改性透水混凝土在非自重湿陷性黄土地区路用性能研究

发布时间：2020-05-07 17:19

【摘要】：在非自重湿陷性黄土地区,城市洪涝灾害时有发生且其中部分地区水资源相对匮乏。透水混凝土的铺装能够有效缓解以上两方面的问题,因此非自重湿陷性黄土地区也对铺装透水混凝土有着急切的需求。但非自重湿陷性黄土地区的气候因素以及非自重湿陷性黄土路基的湿陷特性制约着透水混凝土道路的铺装。由此可见,如何将透水混凝土道路面层进行改性以及采用合理的排水措施,是一个亟待解决的问题。根据非自重湿陷性黄土地区的气候地质特点分析了透水混凝土面层结构与非自重湿陷性黄土路基的协同工作条件,结合相关的规范要求作为透水混凝土的力学物理性能的改性依据。采用了玄武岩纤维以及矿渣微粉对透水混凝土进行改性,研究了改性后的抗压强度、抗折强度、透水性能等物理力学性能,同时分析了透水混凝土的渗流性能。主要研究内容如下:(1)通过调研与分析,得出了透水混凝土与非自重湿陷性黄土路基协同工作的相关物理力学性能条件。对应用于非自重湿陷性黄土地区路面铺装的透水混凝土的孔隙率,抗压抗折强度,抗冻性能,耐硫酸盐腐蚀性能进行了分析。(2)试验研究了骨料粒径为3-5mm以及5-10mm的透水混凝土满足C20抗压强度的临界孔隙率,并在临界孔隙率的基础上采用矿渣微粉以及玄武岩纤维对透水混凝土进行改性试验。试验结果表明:矿渣微粉采用内掺入法时最优掺量为7.5%,玄武岩纤维最佳纤浆比为0.2%。(3)根据达西定律将渗透系数转化为粘性阻力系数,并通过连通器模型验证了采用多孔介质模型对透水混凝土路面结构排水能力进行分析的有效性。(4)通过对构想的单面层以及双面层结构进行了饱和排水研究,得出了适用于降雨较多雨强较大以及降雨较少雨强较小的地区的性能相对优良的面层结构,并对所构想的面层结构的合理性进行了分析。
【图文】：

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湿陷性黄土在我国分布广泛，具有土质比较均匀、结构疏松，在受水浸湿后会丧失一定的承载力的特点，在湿陷性黄土地区城市内涝灾害十分严峻（如图1-1所示）。非自重湿陷性黄土在未受水浸湿时，具有较好的强度，但是受水浸湿后，土结构破坏会有一定的破坏，但是仍能具有一定的强度。因此如何在非自重湿陷性黄土地区进行透水混凝土的铺装是一个迫在眉睫的问题。为了营造一个良好的城市生态环境、解决极端暴雨天气下的城市积水问题，采用自然力量排水是解决这类问题的基本途径，透水混凝土具有蓄水能力与透水能力且能够对灰尘颗粒进行吸附的特性，这些特性使得透水混凝土充分契合了“海绵城市”的内在要求。现阶段在湿陷性黄土地区进行透水混凝土铺装的方式主要是通过强夯法、换填法以及设置隔水层。其中强夯法加固后强度并不理想，，换填法造价高昂，设置隔水层的效果目前还不是十分有效，在强降雨中非自重湿陷性黄土仍然可能会丧失一定程度的承载能力。目前透水混凝土因为其低强度的特点，主要铺装于人行道路上以及公园、小区中。透水混凝土的强度不是制约透水混凝土在非自重湿陷性黄土地区应用的主要问题

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透水混凝土的强度不是制约透水混凝土在非自重湿陷性黄土地区应用的主要问题，主要问题在于如何有效避免渗入面层的雨水渗入路基，以及路基局部湿陷导致的面层承载力可能出现不足（如图1-2所示）。因此不仅仅需要对透水混凝土配合比进行改良，有效改善其物理力学性能的同时也需要对现有透水混凝土道路排水、蓄水方案进行相应的改进。
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U414

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