透水混凝土是一種在普通混凝土技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展出來的新型功能性混凝土材料,由無級(jí)配粗骨料、膠結(jié)料(包括水泥、各種摻和料和外加劑等)和水組成。透水混凝土具有較大的孔隙率(一般為10-30%),其表觀密度較普通混凝土小,具有輕質(zhì)性,并具備較強(qiáng)的透氣透水性能,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于我國體育場、住宅區(qū)地面以及某些生態(tài)景觀公共用地設(shè)施中。其作用是可以降低路面噪音,防止路面積水,在有設(shè)備條件的地區(qū)可以對(duì)雨水進(jìn)行回收利用。同時(shí),良好的透氣透水性宏觀上改善了城市地面的生態(tài)循環(huán)。然而,在寒溫帶地區(qū),尤其是我國北方城市,透水混凝土的凍融破壞一直是一個(gè)十分嚴(yán)重的問題,并且其微觀機(jī)理和影響因素的研究目前還相對(duì)較不完善。是以,需要對(duì)透水混凝土的凍融循環(huán)劣化機(jī)理進(jìn)行進(jìn)一步的探討。本論文在現(xiàn)有的透水混凝土生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上,分別用粉煤灰、礦粉、硅微粉、砂、VAE-707乳液和聚乙烯纖維作為摻和料,以不同比例添加入透水混凝土試件,并對(duì)各原材料配合比進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)和計(jì)算,使試件強(qiáng)度和孔隙率均衡最優(yōu)化。凍融循環(huán)實(shí)驗(yàn)采用快凍法,首先對(duì)透水混凝土的孔隙率、透水性和強(qiáng)度等基本物理性能作了驗(yàn)證試驗(yàn),選取最合理的透水混凝土試件孔隙率范圍,并保證其使用性能。透水混凝土的凍融循環(huán)性能以質(zhì)量損失率和相對(duì)動(dòng)彈性模量來評(píng)價(jià)。觀察不同摻和料對(duì)透水混凝土凍融循環(huán)性能的影響規(guī)律,探討其微觀機(jī)理。凍融循環(huán)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,不同摻和料對(duì)透水混凝土的抗凍性能均有不同程度的影響。粉煤灰可以降低凍融循環(huán)下透水混凝土的質(zhì)量損失和相對(duì)動(dòng)彈性模量損失。硅灰對(duì)透水混凝土抗凍性能的提升原理與粉煤灰相似,但其效果較粉煤灰更為顯著。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示硅灰摻量對(duì)透水混凝土相對(duì)動(dòng)彈性模量的影響存在一個(gè)峰值,為8%。VAE-707乳液作為一種有機(jī)混合物,能大幅提高透水混凝土的凍融循環(huán)性能,但是其提升作用存在一個(gè)摻量的閾值,超過閾值后經(jīng)濟(jì)效益將呈負(fù)增長趨勢,實(shí)際工程中建議選用低摻量(2%)。透水混凝土中摻合石英砂對(duì)透水混凝土的抗凍能力影響不大。礦粉對(duì)透水混凝土抗凍性能的影響規(guī)律與粉煤灰類似,但是其效果要高于粉煤灰對(duì)透水混凝土抗凍性能的提升效果,但是相對(duì)動(dòng)彈性模量變化并不明顯。聚乙烯纖維能提升透水混凝土的抗凍性能,但是這種提升作用對(duì)其摻量并不敏感。此外,本論文嘗試通過將所研究的各種摻和料(除砂以外)以其最優(yōu)摻量進(jìn)行組合配比,以期獲得凍融循環(huán)性能更為優(yōu)化的透水混凝土產(chǎn)品。但是凍融循環(huán)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,多種摻和料組合配制的透水混凝土試件相比其他摻和料的透水混凝土試件來說均沒有顯示出明顯的優(yōu)勢,并且其成本相對(duì)較高,其工程應(yīng)用與制備有待進(jìn)一步的研究優(yōu)化。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：U414
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 透水混凝土的概念
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 透水混凝土的工程應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.3.2 透水混凝土的性能劣化與失效機(jī)理
        1.3.3 透水混凝土的凍融循環(huán)性能影響因素及微觀機(jī)理
    1.4 研究內(nèi)容
        1.4.1 透水混凝土的配合比設(shè)計(jì)與制備
        1.4.2 透水混凝土基本物理性能驗(yàn)證
        1.4.3 透水混凝土的凍融性能劣化研究
    1.5 創(chuàng)新點(diǎn)
    1.6 技術(shù)路線
第2章 透水混凝土的制備
    2.1 透水混凝土的原材料
        2.1.1 粗骨料
        2.1.2 水泥
        2.1.3 減水劑
        2.1.4 摻和料
        2.1.5 水
    2.2 透水混凝土配合比設(shè)計(jì)
        2.2.1 配合比設(shè)計(jì)參數(shù)確定
        2.2.2 配合比設(shè)計(jì)計(jì)算
    2.3 透水混凝土制備工藝
        2.3.1 透水混凝土的投料及攪拌工藝
        2.3.2 透水混凝土的成型工藝
        2.3.3 透水混凝土的試件養(yǎng)護(hù)
第3章 透水混凝土的物理性能
    3.1 透水混凝土孔隙率
    3.2 透水混凝土透水性
    3.3 透水混凝土抗壓強(qiáng)度
        3.3.1 空白對(duì)照組抗壓強(qiáng)度
        3.3.2 粉煤灰組抗壓強(qiáng)度
        3.3.3 硅灰組抗壓強(qiáng)度
        3.3.4 VAE-707乳液組抗壓強(qiáng)度
        3.3.5 石英砂組抗壓強(qiáng)度
        3.3.6 礦粉組抗壓強(qiáng)度
        3.3.7 聚乙烯纖維組抗壓強(qiáng)度
    3.4 本章小結(jié)
第4章 不同摻和料對(duì)透水混凝土的凍融循環(huán)劣化的影響
    4.1 透水混凝土的凍融循環(huán)試驗(yàn)方法
        4.1.1 凍融循環(huán)試驗(yàn)
        4.1.2 相對(duì)動(dòng)彈性模量測試
    4.2 摻加不同摻和料的透水混凝土試件凍融循環(huán)劣化
        4.2.1 粉煤灰對(duì)透水混凝土凍融循環(huán)劣化的影響
        4.2.2 硅灰對(duì)透水混凝土凍融循環(huán)劣化的影響
        4.2.3 VAE-707對(duì)透水混凝土凍融循環(huán)劣化的影響
        4.2.4 石英砂對(duì)透水混凝土凍融循環(huán)劣化的影響
        4.2.5 礦粉對(duì)透水混凝土凍融循環(huán)劣化的影響
        4.2.6 聚乙烯纖維對(duì)透水混凝土凍融循環(huán)劣化的影響
    4.3 摻和料配比組合優(yōu)化
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
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