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配合比参数对透水混凝土性能影响及其相关性研究

欧阳云鹏  
【摘要】:透水混凝土是现代海绵城市建设的重要材料,由于其良好的透水性和透气性,可以有效缓解城市热岛效应和内涝灾害,改善城市地表土壤生态环境,因此目前备受关注。然而,关于透水混凝土配合比设计参数与性能之间的关系方面目前尚缺乏系统性的理论支撑。因此开展配合比参数对透水混凝土性能的影响以及相关性研究,对推动透水混凝土的发展和应用具有重要的指导意义。本文首先系统研究了不同目标孔隙率的水灰比,不同级配的体积砂率和骨灰比等配合比参数对透水混凝土的强度、透水系数和有效孔隙率以及孔隙结构的影响,同时探讨了骨料粒径,掺合料以及纤维等因素对透水混凝土性能和孔隙结构的影响,最后分析了孔隙结构与透水混凝土性能之间的相关性。配合比参数对透水混凝土性能影响的研究结果表明,透水混凝土的抗压强度随着水灰比和体积砂率的增加呈先上升后下降的趋势,然而随着骨灰比的增大呈下降的趋势。透水系数则随着水灰比的增加而下降,随着骨灰比和体积砂率的增大而增加。纤维和掺合料对透水混凝土的研究结果表明,纤维和掺合料的掺量对透水混凝土的性能均有影响,并且存在最佳值。其中聚丙烯纤维和细钢纤维的最佳体积掺量均为0.2%,单掺粉煤灰和矿粉取代水泥的最佳掺量分别为10%和20%。当粉煤灰和矿粉复掺时取代水泥总量的20%且粉煤灰:矿粉为7:3时透水混凝土的性能最好。当粉煤灰和矿粉总掺量为30%,二者的最佳比例为1:1。分别建立水灰比和体积砂率与性能之间的拟合方程,获得水灰比和体积砂率的最佳取值如下:当目标孔隙率为15%、20%和25%时,其对应的最佳水灰比分别为0.33、0.31和0.31;骨料为5~10 mm碎石、10~20 mm碎石以及两种粒径5~10 mm:10~20 mm=3:7时,其最佳体积砂率取值分别为5%、10%、15%。透水混凝土中孔隙尺寸越大其轮廓系数越小,随着10~20 mm石子的掺入量的增加,孔隙的个数下降但3 mm以上孔隙占比增加。目标孔隙率增加时6 mm以上的孔隙占比增多。当体积砂率取最佳值时,等效孔径分布更接近正态分布且分形维数下降。


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