生态型多孔混凝土路面材料的性能研究与制备

发布时间：2020-06-20 05:19

【摘要】：多孔混凝土材料作为一种生态型路用材料,由于其特殊的配合比设计和独特的道路施工工艺,使得它在满足一定荷载的条件下,又具有一定的透水、吸声性能。对增强路面结构的排水能力,缓解城市“热岛效应”,有效降低路面噪声,改善周边环境有着积极的作用。为此,将多孔混凝土作为路面材料的研究具有十分重要的工程和生态意义。本文通过对多孔混凝土的设计进行了以下研究:(1)根据填充包裹理论,参照多孔混凝土的空隙特征,采用体积法进行配合比参数的确定。(2)为了探究多孔混凝土的力学性能,根据其结构特点和受力特征进行试验分析。在此过程中,采用菱镁矿尾矿替代玄武岩碎石作为多孔混凝土路面材料的粗骨料,既满足了强度要求,又解决了环境问题。(3)得出了有效空隙率和全空隙率之间的线性关系,探究了影响多孔混凝土路面材料透水和吸声性能的主要因素,同时找出了透水系数与有效空隙率之间的相关关系,并最终确定最佳掺量。通过上述分析,得出多孔混凝土的基本配比如下:水泥:322.6kg/m~3、粗骨料:1653.26 kg/m~3、绿泥石粉:165.3 kg/m~3、粉煤灰:35.84 kg/m~3、胶结剂:11.37kg/m~3、水:106.11 kg/m~3。采用正交试验设计的方法进行优化后,结果表明:当骨料的颗粒级配为35%的(3~5)mm与65%的(5~8)mm、水胶比为0.28、目标空隙率为20%、外加剂掺量为6%时其28天抗压强度最高可达29.80MPa、透水系数可达0.83mm/s。当空隙率为25%,厚度为65mm时,多孔混凝土路面材料的吸声性能最好,其降噪系数可达0.414。本文在试验中掺入少量的绿泥石粉和粉煤灰,其主要作用为:(1)缓解部分固体废弃物长期堆存造成的环境污染的问题。(2)改变骨料间的颗粒级配,降低空隙率,提高多孔混凝土的力学性能。(3)有效缓解冬季因冻融开裂现象的出现,试验结果表明:当空隙率为20%,粉煤灰的掺量为15%,多孔混凝土的抗冻性最优,此时的抗压强度损失率为12.4%,重量损失率为3.8%。最后对多孔混凝土路面材料的施工技术进行了简单的探讨,总结出施工过程中应多加注意的三大主要环节:施工的前期准备工作、现场施工和成型后的养护及后期维护等。
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U414
【图文】：

水文过程

1.绪论1.1 引言随着我国经济发展水平的不断提升，城市中的生态建设也逐渐提上了日程，与此同时，不断扩大的环境保护问题也日渐凸出。自然环境下，大量雨水被地面吸收并渗透到地下，然后通过地表植被蒸发，返回空气中，剩余的降雨从地面逐渐汇聚于河流中，排入湖泊大海，如图 1.1 所示。但是，城市的发展改变了这种天然的循环过程。由密实的水泥混凝土和沥青等材料构成的路面由于其透水、透气性差，致使地面水量径流不断增多，此时的积水只能通过管道排出道路区域，而天然降雨在经过排水管道等市政排水系统时容易受到外界污染，并且这部分积水也不能被有效的利用。加上各种开山、毁林和填湖等急功近利的粗放式开发，使得能回渗到地下的降水大量减少。另外，随着道路交通中车辆的种类和数量大幅度的增加，路面的噪音污染也日趋严重，而传统的密实的混凝土路面，不能正常吸收噪声，难以充分地解决噪声污染的问题。

温度分布,“热岛效应”,温度分布,多孔混凝土

图 1.2 城市“热岛效应”与温度分布图 1.3 城市热岛效应示意图Fig.1.2 Urban "heat island effect" and Fig.1.3 Urban heat island effecttemperature distribution schematic1.2 多孔混凝土材料1.2.1 多孔混凝土材料概述多孔混凝土材料是由固定比例的胶凝材料与骨料、外加剂和水等构成的具有足够贯通性空隙率的混凝土，它通常也被称为无砂混凝土或透水混凝土，拥有自身质量轻，胶凝材料用量少的特点。其主要用于路面和地面景观铺装，是一种能够有效改善水循环，改进城市生态环境的新型、环保的道路材料。同时它还具备相应的吸声降噪效果，避免了普通沥青路面给生态环境带来的不利的影响。

【参考文献】