防堵塞型透水制品的制备与性能研究

为改善路面透水性能,聚合物透水混凝土已逐渐广泛用于海绵城市的建设中。试验采用特细砂和环氧树脂制备透水材料,通过控制变量法,分别探讨砂的粒径和聚合物掺量对透水混凝土的抗压强度以及透水系数的影响;并进行了堵塞的模拟实验,基于图像分析透水混凝土的孔径大小,通过观察混凝土的微观结构分析其性能变化规律。实验结果表明,在粒径相同的情况下,随着环氧树脂掺量的增加,环氧树脂透水混凝土的抗压强度逐渐提高,而透水系数逐渐下降;环氧树脂透水混凝土抗压强度会随着较大粒径颗粒复掺含量的增大呈现先增加后下降的趋势,而透水系数呈现不断增大的趋势。当骨料粒径为0.15～0.3mm,环氧树脂掺量为骨料质量的5%时,制品的平均孔隙率为14%,平均等效直径为214μm;当粒径为0.15～0.3mm和0.3～0.6mm的骨料复掺比例为1:1时,综合效果较好,抗压强度达41.7MPa,透水系数为1.7mm/s,制品堵塞4次循环后,透水衰减系数小于20%,防堵塞性能良好。     

透水混凝土的试验研究

研究了水灰比、孔隙率及道路粉尘粒径对透水混凝土强度、透水性、抗堵塞等性能的影响。研究结果表明:随着水灰比的增大,透水混凝土的抗压强度呈先增大后减小的趋势,且孔隙率逐渐减小;随着目标孔隙率的增大,透水混凝土的透水系数逐渐增大,但抗压强度逐渐减小;0.6～1.18 mm范围内的粉尘粒径对透水混凝土的透水性能影响最大,是造成透水混凝土堵塞的主要原因。     

透水混凝土路面透水性能的影响因素研究

研究了骨料粒径及级配、孔隙率、堵塞物质类别及粒径对透水混凝土(Permeable concrete,PC)透水性能的影响。结果表明:PC的透水性能随骨料粒径与级配的改变而改变,4.75~9.50 mm单级配骨料的PC综合性能最好,连续级配的PC力学性能和透水性能变化相反。透水系数随着孔隙率的增大而增大,两者呈幂函数关系。0.3~0.6 mm刚性砂砾对PC透水性能影响最大,0~2.36 mm范围全粒径级配的砂砾会在PC表面形成密实的堵塞层,使透水性能急剧下降;处于多粉尘和油污环境中的透水混凝土路面(Permeable concrete pavement,PCP)透水性能衰减较快,需及时清理才能保持合适的透水性能。     

水灰比、设计孔隙率和骨料粒径对透水混凝土的影响

为了研究水灰比、设计孔隙率和骨料粒径对透水混凝土透水系数和抗压强度的影响,实验设计了不同的配合比。结果表明,随着水灰比的增大,透水混凝土的透水系数和抗压强度成反比,在水灰比超过0.32时,对其综合性能产生不利影响;透水混凝土的抗压强度随着设计孔隙率的增大逐渐降低;骨料粒径为10～15mm的透水混凝土与骨料粒径为5～10mm的相比,透水性强,抗压强度低。水灰比在0.28、设计孔隙率在25%时透水混凝土的综合性能最好。     

若干因素对多孔透水混凝土性能的影响

研究了若干因素如骨料级配与粒径、骨灰比、水灰比、外加剂及搅拌工艺等对多孔透水混凝土的空隙率、透水系数与抗压强度等性能的影响.结果表明：骨料粒径与级配、骨灰比是影响多孔透水混凝土空隙率、透水系数与抗压强度的关键因素;水灰比对多孔透水混凝土的性能影响较小;减水剂、硅灰及聚合物乳液等外加剂可改善多孔透水混凝土的性能;水泥裹石法搅拌工艺对多孔透水混凝土的透水系数影响不大,但能使其抗压强度提高、空隙率下降.     

缝隙透水路面用接缝材料的研究

透水混凝土路面砖铺装后填充接缝材料,形成"自透水+缝隙透水"透水模式,有利于路面形成长期透水效果和透水性能的修复。本项目在实验室,采用模型研究在缝隙宽度相同时,不同级配和粒径的接缝材料,对路面初始透水系数、多次堵塞清理后的透水性能的影响。综合考虑透水路面初始透水系数及使用后透水系数恢复率,建议选择粒径为(3mm～5mm)50%与(1.5mm～2.5mm)50%石英砂复配作为缝隙透水路面接缝材料。     

透水混凝土抗堵塞性能影响因素研究

该文研究了影响透水混凝土抗堵塞性能的因素,采用简易的变水头的透水仪,往透水混凝土试块表面加堵塞剂,来模拟透水混凝土被快速堵塞的过程。实验采用控制变量法,分别研究了透水混凝土的堵塞物粒径、设计孔隙率、水灰比和浆体扩展度等因素对透水混凝土堵塞情况的影响。通过加入堵塞剂的次数(质量)与透水系数衰减曲线的关系,堵塞剂滞留在试件表面的质量,清洗后透水混凝土透水系数的恢复情况来系统评价透水混凝土的抗堵塞性能。实验结果对透水混凝土的抗堵塞研究具有较强意义。     

透水混凝土的透水性能试验研究

为解决透水混凝土堵塞问题,首先设置对照组,改变骨料粒径、水灰比和静压时间,研究透水混凝土透水性能变化情况,然后对比高压水枪、清水、吸尘器3种清洗方式对堵塞状态下透水混凝土透水性能的影响。结果表明,透水混凝土的透水能力随骨料粒径与孔隙率的增大而增大,随水灰比和静压时间增大而减小。水灰比小于0.33时,对透水系数影响较小;静压时间在0~90 s之间时,透水系数变化最为明显。高压水枪清洗后透水系数恢复比率达85.04%,该方法对堵塞试件的透水性能恢复效果最好,其次是吸尘器,恢复比例为63.85%,清水组最差,仅为41.6%。     

超疏水自清洁透水混凝土的制备及性能研究

利用有机硅具有低表面能及疏水性良好的特点来改变透水混凝土的孔隙结构,增大其抵抗有害介质侵蚀的能力及防堵塞效果;探讨了改性剂对透水混凝土力学性能、透水性能的影响.研究结果显示:当透水混凝土目标孔隙率为20％、水灰比为0.30、骨料粒径为4.75～9.5 mm时,性能最佳.其中,抗压强度达到21.67 MPa,透水系数达到3.38 mm/s;随着有机硅浸泡时间的增加,试块强度呈先上升再稳定的趋势.有机硅浸泡时间24 h后,强度达到最高,为26.79 MPa;透水系数达到2.03 mm/s.     

短切纤维对透水混凝土性能的影响

研究了3种短切纤维(聚丙烯纤维PPF,聚乙烯醇纤维PVAF和玻璃纤维GF)掺量及长度对透水混凝土力学性能和透水性能的影响.结果表明:随着PPF长度的增大,透水混凝土的抗压强度先增大后减小,当PPF长度为12mm时,不同掺量的PPF均使透水混凝土的抗压强度低于空白对照组;透水混凝土的抗折强度随PPF长度和掺量的增大而增大;PPF的掺入导致透水混凝土的空隙率和透水系数减小;当掺入长度为6mm的PVAF时,透水混凝土的抗压强度和抗折强度均得以提高,但掺入长度为6mm的GF时,透水混凝土的抗压强度降低;PVAF和GF的掺入均降低了透水混凝土的空隙率和透水系数.     

生态型透水混凝土透水性能试验研究

利用自制透水系数测试装置测试透水混凝土的透水性能,主要研究了成型工艺、设计孔隙率、石子粒径、砂率对透水混凝土透水性能的影响。结果表明,自制透水系数测试装置可以较准确地测试透水混凝土的透水性能,各种成型工艺下制备的透水混凝土具有不同的透水系数。砂率越大,透水系数越小;石子粒径越大,透水系数越大;透水混凝土的孔隙率越大,透水系数越大;有效孔隙率与透水系数之间存在一定的线性关系。     

矿粉和骨料对白水泥透水混凝土性能的影响

采用矿粉等量代替白水泥的方法进行改性,研究考察不同矿粉掺量和不同骨料粒径对白水泥透水混凝土孔隙率、透水性能及抗压强度的影响,并分析其作用机理,以改善白水泥透水混凝土的综合性能。结果表明,相比于单一粒径骨料透水混凝土,级配粒径骨料透水混凝土的抗压强度较高,透水性能较差。掺加矿粉能够有效促进白水泥透水混凝土强度增加,且最佳掺加量为30%。同一矿粉掺加量下,三种骨料组合中的4. 75～9. 50 mm与2. 35～4. 75 mm两种粒径级配骨料的白水泥透水混凝土强度最高,且当矿粉掺加量为30%时,试块综合性能最佳,抗压强度为22. 18 MPa,透水系数为0. 453 cm/s。     

骨料级配对再生骨料透水混凝土性能的影响研究

从骨料紧密堆积理论和粒子干涉理论入手,提出了级配骨料各粒级的质量百分数范围,开展了级配再生骨料复配与性能测试,并对采用级配再生骨料和单粒级再生骨料配制的透水混凝土试件外观状态、力学性能、透水性能进行研究分析.结果表明:基于紧密堆积理论的连续级配骨料空隙率为42％～46％,低于原单粒级再生骨料的平均理论空隙率7％～15％;基于粒子干涉理论的级配骨料,其空隙率与骨料粒级的分级数量、骨料的粒径比密切相关:骨料粒级分级数越多、粒径比D大/D小越大,级配骨料空隙率越小.采用单粒级再生骨料配制透水混凝土,其抗压强度随骨料粒径增大呈先增大后减小的趋势,透水性能变化趋势与之相反.采用级配再生骨料配制透水混凝土,其抗压强度随级配再生骨料空隙率减小呈增大趋势,连通孔隙率和透水系数随级配再生骨料空隙率减小呈减小趋势.     

透水场道基层大空隙级配碎石的物理性能研究

为满足高渗透性透水场道基层的应用需求,设计了25%、30%、35%三种空隙率的碎石与砂石基层连续级配,以及2.36～9.5 mm、9.5～26.5 mm、26.5～37.5 mm三种单粒级级配,测试了不同级配集料的堆积密度和表观密度,并计算其松铺系数与空隙率,分析了级配对其影响机理。结果表明：松铺系数随9.5 mm以下颗粒含量及砂含量的增加先增大后减小,小粒径碎石间的级配效果优于大粒径;碎石的空隙率主要取决于级配。建议将9.5 mm以下颗粒含量控制在35%左右,并添加不超过18%的砂,以改善压实效果与力学结构;以泰波公式设计25%、30%空隙率的碎石级配,建议泰波指数n分别取1.009、1.221。     

透水混凝土路面抗堵塞性能研究

透水混凝土路面上层厚度的大小影响透水混凝土路面的恢复情况和使用寿命。透水混凝土路面上部设置的粗骨料粒径较小,在服役过程中,堵塞材料大部分滞留在透水混凝土路面上层,透水混凝土在高压水枪作用下恢复其透水系数时,滞留在上层的堵塞物经高压水枪作用进入到粒级较大的下层,较小且合理的上层厚度对透水混凝土路面的恢复率具有积极影响。     

透水水泥混凝土路面吸声性能影响因素研究

透水水泥混凝土是一种具有吸声降噪功能的透水铺装材料。研究了不同孔隙率、孔径、厚度对透水水泥混凝土路面吸声性能的影响。结果表明,透水水泥混凝土路面吸声系数会随着孔隙率和孔径的增加呈现先增后减的趋势,且适宜孔隙率为15%～20%,适宜平均孔径为2.0～2.5mm;随着厚度增大,其在中低频段的吸声系数增加,高频段的吸声系数减小,适宜厚度为60～100mm。     

充盈指数对透水混凝土性能的影响研究

采用2.36～4.75、4.75～9.5、9.5～13.2 mm这3种单一粒级碎石作为粗骨料,分别制备了0.8、0.9、1.0、1.1、1.2这5个充盈指数的透水混凝土,研究了充盈指数对不同粒级的透水混凝土力学性能和透水性能的影响规律。结果表明:随着透水混凝土充盈指数增大,其抗压与抗折强度增大,而孔隙率和透水系数则减小;在同等充盈指数下,粗骨料粒径越小,其抗压与抗折强度越大,而孔隙率和透水系数则越小,同时回归出的线性方程表明了不同充盈指数下各粒径粗骨料对透水混凝土力学性能与透水性能的影响差异规律;综合考虑后认为制备透水混凝土时充盈指数为应设定为0.9。对透水混凝土配合比设计和实际工程应用有一定的指导意义。     

透水混凝土矿渣微粉改性试验研究及渗流模拟

通过对水灰比为0.3、骨料粒径分别为3~5mm与5~10mm的透水混凝土进行试验研究,得出了在14%、17%、20%以及16%、18%、20%目标孔隙率下的渗透系数及抗压强度,满足CJJ/T 135—2009《透水水泥混凝土路面技术规程》与CJJ/T 253—2016《再生骨料透水混凝土应用技术规程》抗压强度要求的临界目标孔隙率的值分别为14%与16%。并在此基础上进行矿渣微粉改性研究以及基于Fluent多孔介质模型的渗流模拟研究。结果表明,矿渣微粉等效替代7.5%的水泥时,具有最优的抗压强度;将渗透系数转化为黏性阻力系数,采用Fluent多孔介质模型进行渗流计算是合理的。     

透水混凝土人行道的空隙堵塞现状及成因分析

为了研究透水混凝土人行道的空隙堵塞现状和成因,以南京市已建成的透水混凝土人行道为例,进行路面空隙堵塞状况的现场调研与试验,结合施工工艺、堵塞物成分及交通环境等因素对透水混凝土人行道的空隙堵塞的原因进行分析。研究结果表明:透水混凝土人行道使用一年后的透水性能衰减率高达96.36%,空隙堵塞非常严重;堵塞物中的有机物含量仅为1.5%~5.8%,造成空隙堵塞的主要物质是砂土和骨料等无机堵塞物;混合料离析和表面保护剂的不均匀喷涂使建成初期人行道表面24%~40%的区域存在空隙堵塞问题;行人交通量对空隙堵塞的影响很大,主要体现在带入泥土和油污等堵塞物、引起表层保护剂磨损和骨料剥离。     

基于正交分析法的透水混凝土性能试验研究

采用正交法设计试验,选取目标孔隙率为20%,以水灰比、碎石骨料粒径、聚丙烯纤维掺量为因素设计不同因子水平的正交试验并采用极差法分析各因素对透水混凝土性能的影响规律,配合比计算方法主要参考《透水水泥混凝土路面技术规程》。结果表明:水灰比对实测孔隙率影响最大,骨料粒径对透水系数影响最大,纤维掺量对抗压强度影响最大;综合考虑透水系数和抗压强度,得到了透水混凝土性能最佳的正交组合,即水灰比为0.31、骨料粒径为10~15 mm、纤维掺量为0.4%。