若干因素对透水砖性能影响机理的研究进展

透水路面的设计是建设"海绵城市"最重要的一环。透水砖是使用量最大的透水路面材料,水泥基透水砖、陶瓷基透水砖及树脂基透水砖是目前常见的透水砖种类。其中,前两种透水砖问世较早但都存在显著的缺点。树脂基透水砖在透水率、强度、时效性、过滤性等方面均能大大超过国家现行标准,代表着未来的发展趋势。影响树脂基透水砖性能的因素很多,如骨料的种类、粒径、圆度、级配,胶凝材料的种类、物化特征,孔隙率、孔隙结构以及制备方法等。系统研究各因素对透水砖透水性能和力学性能的影响规律与机理,有助于优化树脂基透水砖的成分设计和生产工艺。通过对树脂基透水砖孔径、孔隙率、有效孔隙率的研究,可以反向证明采用开级配的骨料,在保留一端的环氧基的同时在树脂分子侧链接枝亲水基团,以及有效控制胶凝剂的使用量,均能对透水砖的透水性能产生积极作用。而在胶结成型之前对砂粒进行焙烧处理,可以去除骨料中的缺陷、降低砂粒表面可剥离吸附物的含量,同时还能增加树脂膜与砂粒表面的吸附强度,从而有效提升系统的整体强度。在成型方法方面,采用动载压制成型工艺会使材料的密实度提升,孔的分布更为均匀,强度也较静载压制成型得到相应提升。本文旨在总结与探讨影响树脂基透水砖透水性能和力学性能的诸多因素,包括骨料、胶凝材料等组成材料,孔隙率、孔隙结构等孔隙特征,骨料焙烧、预覆膜处理和砖成型方式等制备工艺。     

骨料种类与品质对透水混凝土性能影响的研究进展

骨料作为支撑透水材料空间骨架结构的原料,其形状、粒径范围及分布、种类与品质都对材料强度、透水性及耐久性产生重要的影响。文章从透水混凝土的骨料种类与品质要求为切入点,介绍了应用于透水混凝土中的天然骨料,建筑垃圾、工业固废、人造骨料及生活垃圾底渣等再生骨料与砂基细骨料的基本物理化学特性,重点综述了各类骨料对透水混凝土强度、透水性、耐久性及水质净化等性能影响的研究进展,并进行了简要分析与总结。最后,提出了透水混凝土可以通过对骨料的质量控制来提升其透水时效性与耐久性,指出未来需扩大透水混凝土行业协同处置废弃物的范围与能力。     

路面径流污染渗滤介质组合优化及净化机理分析

为确定适用于不同污染状况道路的渗滤介质组合形式,室内配置与扬州市次降雨径流污染物平均浓度(EMC)等浓度的污水水样,利用自制的过水模拟装置对6种典型渗滤介质的净化能力进行了测试和评价,并通过环境扫描电子显微镜(ESEM)、场发射扫描电镜(FESEM)对渗滤介质的微观结构进行了测试,分析其净化机理表明:渗滤介质主要通过介质内部孔隙吸附、介质间空隙截留两种方式降低径流雨水中污染物浓度,且不同渗滤介质对污染物的吸附/截留效果差异显著;采用模糊综合评价法能够量化不同净化材料组合对污染物的去除效果,最后给出了不同污染状况道路径流雨水的推荐渗滤介质组合形式。     

再生骨料透水混凝土的透水性和抗压强度

为系统掌握再生骨料透水混凝土的制备和性能变化规律,采用实验手段研究了再生骨料透水混凝土的透水性能和抗压强度。参考一般混凝土试验方法,分析在不同骨料粒径组合下原生骨料透水混凝土透水性能和抗压强度的差异。在此基础上,选择透水性能和抗压强度均较优的骨料粒径组合,在其中加入再生骨料,探究不同再生骨科取代率对再生骨料透水混凝土透水性能和抗压强度的影响以及透水系数与抗压强度间的相关性。结果表明:(1)对于采用的粒径组合(10 mm+20 mm),再生骨料透水混凝土的抗压强度较原生骨料透水混凝土高,当取代率不超过50%时,其抗压强度随取代量的增加而增大,但当取代率超过50%时,其抗压强度则有所下降;(2)再生骨料透水混凝土的透水性能较原生骨料透水混凝土好,透水系数随取代量的增加会有30%~195%的增幅;(3)与原生骨料透水混凝土抗压强度随透水系数增加持续下降变化不同,再生骨料透水混凝土的抗压强度随透水系数的增加会呈先上升后下降的变化。     

再生骨料掺配比对再生透水混凝土性能的影响

为研究再生骨料在透水混凝土（RPC）中的应用,选用废弃路面素混凝土块为再生骨料来源,设计2种系列,研究再生骨料透水混凝土中再生骨料掺配问题,即分别以粒径9.5~19.0 mm,再生骨料按0%、25%、50%、75%和100%（基准）质量替代同粒径天然骨料碎石（系列1）和以4.75~9.5 mm、9.5~19.0 mm两种粒径,再生骨料按0∶1、1∶1、1∶2、2∶1、2∶3和3∶2掺比（系列2）制备RPC,并分析其物理、力学、透水性能及其相互关系,得到了合理的再生骨料替代率和双粒级掺比,在1∶1和2∶1掺配下能够得到较好的强度及透水性能。通过切割试块的图像化处理,分析其孔隙分布特征和趋势,并将平面孔隙率、等效孔径和透水系数联系起来。结果表明,再生透水混凝土的透水能力主要取决于截面孔隙个数和面积。     

废弃混凝土再生系列材料用于预拌混凝土中的试验研究

通过对废弃路面混凝土进行破碎,将其破碎成5～31．5mm作为再生粗骨料,代替部分天然碎石;而5mm以下的颗粒通过掺入一定激发剂后粉磨,作为再生掺合料代替矿粉掺人到混凝土中。本文对再生系列材料用于预拌混凝土中的各项力学性能和耐久性能进行了试验和研究,对节能减排、应用于工程实践有一定的指导意义。     

地聚物基透水混凝土的制备与性能

透水混凝土因具有透水透气、吸声减噪等功能而被广泛研究和关注。然而,其普遍存在孔隙结构,造成受力不均,使得透水混凝土只能用于低荷载的路面。为了提高透水混凝土的强度和耐久性,本研究将地聚物作为透水混凝土的胶凝材料,并采用正交试验研究了最佳配比,分析了孔隙率、骨料粒径、激固比、矿渣掺量、水玻璃模数对其性能的影响。以抗压强度、劈裂抗拉强度、透水系数、抗冻性为指标,拟合分析了孔隙率与透水系数、透水系数与抗压强度、孔隙率与抗劈裂强度之间的关系。结果表明:目标孔隙率15%、激固比60%、骨料粒径2～5 mm、水玻璃模数1. 4、矿渣掺量20%为最优配比,所得地聚物透水混凝土的28 d抗压强度为33 MPa,抗劈裂强度为2. 4 MPa,透水系数为8. 4 mm/s,抗冻性能达标。     

自密实混凝土抗冻性研究进展

本文总结了混凝土冻融破坏机理,综述了矿物掺合料、化学外加剂、集料种类和纤维等对自密实混凝土抗冻性能的影响规律和改性机理。矿物掺合料和化学外加剂通过改变自密实混凝土拌合物的工作性和含气量,降低了硬化混凝土孔隙率和微孔间距。粗细骨料的孔隙性、力学性能、变形性能和颗粒组成影响了自密实混凝土拌合物的流动性和体系中水分的赋存状态,改变了硬化混凝土的孔结构和孔隙的连通性。纤维通过微引气作用和桥接阻裂效应,抑制了冻融过程中毛细孔压力所引起的裂纹的产生与扩展。本文阐述了自密实混凝土研究应用中存在的问题并提出了改善自密实混凝土抗冻性的途径。     

透水性路面的过滤层材料去污效果评价

该文在确定路面径流污染物指标的基础上,通过人工配置道路径流水样,利用自制的室内试验设备,对所选择的6种透水性铺装过滤层材料的净化性能进行了测试和评价,根据过滤层材料的去污效能,推荐出适用不同污染状况公路的过滤层材料组合结构型式。研究表明透水性铺装加铺"过滤层"材料可以有效降低路面径流污染浓度,防止地下水被污染效果较为明显。     

粘土砖再生骨料开发保水性透水混凝土的强度分析

废弃粘土砖具有良好的吸水、保水能力,用粘土砖开发的透水混凝土具有一定吸水、保水性能。由于粘土砖的抗压强度低,吸水后抗冻融性能亦差,因此,对不同砖骨料掺量下的透水混凝土作对比试验,研究表明,透水混凝土的抗压强度和抗冻融性能随粗骨料掺量增加而减小,在制备透水混凝土时应充分考虑砖骨料对抗压强度和抗冻性的不利影响。     

两种模拟条件下透水沥青混合料的渗透特性与净化能力

为研究不同模拟条件下透水沥青混合料的渗透特性和净化能力,在室内制备PAC-13型透水沥青混合料马歇尔试件,并对其在风干与不风干两种模拟条件下的渗透系数与污染物净化率进行测定,研究渗透系数与污染物净化率的变化规律,分析风干效应对透水沥青混凝土渗透系数衰变速率的影响.结果表明:合理控制空隙率,可确保透水沥青混凝土的透水性能...     

纤维素等若干因素对仿钢纤维增强透水混凝土性能的影响

本实验研究了不同仿钢纤维掺量(0%、0.2%、0.4%、0.6%)对透水混凝土抗压强度和透水系数的影响,并分析了骨料粒径、细骨料、纤维素等因素对仿钢纤维增强透水混凝土抗压强度和透水性能的影响。研究表明:仿钢纤维能够在一定程度上提高透水混凝土的早期强度;随仿钢纤维掺量的增加,透水混凝土28 d的抗压强度呈先上升后下降趋势,即存在最优掺量;当仿钢纤维掺量增加时,透水混凝土的透水能力先下降后上升;透水混凝土的抗压强度随骨料粒径的增大而降低,透水系数随骨料粒径的增大而明显增大;细骨料会使透水混凝土的早期抗压强度降低,但会提高透水混凝土28 d的抗压强度;随着细骨料取代量的增加,透水混凝土的透水系数先增大后减小;透水混凝土的抗压强度随纤维素掺量的增加而降低,透水系数随纤维素掺量的增加而增大。本研究可为实际透水混凝土施工过程中外掺料的选择提供参考。     

再生骨料强化方法研究进展

再生骨料混凝土作为新型环保材料,满足节约资源和能源、减少环境污染以及可持续发展战略的要求,是绿色混凝土的主要研究方向和推广方向.再生骨料表面附着老水泥砂浆,表面粗糙、棱角多,并含有大量孔洞以及二次破碎过程产生的微裂纹,与天然骨料相比,再生骨料存在密度低、吸水率大、压碎指标大、坚固性差、离散性大等不足,且再生骨料与其表面附着砂浆间存在薄弱界面区,使再生骨料混凝土的性能受到影响、工程应用受到限制.因此,提高再生骨料性能是再生骨料混凝土研究中的关键问题之一.传统提高再生骨料混凝土性能的方法主要聚焦在混凝土拌和阶段,通过改善拌和方法、加入矿物掺合料、优化混凝土配合比设计,或通过优化再生骨料级配、降低再生骨料取代率,以弱化再生骨料对再生骨料混凝土性能的不利影响,但本质上并未改善再生骨料的缺陷.而对再生骨料进行强化处理可改善再生骨料的性能.现有再生骨料强化方法主要从再生骨料表面附着砂浆着手,通过物理、化学或生物方法去除老砂浆或增强老砂浆来提高再生骨料的性能,如机械研磨、火山灰质浆液浸泡、纳米材料改性、二氧化碳强化法等.此外,通过骨料重组法对再生骨料成分进行分类、重组,也可在一定程度上提高再生骨料性能,进而达到改善再生骨料混凝土性能的目的.本文总结了国内外已有再生骨料强化方法的研究进展,分别介绍了去除老砂浆、增强老砂浆、骨料重组三类再生骨料强化方法及其作用机理,总结分析了再生骨料强化方法的强化效果,提出进一步研究再生骨料强化的方向.     

粗骨料对沥青混凝土开裂阻力影响分析

沥青混凝土是典型的非均匀材料,在进行力学分析时通常是将其视为均匀、各向同性体,但是理论分析结果很难与实际相符合。同时均质化假设也很难解释含大粒径骨料的沥青碎石作为防裂层的抗裂性能优于小粒径沥青混凝土的现象。笔者通过在均质的沥青混凝土引入一个粗骨料,应用断裂力学平面有限元程序系统地分析了粗骨料对沥青混凝土抗裂性能的影响,分析结果可以较好地解释大粒径沥青混凝土的抗裂性能优于小粒径沥青混凝土的机理。因此,使用大粒径骨料沥青混泥土能够改善路面的使用寿命。     

高性能环氧树脂透水混凝土的制备及其性能研究

以不同质量分数(0,1%,2%,3%)的水性环氧树脂为改性剂,制备了高性能环氧树脂透水混凝土,研究了环氧树脂掺杂量对透水混凝土力学性能、透水性能、抗冻性能和微观形貌的影响。结果表明,适量的环氧树脂掺入透水混凝土后,可以增加骨料与砂浆之间的粘度,并提高其结合强度,从而提高了改性透水混凝的力学性能、透水性能和抗冻性能;随着环氧树脂掺杂量的增加,改性透水混凝土的抗压强度和抗折强度先增大后减小,透水系数和质量损失率先减小后轻微增大;当环氧树脂的掺杂量为2%(质量分数)时,28 d的抗压强度和抗折强度达到最大值,分别为13.17和1.26 MPa,透水系数和质量损失率(60次冻融循环下)达到了最小值,分别为4.84 mm/s和0.3233%;环氧树脂的掺杂提高了透水混凝土的结构致密性,当环氧树脂的掺杂量为2%(质量分数)时,改性透水混凝土的结构致密性最高,微裂纹较少,抗冻性能最佳。     

不同环境中矿物掺合料混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的研究进展

硫酸盐侵蚀是混凝土耐久性研究的热点之一。矿物掺合料的掺入改变混凝土内部的组成,细化了混凝土的孔结构,对混凝土抗硫酸盐侵蚀起着重要作用。掺合料的化学组成、细度、掺量等对混凝土抗硫酸盐侵蚀均有很大的影响。外界腐蚀环境的不同,矿物掺合料混凝土抗硫酸盐侵蚀的性能也有显著的差别。大量的研究表明,在连续浸泡的硫酸盐溶液中,矿物掺合料只要掺量适当能够提高混凝土抗硫酸盐侵蚀的能力。在干湿循环与硫酸盐溶液共同作用下,矿物掺合料混凝土抗硫酸盐侵蚀的能力有所争议,有些研究表明矿物掺合料能够提高干湿循环条件下混凝土抗硫酸盐侵蚀的能力;然而有些研究结果却呈现相反的结论,这需要进一步探索。     

透水混凝土路面施工工艺与堵塞维护

透水路面具有透水、蓄水、降噪、净化水质等优点,是"海绵城市"建设中的重要一环。在总结和分析目前研究成果和工程应用的基础上,本文介绍了透水混凝土路面的施工工艺,提出了堵塞维护的建议。     

干湿循环作用对混凝土抗氯离子渗透侵蚀性能的影响

为了加速模拟海洋潮差区环境对混凝土耐久性能的影响,掺入矿粉和纳米改性矿物掺合料,研究了氯盐干湿循环作用对混凝土抗氯离子侵蚀性能及微观结构的影响,并将干湿循环试验与常规浸泡试验进行了对比。结果发现,干湿循环作用粗化了混凝土试件表层孔结构,增大了孔径>50 nm的孔隙含量,显著提高了自由及总氯离子浓度;掺入纳米改性矿物掺合料能降低混凝土内部孔隙率,减少有害孔含量,提高混凝土内部氯离子结合能力;干湿循环60天后混凝土表层Ca（OH）₂逐渐被消耗,生成了Friedel盐和CaCO₃。      

考虑孔隙及微裂纹影响的混凝土宏观力学特性研究

混凝土是一种典型的多孔介质材料,孔隙分布错综复杂,孔径尺寸跨越微观尺度和宏观尺度,对混凝土弹性模量及强度等力学参数产生巨大影响.认为混凝土是由骨料、孔隙及砂浆基质组成的三相复合材料,采用Monte Carlo 法将孔隙、微裂纹及微缺陷与骨料颗粒随机投放在砂浆基质中.根据三相球模型及中空圆柱形杆件模型得到含孔材料的有效力学性质,并推导得到含孔材料的等效本构模型.建立含孔隙混凝土试件的细观单元等效化力学模型,对二级配含孔隙混凝土试件在单轴拉伸及压缩条件下的反应进行了非线性分析.结果表明:孔隙、微裂纹的存在对混凝土宏观弹性模量、强度及残余强度等力学性质都有很大影响,在对混凝土宏观力学特性分析及研究混凝土损伤断裂时不应忽略其影响.     

高强抗冻透水混凝土的配合比设计与性能评估

透水混凝土是建设海绵城市的关键材料。目前普通透水混凝土强度低，抗冻性能差，使其难以在机动车道和有抗冻需求的道路工程中应用。本工作基于颗粒堆积模型研制了抗压强度超过160 MPa的超高强胶凝基质，其具有较强的成膜能力，且稳定膜厚度(SPFT)随流动度的减小和骨料粒径的增大而增加。本工作还建立了SPFT与流动度的关系，进而提出了高强抗冻透水混凝土(HSFRPC)配合比设计方法。利用该方法设计并制备出抗压强度大于50 MPa、弯曲强度大于7.5 MPa、透水系数大于4 mm/s、抗冻等级达F300的HSFRPC。本试验分析了骨料粒径和孔隙率对HSFRPC工程性能(力学性能、透水性能和抗冻性能)的影响规律。基于雷达图的性能评估结果表明：骨料粒径为2.36～4.75 mm、设计孔隙率为20%的HSFRPC工程性能优越且各项性能均衡，可供寒区道路工程参考。