透水砖吸水及保水性能研究

吸水及保水性能是影响透水砖蒸发降温效果的重要因素。现今多采用整体浸泡实验获得的浸泡饱和质量含水率来描述透水砖在自然状态下所能保存的最大水量,但采用何种实验方法及指标描述透水砖的吸水性能仍然有所欠缺。本文以烧结陶瓷透水砖(陶瓷砖)、再生骨料混凝土透水砖(再生砖)和普通混凝土透水砖(普通砖)为研究对象,采用整体浸泡实验、单面浸泡实验和人工模拟降雨实验,测试了砖体含水率随时间的变化规律,并比较了3种实验方法测试结果差异。结果表明:可采用毛细吸水系数Aw描述透水砖的吸水性能,陶瓷砖、普通砖和再生砖的Aw值分别为2.1 kg/(m~2·s~(0.5)),0.07 kg/(m~2·s~(0.5))和0.03 kg/(m~2·s~(0.5)),表明陶瓷砖吸水速度比再生砖快70倍;应采用单面浸泡饱和质量含水率W_(sat)描述透水砖的保水性能,陶瓷砖,再生砖和普通砖的W_(sat)值分别为7.15%,10.25%和6.27%,表明饱和状态时,再生砖蓄留的水分是陶瓷砖的1.43倍;透水砖的吸水及保水性能并无一定关联性,故从蒸发降温角度考虑透水砖吸水特性时,应采用毛细吸水系数Aw及单面浸泡饱和质量含水率W_(sat)共同作为砖体吸水及保水性能指标;W_(sat)与透水砖开放孔隙率呈正相关关系,而Aw与透水砖开放孔隙率和孔径尺寸均有重要关联性。     

多孔烧结陶片在盐溶液中的吸水特性

外墙多孔饰面层在含盐环境下的吸水特性变化,将影响利用被动蒸发技术之低能耗建筑的效能。为探寻盐浓度对陶片吸水特性影响的规律,以一种常用陶片分别在纯水、3.5%及26.3%质量分数NaCl溶液中,采用部分浸泡法进行吸水实验。结果显示:毛细吸水系数在3.5%溶液中比纯水高17.57%,在26.3%溶液中比纯水低12.17%。陶片吸收纯水质量随溶液浓度提高呈线性下降趋势。达到毛细饱和时,陶片含水量在3.5%溶液中比纯水低2.50%,在26.3%溶液中比纯水低16.18%;继续连续吸水24h后,陶片含水量在3.5%溶液中比纯水低3.18%,在26.3%溶液中比纯水低20.51%。综合而言,盐分将削弱陶片吸收纯水的能力,削弱水平随盐分浓度提高而增强,陶片在滨海含盐环境中吸水情况将明显区别于内陆地区。     

透水铺装材料湿物理性质测定

为获取典型透水铺装材料的湿物理性质,以用于进行透水铺装热湿传递计算,进而科学评价其蒸发降温效果。以中国居住区广泛使用的3种透水铺装材料:烧结陶瓷透水砖(TC)、再生骨料混凝土透水砖(ZS)和普通透水砖(PT)为研究对象,参考相关标准,采用真空饱和实验测试了透水铺装材料的表观密度ρ、开放孔隙率及真空饱和含湿量wvac;采用单面浸泡实验测试了毛细饱和含湿量wcap及吸水系数A;采用渗透实验测试了其渗透系数kT。通过对测试结果进行误差分析,建立了透水铺装材料与液态水相关的湿物理性质数据库。通过对比3种材料测试数据发现:保水性能方面,ZS最优、PT次之、TC最差;吸水性能方面,TC最优、PT次之、ZS最低,表明材料保水与吸水性能并非正相关;渗透性能方面,TC性能最优、PT次之、ZS最弱,在满足渗透性能的前提下,PT最有利于吸水后的蒸发降温。     

加气混凝土湿物理性质的测定

分析建筑围护结构的热湿过程有着重要意义,而材料的物理性质是完成分析必不可少的参数。对中国常用多孔建筑材料而言,其湿物理性质并不完备。在20~25℃下,依据ISO和ASTM标准,通过平衡吸放湿实验、压力平板实验、蒸汽渗透实验、毛细吸水实验和真空饱和实验,对中国产B07级加气混凝土进行了测试,得到了包括等温吸放湿曲线、保水曲线、蒸汽渗透系数、液态水扩散系数、吸水系数、毛细饱和含湿量和真空饱和含湿量在内的所有湿物理性质。     

多孔吸湿地板用于南方高湿地区的可行性研究

本文以烧结的陶瓷透水砖,混凝土透水砖以及砂基透水砖为研究对象,选取五种不同材料的试样,分别进行了整体浸泡实验,单面浸泡实验,蒸发强度实验以及恒温恒湿下的吸湿实验,测定了多孔地板随时间的蒸发特性曲线,含湿量随时间的变化曲线,吸湿特性曲线,结果表明陶土材料烧结的陶瓷多孔地板保水性最好.测得混凝土透水砖蒸发强度为0.066 ...     

不同强度等级和尺寸混凝土自由吸水规律研究

开展湿度对混凝土力学性能影响的研究有着重要意义,但在试验中如何有效控制湿度是这类试验的关键技术。通过不同强度等级和尺寸的混凝土试件自由吸水过程中含水率随浸泡时间变化的研究,建立含水率预测模型。结果表明,混凝土自由吸水过程分为快速吸水阶段、降速吸水阶段、基本饱和阶段,吸水过程含水率随时间变化规律采用指数函数拟合较符合实际。混凝土强度等级越高,吸水速率越慢,达到饱和状态所需的时间越长,总吸水量越少,吸水系数越小。C20、C30、C40混凝土试件最大含水率分别比C50增加54.9%、48.7%、11.5%,C50混凝土的吸水系数仅为C20的52%。试件尺寸大小对其吸水特性有影响,对于混凝土立方体试件,边长越大,比表面积越小,前期含水率变化越慢,达到饱和状态所用时间越长,但最大含水率高,试验得到的吸水系数越大。     

基于电性法测试水泥基材料孔隙率

水泥基材料是一种非均质多孔材料,研究其孔结构是提出改善和提高水泥基材料质量的有效措施。本研究根据毛细吸水原理,通过推导得到毛细吸水系数和渗入深度系数之间的关系,基于电性法和称重法相结合,对水泥基材料孔隙率进行测定,得到试件相对精确孔隙率,最大相对误差不超过5%。对于评价水泥基材料收缩等与孔隙率相关的特性有较好的参考价值。试验测试装置较为简单易行,将该装置优化后,可以作为实际工程原位监测手段。     

多孔饰面砖墙体蒸发降温效果试验研究

以红色陶土烧结多孔饰面砖为研究对象,测试了不同浸水时间时多孔饰面砖的含水率（质量分数）,测试了稳定热湿环境下不同时刻多孔饰面砖的水蒸发量和含水率,比较了不同淋水方案对多孔饰面砖墙体内、外表面温度和热流的影响规律.结果表明:红色陶土烧结多孔饰面砖适宜用作墙体蒸发降温介质水分的载体.稳定热湿环境下多孔饰面砖临界含水率为31%.多孔饰面砖淋水后可以显著地降低墙体内、外表面温度和热流.随着墙体淋水次数的增多,多孔饰面砖最低含水率增加,墙体内、外表面温度和热流的降幅有所增长,但当墙体淋水次数增至8次时,多孔饰面砖最低含水率将大于临界含水率,墙体内、外表面温度和热流的降幅将基本保持稳定.可以采用多孔饰面砖临界含水率作为墙体淋水的判断依据,在保证墙体蒸发降温效果的同时节省水资源.     

泡沫玻璃用于建筑外表被动蒸发降温的模拟实验研究

在建筑外表利用多孔材料含水蒸发可以起到被动降温节能效果,为了探究泡沫玻璃类型及颜色对其被动蒸发降温性能的影响,选取通孔灰色泡沫玻璃、闭孔黑色和白色泡沫玻璃、红色饰面磁砖、灰色加气混凝土 5种无机多孔材料,首先在常温环境下对比测试了它们充分浸泡后的体积保水量,然后将材料同时贴挂于绝热块上,分别模拟建筑东、西向和水平向,在夏季气候条件下对比测试了它们水分逐时蒸发量及贴附界面和材料外表的温度变化.结论表明:1)多孔材料的体积保水量可衡量材料的蒸发降温效果,通孔泡沫玻璃的体积保水量是闭孔泡沫玻璃的2.5～3倍;2)多孔材料的水分蒸发量昼间多而夜间极少,主要受室外太阳辐射影响,与太阳辐射量呈正相关;3)材料颜色对蒸发降温效果有较大影响,浅色或白色有助于材料减少对太阳辐射的吸收从而减少水蒸发量,维持较长时间的蒸发降温效果.通孔白色泡沫玻璃是适合用于建筑外表被动蒸发的多孔材料,且干燥后还有很好的隔热降温效果.     

多孔性混凝土砌块抗冻指标试验研究

多孔性混凝土砌块标准通常采用抗冻等级、质量损失率和强度损失率来表征材料的抗冻性能,显然超出了材料标准的范畴。通过蒸压加气混凝土砌块和陶粒泡沫混凝土砌块的毛细吸水试验,采用毛细吸水动力学分析了不同孔半径毛细孔吸水规律,得到了影响多孔性混凝土冻融破坏的毛细吸水系数。冻融试验结果表明,多孔性混凝土砌块第二阶段吸水对抗冻性能影响最大,冻融后的质量损失和强度损失与第二阶段毛细吸水系数成正比。提出了多孔性混凝土砌块的抗冻指标,该指标与毛细吸水系数成正比,与抗压强度的平方根成反比。根据我国现行标准对多孔性混凝土砌块抗冻要求和抗冻指标的对比分析,严寒地区的最低强度等级要求偏低,夏热冬冷地区和夏热冬暖地区的最低强度等级要求偏高,为我国应用标准修订提供了参考。     

Prediction of elastic and acoustic behaviors of calcarenite used for construction of historical monuments of Rabat,Morocco

Natural materials (e.g. rocks and soils) are porous media, whose microstructures present a wide diversity. They generally consist of a heterogeneous solid phase and a porous phase which may be fully or partially saturated with one or more fluids. The prediction of elastic and acoustic properties of porous materials is very important in many fields, such as physics of rocks, reservoir geophysics, civil engineering, construction field and study of the behavior of historical monuments. The aim of this work is to predict the elastic and acoustic behaviors of isotropic porous materials of a solid matrix containing dry, saturated and partially saturated spherical pores. For this, a homogenization technique based on the Mori–Tanaka model is presented to connect the elastic and acoustic properties to porosity and degree of water saturation. Non-destructive ultrasonic technique is used to determine the elastic properties from measurements of P-wave velocities. The results obtained show the influence of porosity and degree of water saturation on the effective properties. The various predictions of Mori–Tanaka model are then compared with experimental results for the elastic and acoustic properties of calcarenite.     

煤样吸水全过程纵波波速变化规律及波形特征实验研究

 为了研究含水煤体的纵波波速变化规律及波形特征,开展原煤试样吸水全过程的纵波测试实验;研究煤体纵波波速与孔隙率、含水饱和度之间的变化规律;基于FFT和HHT研究不同含水饱和度煤样波形幅频和时频特征。结果表明：煤体纵波波速同时受孔隙率和含水饱和度的影响;波速随含水饱和度的增加总体呈现非线性增加趋势,当含水饱和度达到70%左右时,波速增加速率明显提高;水自身性质及煤体内部孔隙水均匀存在形式是导致含水煤波速增加的主要原因。纵波波速随孔隙率的增加总体呈现线性降低趋势,含水饱和度越高波速受孔隙率影响越小,表明水的存在降低了煤体孔隙率对波速的影响。煤样在吸水过程中的波形频率分布存在显著性差异,波形主频随含水饱和度的增加呈现向低频非线性移动的“频移”现象;含水饱和度越大、孔隙率越大,波形最大幅值越小。Hilbert三维能量谱能够反应波形的频带能量分布及随时间的变化特征;随着煤样含水饱和度的增加,波形高频成分所占比例逐渐降低,且高能量频带范围不断向低频移动,表明煤体中孔隙水不但加快了波形中所有频带能量的衰减速度,而且对高频信号的吸收损耗大于低频信号。     

常用屋顶绿化基质材料的保水性能

研究在饱和状态、反复干湿循环和自然蒸发3种情况下常用屋顶绿化基质材料陶粒、草炭和保水剂的保水性能。通过抽真空饱和试验得到基质材料的蓄水性能,试验发现基质材料混合后实测饱和含水量大于理论推算值,分析了导致材料混合使得蓄水性能大幅提高的原因。采用反复干燥吸水试验证明陶粒和草炭具有良好的热稳定性,而保水剂在较高温度烘干时主分子链易断裂,反复吸水和烘干后其保水性能大幅降低。常温常压蒸发试验表明在含水量较高时,三者蒸发速率与自由水面蒸发的相当,随着含水量降低,保水性能越差的基质材料蒸发速率降低越快,合理添加保水剂能有效改善基质材料保水性能。     

水对微波辐射下硬岩劣化效果的影响试验研究

在微波辅助破岩中,水是影响岩石劣化的重要因素。为了研究在微波辐射下,水对岩石劣化的影响规律,以湖北花岗岩为研究对象,岩石孔隙率、超声波波速、抗拉强度作为参考指标,通过试验法测得水在微波辐射下对岩石劣化的影响规律。结果表明:水是造成岩石劣化的关键因素,微波辐射后浸水冷却能够对岩石产生更大的破坏效果;岩石的损伤程度受试件初始含水率影响显著,饱和试件较干燥试件而言在微波辐射后破坏效果更明显;采用初始含水率为饱和状态、冷却方式为浸水冷却的条件时,微波辐射对岩石强度的折减效果达到峰值。因此,在微波辐射前后充分利用水分这一影响因素能够更好地造成岩石的劣化,降低岩石破碎时能量的消耗,对微波辅助破岩技术的发展具有重要意义。     

基于Lattice-Boltzmann方法的水泥基材料溶液传输过程模拟

为了研究水泥基材料溶液传输过程中水分与离子的耦合作用,首先采用自生长模型,考虑水灰比、水化度对孔隙率的影响,建立了水泥基多孔介质的细观结构模型.然后,采用格子-玻尔兹曼方法,分别模拟了水分传输、离子扩散和溶液传输,再现了气液两相的转化与传输现象.结果 表明:孔隙率越大,传输速率越快;饱和多孔介质中,离子在水中沿孔隙扩散...     

深部矿井岩石水稳性微观机理及强度软化特性研究

为了研究深部矿井岩石水稳性性质及遇水后强度软化的规律,对巨野煤田千米深部矿井岩石进行了系统的水解试验,表现出6种水解变形破坏形式,结合极限膨胀量特征总结了4类水稳性特征类型,并从饱水试验空隙率的角度论证了分类的合理性。在此基础上,分析了岩石水稳性差异的微观机理,认为微观结构的差异是影响水稳性特征类型的主要原因,而岩石内部高岭石、伊利石和伊蒙混层的相对定量含量是另一原因。岩石饱水后其强度软化明显,而岩石水稳性特征类型对其软化特征具有明显影响并具有一致性,其中饱水后抗拉强度试验中岩石主要呈现层状破坏,而岩石抗剪强度软化的关键是内摩擦角值的变化。不同饱水时间抗拉强度试验表明,岩石抗拉强度随饱水时间的增加呈指数规律减小,最后趋于稳定值;重复浸水–压缩试验表明,多次重复浸水–压缩使得岩样的最终破坏应力下降,出现了强度疲劳现象,其值小于饱和试样一次性加压破坏时的应力,更小于天然状态试样加压破坏时的应力。这是因为岩石每次浸水后内部结构的膨胀效应使得其内部结构发生了软化,从而降低了岩石的结构连接强度。     

砂岩试验和理论研究

大孔隙率砂岩具有特殊的力学特性,对其力学行为进行试验和理论研究不仅具有理论意义,而且具有工程实践作用。对大孔隙率砂岩在不同饱和液体情况下的力学特性进行了试验研究,以2种理论对其破坏特征进行了解释,紧接着推广了帽盖模型,并对试验结果进行了模拟。试验结果证明了大孔隙率砂岩存在一临界围压,随着围压增加,砂岩由以压剪破坏为主逐渐转化为以孔隙坍塌破坏为主;在油水转化过程中,也存在一临界饱和度,超过此临界饱和度,其力学特性发生较大的改变。该试验和理论研究能合理地解释注水采油引起的地表沉降。     

饱和砂土不同孔隙率的电阻率特性研究

为研究砂土物理性质随时间变化特性,开展了饱和砂土孔隙率变化的电阻率特性研究。研制了二电极交流电法电阻率测试设备,分析通电时间、接触电阻等影响因素验证设备的可靠性;开展孔隙水不同电阻率、砂土不同饱和度和孔隙率情况下砂土的电阻率特性研究,着重探讨了饱和砂土不同孔隙率的电阻率特性。结果表明:采用该设备测试土体电阻率时,通电历史的影响可以忽略,电极与土体间的接触电阻与土体的饱和度有关;饱和砂土电阻率与其孔隙率具有十分明显的幂函数关系;并通过极差和信噪比参数分析了砂土中孔隙水的电阻率、饱和度和孔隙率对砂土电阻率的影响程度。