基于正交试验两种混合粒径透水混凝土优化设计及孔结构细微观研究

发布时间：2020-10-30 21:04

　　 目前,随着日趋严重的臭氧层、全球气候变暖、温室效应以及生态系统遭受破坏等生态、生存问题,人们的环保意识不断提高,这就要求当今社会需要提供多种多样的生态材料,进而保障人类的可持续发展。当前随着城市化进程的加快,水泥混凝土路面进行大面积的铺设,具有透水性的地面面积正在逐渐缩小,对生态环境带来了许多不利,面对日趋严重的水资源短缺、水资源严重受到污染等环境问题,生态混凝土的应用与普及更加符合当前生态文明建设的要求,改善城市生态环境,实现水的循环利用有着重要意义。本文以透水混凝土作为研究对象,对透水混凝土的力学性能和透水性能加强,并且对透水混凝土细微观结构等方面进行了研究。根据本课题组之前研究发现,5-10mm粒径透水混凝土抗压、抗折等强度高,但是孔隙率还不是很高,透水效果不理想。而10-15mm粒径的透水混凝土孔隙率很高,透水效果理想,但是抗压、抗折等强度不太高。基于现存问题,试探究两种不同粒径石子掺和后既能大幅度增强透水混凝土抗压、抗折等强度问题,又能提高透水混凝土孔隙率,达到理想的透水效果。透水混凝土配合比正交试验设计主要围绕水灰比、石子的比例、增强剂的掺量进行探索。最后利用计算机层析成像技术(即CT技术)这种无损伤检测技术的方法,对透水混凝土细微观结构进行探讨,为透水混凝土在更大范围内的推广普及和应用提供了一定的理论依据。然后对正交试验结果分析水灰比、石子的比例、增强剂的掺量三个因素对透水混凝土抗压强度、抗折强度、透水系数的影响,分析试验得到透水混凝土最优配比。对前期制作的透水混凝土试件进行微观测试,测得抗冻透水混凝土三维孔隙分布直观图,通过图像数据可以说明整个试块是连通起来的,对于我们透水混凝土研究具有重要的意义;测得单个截面孔隙率与高度的曲线关系发现整个试块所有的截面的孔隙率保持在一定的范围内,说明透水整体性能较好;测得三维孔隙的分布体积、直径、表面积以及孔的球度,为透水混凝土微观分析提供一定的理论依据。最后通过试验研究发现通过正交试验对水灰比、大小石子的比例、增强剂的掺量三个因素进行设计,能大幅度的提高透水混凝土的抗压抗折强度和透水性能。研究发现透水混凝土的透水系数随着水灰比的増小而减大,透水混凝土中随着小粒径石子比例的增多,抗压和抗折强度逐渐增大。利用CT技术分析硬化水泥砂浆、骨料颗粒、孔隙等混凝土内部的真实细观结构;通过三维孔隙分布直观图定性的说明整个试块是连通起来的;单个截面孔隙率与高度的曲线关系说明整个试块所有的截面的孔隙率保持在一定的范围内,透水整体性能较好;通过三维孔隙直径分布、体积分布,发现孔隙直径的大小和孔隙的体积范围比较集中;孔的球度范围集中范围良好,进而说明拌和物的流动性好而且骨料空间骨架结构密实,混凝土强度高;混凝土孔隙的比表面积趋于定值,对于水的吸附性也是稳定的,对于混凝土的透水效果是有帮助的,满足透水混凝土的保水功能。
【学位单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U414
【部分图文】：

图 2 聚丙烯腈纤维Fig.2 Polyacrylonitrile fiber表 3 聚丙烯腈纤维材料特征参数Tab.3 The characteristic parameters of Polyacrylonitrile fiber materials

图 3 塑钢纤维Fig.3 Steel fiber表 4 塑钢纤维材料特征参数Tab.4 The characteristic parameters of Steel fiber materials

（6）增强剂一种含有 SiO2与特殊功能单体合成的一种聚合物（如下图4），具有灰色粉末的外观，固体含量在96%左右，高温稳定性和高温稳定性良好。用量一般按照水泥重量的3%—8%掺加，用法上面是水泥、石子、透水混凝土增强剂、水等按一定的比例加入搅拌机中进行正常搅拌。产品特点：采用国外先进的合成工艺设备设计而成。参与水泥水化反应形成的高分子聚合物水泥水化体。大幅度提高水泥水化体抗压和粘结强度。提高混凝土的抗冻融性能、耐久性。用途：配置特种聚合物耐久性混凝土专用于生态透水混凝土的制作。图 4 增强剂Fig.4 Strengthening agent种类Species长度Length（mm）直径Diameter（μm）密度Density（g cm-3）抗拉强度Tensile strength（
【参考文献】

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本文编号：2863000