基于正交试验的透水再生混凝土性能优化试验研究

透水混凝土在缓解城市内涝、噪音效应和热岛效应等方面具有广泛的应用前景,但多孔导致的强度偏低限制了其进一步推广应用。本文采用再生粗骨料和聚丙烯纤维配制高性能透水再生混凝土,设计五因素四水平正交试验,采用极差法分析水胶比、目标孔隙率、再生粗骨料取代率、粉煤灰掺量和聚丙烯纤维掺量对透水再生混凝土抗压强度、有效孔隙率、透水系数的影响规律。结果表明：透水再生混凝土抗压强度影响因素的主次顺序为目标孔隙率>再生粗骨料取代率>水胶比>聚丙烯纤维掺量>粉煤灰掺量;透水再生混凝土抗压强度最大为48.26 MPa,此时透水系数为1.96 mm/s;随着目标孔隙率的提高抗压强度呈线性下降的趋势;40%再生粗骨料等质量取代天然粗骨料后,透水再生混凝土的抗压强度达到28.7 MPa,提高119.08%,透水系数增加9.44%;掺入0.11%体积掺量的聚丙烯纤维后透水再生混凝土的抗压强度达到27.4 MPa,提高幅度为10.48%,而且透水性能不会降低。研究结果可以为高性能透水再生混凝土的制备提供依据。     

干掺纤维再生透水混凝土强度、透水性和耐磨性研究

为提高透水再生混凝土工程性能,对比研究了干掺玄武岩纤维和聚丙烯纤维对再生透水混凝土强度特性、透水性及耐磨性影响规律。研究结果表明：再生透水混凝土掺入纤维后抗拉强度提高,聚丙烯纤维再生混凝土抗压强度呈降低趋势变化,玄武岩纤维掺量0.3%时,再生透水混凝土抗压强度取得最大值,较未掺纤维再生透水混凝土抗压强度提高9.7%;纤维掺量超过0.43%时,掺聚丙烯纤维较玄武岩纤维再生透水混凝土抗拉性能要优;纤维掺量对再生混凝土孔隙率和透水系数影响较小,且满足CJJ/T 135-2009中透水混凝土设计要求;再生混凝土掺入纤维后的质量磨耗率减小,在玄武岩纤维掺量0.5%时,再生混凝土质量磨耗率取得最小值,较未掺纤维再生混凝土磨耗率降低29.2%;纤维掺量超过0.3%时,掺聚丙烯纤维较玄武岩纤维对再生混凝土耐磨性促进作用提高。建议玄武岩纤维最佳掺量为0.5%,聚丙烯纤维最佳掺量为0.7%。     

聚丙烯纤维及橡胶颗粒对透水混凝土性能的影响

以聚丙烯纤维及橡胶颗粒掺量为影响因素,通过测定透水混凝土的28 d抗压强度、抗折强度、孔隙率及透水系数等性能指标,获取聚丙烯纤维及橡胶颗粒掺量与透水混凝土力学性能及透水性能的关系.试验结果表明:粗骨料粒径为4.75~9.5 mm时,掺入橡胶颗粒和聚丙烯纤维皆会使透水混凝土的28 d抗压强度、抗折强度提高,但会使透水系数减小,透水性能下降;与掺加橡胶颗粒相比,掺加聚丙烯纤维可以更加明显地改善透水混凝土力学性能;随着掺入聚丙烯纤维以及橡胶颗粒比例的增加,透水混凝土28 d抗压强度、抗折强度性能指标上升的幅度逐渐减小,透水性能则逐渐下降.     

粉煤灰透水混凝土孔隙率和渗透系数的试验研究

粉煤灰等量取代水泥进行透水混凝土强度的改性有明显的效果,然而随着强度的提高,透水混凝土的孔隙率和渗透系数也有明显降低。通过测定不同掺量粉煤灰取代水泥改性透水混凝土的孔隙率和渗透系数并进行对比,研究粉煤灰透水混凝土内部结构的变化,分析不同集料粒径透水混凝土粉煤灰掺量对孔隙率和渗透系数的影响。结果表明,采用体积法测定透水混凝土的孔隙率,两种集料透水混凝土的孔隙率基本都保持在15%以上;透水混凝土渗透性能较好,过水断面流水速度大,上下水头变化较大,故建议采用降水头法测定其渗透系数;粉煤灰的掺加对小粒径透水混凝土孔隙堵塞较大粒径透水混凝土严重,渗透系数下降明显。     

玄武岩纤维对透水混凝土基本性能的影响研究

选取12、24 mm两种长度的玄武岩纤维，以0.05%、0.1%、0.15%、0.2%等四种体积掺量制备透水混凝土，通过测定透水混凝土28 d的抗压强度、抗折强度、孔隙率和透水系数，研究玄武岩纤维的长度和掺量对透水混凝土各项性能的影响。结果表明：玄武岩纤维的掺入有效提高了透水混凝土的强度，随着玄武岩纤维掺量的增加，抗压强度和抗折强度均呈现出先上升后下降的趋势；随着玄武岩纤维掺量的增加，透水性能逐渐下降，玄武岩纤维的掺入对透水性能产生不利影响；综合考虑强度和透水性能，适宜掺入的玄武岩纤维长度为24 mm,掺量在0.1%～0.15%之间。     

基于可压缩堆积模型的透水混凝土配合比设计

基于可压缩堆积模型,以全孔隙率为设计指标,提出了一种考虑成型过程和集料级配影响的透水混凝土配合比设计方法.该方法首先根据可压缩堆积模型挑选出干堆积密实度较高的级配集料,引入反映成型过程影响的比例因子λ建立了集料在透水混凝土中的堆积密实度与其干堆积密实度之间的关系,进而确定出单位体积透水混凝土的集料用量;然后根据集料用量和水灰比,计算得到透水混凝土的水泥浆体体积和水泥用量.对依据该方法设计的透水混凝土性能验证试验表明,实测全孔隙率与设计全孔隙率非常吻合,达到预设目标;透水混凝土强度随小粒径集料体积分数的变化趋势与集料干堆积密实度的相近,但是并非干堆积密实越高则强度越高,强度还受到集料粒径的影响.     

聚丙烯纤维增强再生混凝土的抗压与抗拉性能研究

由废弃混凝土骨料配制而成的再生混凝土存在孔隙率大、吸水率高及密度较低等不足,抗压与抗拉等基本力学性能与天然混凝土有一定的差距,极大地限制了其推广应用。基于聚丙烯纤维的阻裂效应,通过采用普通混凝土配合比设计方法,制备获得聚丙烯纤维增强再生混凝土,并制作标准立方体试块对其开展抗压和劈拉试验。结果表明,聚丙烯纤维增强再生混凝土的抗压和抗拉强度与纤维掺量具有正相关关系,但与再生骨料掺量表现为负相关关系;随着再生骨料掺量的增加,聚丙烯纤维对再生混凝土的增强作用逐渐变小;相较于再生混凝土的抗压强度,聚丙烯纤维对再生混凝土抗拉强度的增强作用表现得更为显著。     

基于正交试验设计的透水混凝土关键性能研究

通过正交试验,研究了孔隙率、水胶比以及硅灰掺量对透水混凝土抗压强度、抗弯拉强度、透水系数的影响.试验结果表明,孔隙率和硅灰掺量对透水混凝土的力学性能影响显著,水胶比影响较小.随着孔隙率的提高,透水混凝土的抗压强度和抗弯拉强度均显著降低,透水系数显著提高;随着硅灰掺量的增加,抗压强度和抗弯拉强度有升高趋势,透水系数降低不显著.随抗压强度的增加,透水系数有下降趋势,抗弯拉强度有增加趋势,折压比(ff/fc)在0.10 ～0.14之间.最后,通过多元线性回归,建立了不同因素对透水混凝土抗压、抗弯拉强度和渗透系数的数学表达式,通过权重评价不同因素的影响规律.     

纤维再生混凝土的抗冻性能及孔结构研究

试验采用等体积砂浆法配制再生骨料取代率为15％,强度为C30的再生混凝土,分别掺体积分数为0％,0.5％,1％,1.5％的钢纤维及0.2 kg/m3,0.5 kg/m3,0.8 kg/m3的聚丙烯纤维,研究钢纤维及聚丙烯纤维掺量对再生混凝土抗冻性能的影响.结果表明,几组再生混凝土抗冻性能均良好,在冻融循环后期纤维再生混凝土的优势显现,掺0.2 kg/m3的聚丙烯纤维改善抗冻性能效果明显,其次是掺量为0.5 kg/m3的钢纤维再生混凝土,钢纤维掺量为1％和1.5％的再生混凝土抗冻性能稍好于不掺纤维及钢纤维掺量为0.5％的再生混凝土,掺0.8 kg/m3的聚丙烯纤维再生混凝土的抗冻效果最差.通过孔结构测试,表明再生混凝土抗冻性能与孔结构有密切联系.     

建筑垃圾对混凝土强度的影响试验研究

通过设计不同水灰比、不同再生粗骨料掺量的再生混凝土,发现混凝土再生粗骨料掺量对水灰比较小的混凝土影响更为明显,再生骨料掺量从0％～100％增加,对应的混凝土强度明显降低,而且在0.4较低水灰比条件下,再生混凝土相对抗压、抗劈裂抗拉强度下降幅度更大,因此大掺量再生集料混凝土水灰比不应设计较低;通过微观结构观测分析,表明由于再生集料的多孔特性,导致再生混凝土内部孔隙最可几孔径波动较大,对比发现,普通混凝土最可几孔径波动范围为3.46～4.21 μm;而再生混凝土最可几孔径波动范围为3.12 ～5.56 μm,且混凝土内部孔隙数量较多,孔结构不稳定.     

再生粗骨料中不同聚丙烯纤维体积掺量对再生混凝土力学性能的影响

文章制备了不添加聚丙烯纤维（PPF）再生粗骨料和PPF体积掺量为0.10%、0.15%、0.20%再生粗骨料，并制作再生混凝土试件，分析再生混凝土力学性能的影响。结果表明：随着PPF体积掺量的增加，混凝土拌合物流变性降低。添加PPF的各组混凝土试件抗折破坏均为塑性破坏。随着PPF体积掺量的增加，试件抗压强度、轴心抗压强度逐渐增加，劈裂抗拉强度先降低后上升。随着PPF体积掺量的增加，试件静压弹性模量、轴压韧性指数先增大后降低，峰值应力先降低后增大。随着PPF体积掺量的增加，试件内部孔隙率、大孔径分布比例总体呈下降趋势。PPF体积掺量为0.15%，再生混凝土试件的力学性能更优。     

超细矿渣粉及可再分胶粉对透水混凝土的性能影响究

本文研究了超细矿渣粉和可再分胶粉的掺量以及胶凝材料总量对透水混凝土抗压强度、孔隙率及透水系数的影响。试验结果表明:当胶凝材料总量为410kg/m~3,超细矿渣粉内掺10%,可再分胶粉外掺2%的情况下,透水混凝土28d的抗压强度可达到35.6MPa,孔隙率、透水系数分别为1.73mm/s、18.4%。     

粉煤灰对透水混凝土性能影响研究

为研究粉煤灰对透水混凝土的影响作用,通过在透水混凝土中加入粉煤灰,利用裹石法制作透水混凝土,研究了粉煤灰对透水混凝土抗压强度、抗折强度、孔隙率和透水系数的影响作用。结果表明:粉煤灰的掺入对透水混凝土的性能有明显的影响,抗压强度先降低后增高,粉煤灰掺量为20%的时候抗压强度达到最大值19.6 MPa,随着粉煤灰掺量的继续增加,抗压强度值又逐渐减小;粉煤灰掺量为20%的时候抗折强度达到最大值,说明粉煤灰的最佳掺量在20%左右;随着粉煤灰掺量的增加,孔隙率和透水系数都逐渐减低,早期降低的速率大,后期降低的速率小。     

玄武岩纤维聚合物水泥混凝土干缩性能试验研究

通过玄武岩纤维聚合物水泥混凝土干缩性能试验,研究了玄武岩纤维掺量和聚合物乳液掺量对混凝土干缩性能的影响.研究结果表明,单掺玄武岩纤维对混凝土的干缩存在负面作用,随着玄武岩纤维掺量的增加,混凝土的干缩率增大;单掺丁苯乳液聚合物时,随着丁苯乳液聚合物掺量的增加,混凝土的干缩率呈现明显的增大趋势;玄武岩纤维和聚合物乳液复掺使用可以减少混凝土的干缩,其改善效果优于两者单掺的情况,复掺对混凝土干缩起到了双重改性的效果.     

再生粗集料混凝土力学性能的阻抗谱研究

以废弃砂浆块为原料,生产再生集料来代替天然砂石集料并配制再生混凝土,对资源的再生利用及保护环境具有重要意义.通过力学性能试验,发现随着再生粗集料掺入量的增加,混凝土的抗压强度降低.此外,还采用了交流阻抗的方法测定了不同掺量的再生混凝土阻抗的变化,研究了再生粗集料和水泥浆体间的界面过渡区性能.结果表明,在经过充分养护后,再生粗集料与天然粗集料的界面过渡区的结构特性和力学性能是一致的.     

超细钢-聚丙烯混杂纤维混凝土力学性能研究

为研究超细钢-聚丙烯纤维对混凝土力学性能的影响,进行了9组超细钢-聚丙烯混杂纤维混凝土试件的立方体抗压强度和劈裂强度试验,分析了超细钢纤维、聚丙烯纤维体积掺量对混凝土力学性能的影响。结果表明:混杂纤维的掺入使混凝土的立方体抗压强度、劈裂强度及拉压比均有提高,混杂纤维混凝土破坏产生明显延性特征;超细钢纤维体积掺量对混凝土力学性能的影响最大,混凝土强度及拉压比随超细钢纤维掺量增加而增大;聚丙烯纤维体积掺量增加对混凝土力学性能的影响并非线性提高,混掺0.1%聚丙烯纤维和1.5%超细钢纤维的混凝土获得最佳力学性能,抗压强度提高19.42%,劈裂抗拉强度提高56.78%,拉压比提高30.16%。     

再生粗集料掺量对于C30混凝土工作性能及力学性能的影响

研究了再生粗集料替代天然集料的掺量(0、50%、70%、100%)对C30普通混凝土的工作性能(初始和1h坍落度)和力学性能(3、7、28、60、90d)的影响。结果表明:随着再生粗集料掺量的增加,混凝土坍落度减小,坍落度经时损失变大,调整胶凝体系和外加剂种类可以明显改善其工作性能。随着再生粗集料掺量的增加,各龄期的强度相较基准组呈逐渐下降的趋势。综合考虑再生资源利用的经济和社会效益,混凝土工作性能和力学性能表现等,选择掺入70%再生粗集料替代天然粗集料为最佳。     

玄武岩纤维改善再生混凝土抗氯离子渗透性能研究

为研究玄武岩纤维对再生混凝土抗氯离子渗透性能的影响,本文对4种玄武岩纤维体积掺量(0%、0.2%、0.4%、0.6%)下5个粗骨料质量替代率(20%、40%、50%、60%、80%)的再生混凝土及1组普通混凝土进行了电通量试验,并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和压汞法(MIP)从水泥水化和孔结构的角度探究了玄武岩纤维对再生混凝土抗氯离子渗透性能影响的微观机理。结果表明,玄武岩纤维显著提高了再生混凝土抗氯离子渗透性能,其中玄武岩纤维掺量为0.2%,粗骨料质量替代率为50%时改善效果最好且优于普通混凝土。基于FTIR发现玄武岩纤维是通过改变再生混凝土水化产物C-S-H的聚合度和CaCO₃的生成而改善其抗氯离子渗透性能。通过MIP得出最优组合掺量下,再生混凝土的孔径分布得到优化,孔隙率最小,进而提高了其抗氯离子渗透性能。     

玻化微珠作为混凝土骨料的吸声性能研究

为研究玻化微珠作为轻集料对混凝土吸声性能的影响,试验采用引气剂发泡,经试验确定玻化微珠的掺量为20%,在此基础上进一步探索水灰比、掺和料对混凝土吸声性能的影响。试验表明:随着水灰比增大,混凝土的吸声性能先增大后降低,水灰比为0. 5时平均吸声系数为52. 3%;引气剂的掺量为0. 3%时平均吸声系数为53. 1%;掺入0. 2%的聚丙烯纤维时,能有效促进混凝土内部形成连通的孔隙进而提高混凝土的吸声性能,混凝土的平均吸声系数达到了55. 6%。     

再生微粉对泡沫混凝土力学与导热性能的影响研究

为了研究再生微粉对泡沫混凝土使用性能的影响,在再生微粉活性与水化热试验的基础上,制备了不同再生微粉掺量的泡沫混凝土试件,开展了其坍落度、干缩度、抗压强度、抗拉强度和导热系数测试,分析了再生微粉掺量对泡沫混凝土工作性能、力学性能和导热性能的影响规律.结果表明:在工作性能方面,泡沫混凝土的坍落度和干缩度分别随再生微粉掺量的增大而减小和增大;随再生微粉掺量的增大,泡沫混凝土的7 d抗压强度以及劈裂抗拉强度逐渐减小,而28 d抗压强度和劈裂抗拉强度则先缓慢增大后快速减小;泡沫混凝土的导热性能在再生微粉掺量为8％以上迅速减小.