干硬性透水混凝土的孔隙结构设计与性能优化

发布时间：2020-07-22 12:01

【摘要】：干硬性透水混凝土制品拥有一些现浇透水混凝土不具备的优点,如装饰效果好,施工简便、无需现场养护,发生堵塞或破损时维护简便。然而,目前对制品用干硬性透水混凝土的研究多集中于技术应用上,而理论研究较少。透水性混凝土制品的设计和生产缺乏理论指导,难以通过控制孔隙率来协调透水系数与强度间的矛盾关系。此外,透水混凝土的高孔隙率特征使人们对其抗冻性存在疑虑,且目前评价透水混凝土抗冻性的试验方法与其实际应用环境条件不相符,关于孔隙率如何影响透水混凝土抗冻性的研究也很少。鉴于此,本文对干硬性透水混凝土的孔隙结构设计方法和性能优化措施进行了系统研究。提出了基于孔隙率的配合比设计方法。根据可压缩堆积模型,推算出级配集料在振动加压条件下的干堆积密实度,在探讨干堆积密实度与级配集料在干硬性透水混凝土中的堆积密实度相关性基础上,通过计算得到级配集料在干硬性透水混凝土中堆积密实度及用量,进而结合水灰比和设计全孔隙率计算得到水泥和水的用量。本文提出的配合比设计方法考虑了成型方式和集料级配对透水混凝土孔隙率的影响,研究表明,该方法可实现对干硬性透水混凝土全孔隙率的控制,具有良好的适用性。研究了孔隙结构与干硬性透水混凝土性能的相关性。在分析透水混凝土中水流模式基础上,修正了Kozeny-Carman方程,便于研究透水系数与有效孔隙率、平均孔径间的相关性;对Griffith断裂力学理论进行修正以研究透水混凝土强度与全孔隙率、平均孔径间的相关性;并对孔隙率与透水混凝土抗冻性的相关性进行研究。结果表明,透水系数与有效孔隙率相关性更好,以有效孔隙率为自变量,通过修正的Kozeny-Carman方程可较好地预测透水系数。采用修正的Griffith断裂力学公式能够较好地预测抗折强度,但对抗压强度的预测却存在不确定现象,主要是无法确定孔径在何种情形下会显著影响抗压强度。孔隙率与干硬性透水混凝土抗冻性的相关性不大。开展了干硬性透水混凝土的性能优化研究。建立干硬性透水混凝土结构模型,并据此模型提出了提高干硬性透水混凝土强度的理论措施。结合透水混凝土的冻融破坏特征,发现对水泥浆体改性是实现透水系数不降低前提下,提高透水性能强度、改善抗冻性的最直接最有效的技术措施。在系统研究单掺硅灰、减水剂、乳液和复掺硅灰、减水剂等改性措施对透水混凝土性能优化结果基础上,发现在干湿结合养护条件下单掺5%的乳液对干硬性透水混凝土的性能优化效果最佳。
【学位授予单位】：中国建筑材料科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU37
【图文】：

砌块成型机,模箱,成型设备

(a) (b)图 2-1 成型设备：(a)砌块成型机，(b)模箱Fig. 2-1 Moulding equipment: (a) block forming machine, (b) moulding box试件成型过程包括填料、一次振动、二次加压振动和脱模四个工序。首先将按设计质量称量的混合料分别填入组合模具的 8 个空腔中并刮平，然后振动 4 s

试验装置图,试验装置,示意图

(a) (b)图 2-2 定水头法试验装置：(a)示意图，(b)试验装置ig. 2-2 Constant water head apparatus: (a) schematic outline, (b) experimental a5.2 落水头法

试验装置图,试验装置,示意图

13(a) (b)图 2-3 落水头法试验装置：(a)示意图，(b)试验装置ig. 2-3 Falling water head apparatus: (a) schematic outline, (b) experimental ap

【参考文献】