影响;单掺粉煤灰对透水混凝土的抗压和抗折强度呈现先增大后减小的趋势,渗透系数和孔隙率小幅度的下降;双掺纳米SiO_2与粉煤灰对透水混凝土性能起叠加效应。在不影响渗透系数前提下,当纳米SiO_2掺量为5%,粉煤灰掺量为20%时,透水混凝土抗压强度最高。