基于正交试验设计的再生骨料透水混凝土 力学性能研究

利用正交试验方法对再生骨料透水混凝土的力学性能和抗冻耐久性能进行了研究。研究了微硅粉、增强剂等外掺料和水胶比对再生骨料透水混凝土２８ｄ立方体抗压强度、透水系数和连续孔隙率的影响。采用快冻法,分析了冻融作用下再生骨料透水混凝土质量损失、动弹性模量、抗压强度、ＣＴ扫描断面平均孔隙率的变化规律。试验结果表明:设计孔隙率和水胶比对透水系数、连续孔隙率和２８ｄ抗压强度的影响最大,微硅粉与增强剂的影响次之。再生骨料透水混凝土的质量损失率、相对动弹性模量、平均抗压强度与ＣＴ扫描断面平均孔隙率的劣化程度均随冻融循环次数增加而逐渐增大。再生骨料透水混凝土的孔隙率与抗压强度呈负相关,二者具有良好的相关性。     

水胶比对再生骨料透水混凝土性能的影响分析

利用再生骨料制备透水混凝土,设计了以水泥为胶凝材料的变水胶比(0. 24～0. 36,计5个梯度)与以水胶比0. 30为基准的定水胶比(掺粉煤灰5%～20%,计4个梯度)两个系列共9组试验配合比,研究了水胶比、骨灰比对再生骨料透水混凝土性能的影响规律。在此基础上,协同熵值法和灰色关联分析法,对配合比方案进行综合评价与分析,确定最佳水胶比。结果表明,变水胶比条件下,胶水比与再生骨料透水混凝土抗压强度呈线性正相关关系,水胶比与孔隙率、渗透系数呈指数变化规律;骨灰比与抗压强度呈线性反相关关系,与孔隙率、渗透系数呈指数变化规律;经综合评价分析,水胶比为0. 30的配合比最优。定水胶比条件下,掺入粉煤灰会降低再生骨料透水混凝土强度,但能增加渗透性能,考虑综合性能时建议粉煤灰掺量为5%。     

贵州赤水红层砂岩压缩破坏过程孔隙及渗透率试验研究

【目的】为了认识红层砂岩在加载过程中渗透率演化特征,【方法】通过声发射、核磁共振、渗透试验对贵州赤水红层砂岩加载过程中孔隙和渗透率的演化过程进行了研究,讨论了孔隙分形维数、孔隙率与渗透率之间的关系。【结果】结果显示：砂岩的小孔占总孔隙的33%～37%,大孔占总孔隙的64%～68%;经历多次加载梯度后,砂岩试样S-3、S-4、S-5的渗透率最终分别降低至初始渗透率的71%、63%、54%。【结论】结果表明：砂岩的渗透率在加载全过程中随应力的增加呈线性降低,孔隙率变化表现出明显的阶段性,孔隙压密阶段孔隙率降低,弹性阶段初期孔隙率回升后随应力增长而降低,非稳定破裂阶段孔隙率增大;砂岩的核磁共振T₂谱图呈双峰特征,在试样破坏前,大孔径孔隙比例降低,小孔径孔隙比例升高。NMR大孔分形维数D_fl与渗透率线性相关性强;核磁共振成像结果(MRI)可显示砂岩在不同加载阶段内部微孔洞和微裂隙的演化过程,通过对砂岩核磁共振图像处理,可获得不同应力加载过程砂岩孔隙演化规律。     

再生骨料取代率及掺合料对透水混凝土性能影响研究

为了能够将再生骨料更好地应用于透水混凝土生产中,本实验系统研究了再生骨料取代率、骨料级配、减水剂及掺合料等因素对透水混凝土强度和透水性的影响。结果表明:透水系数随孔隙率的增加而增加,经过数据分析,建立透水系数和孔隙率之间经验公式;随着再生骨料取代率的上升,混凝土孔隙率及透水系数先减少后增加,抗压、劈拉强度则先增加后减少,取代率60%左右时,强度达到最大;在100%再生骨料掺量的基础下,20%粉煤灰等比例取代水泥能够有效提高了混凝土抗压强度,但透水性能有所降低,同时减水剂、硅粉及钢纤维的掺入对混凝土抗压强度作用不明显,但钢纤维可以提高混凝土劈拉强度。研究成果对于再生骨料透水混凝土推广应用具有重要意义。     

骨料级配对再生透水混凝土性能的影响

对废弃混凝土路面经破碎、筛分获得的再生骨料的物理性能进行测试与分析,在此基础上设计透水混凝土配合比,选择再生粗骨料粒径为5～10 mm和10～20 mm,以水灰比0.3、骨灰比4.5、替代水平100%、单双级配为主要指标制作试件。通过对试件的抗压强度、劈裂抗拉强度、有效孔隙率、透水系数的测定,综合考虑透水混凝土各项性能指标。结果表明:采用双级配的透水混凝土密度较单级配粒径为10～20 mm的低,试件的劈拉强度与抗压强度正相关,拉压比范围在21%～27%之间,脆性降低,韧性增加。此外,抗压强度随孔隙率的增大而降低。     

掺淤砂混凝土力学行为与微观孔结构特征研究

含初始缺陷的混凝土,其孔结构具备多尺度特性,基于多尺度理论改变孔结构对增强混凝土力学性能具有重要意义。采用试验和理论分析手段,设计不同淤砂掺量的混凝土配合比方案,利用NMR、SEM检测技术及PCAS分析软件对掺淤砂混凝土力学性能和微观特征进行了分析研究。结果表明：掺淤砂混凝土抗压强度随淤砂掺量先增大后减小,淤砂有效掺量区间为10%～20%;抗压强度与总孔隙率保持良好的线性关系,对于各尺度孔隙率来说,10～100 nm孔径孔隙结构对抗压强度影响最为显著;淤砂掺量增加,凝胶孔的孔隙结构有转优的趋势,但孔隙率增大,孔洞体积变大,均匀分布的孔洞使凝胶体形成“网状结构”,胶凝效应弱化,导致混凝土的大孔径占比由大变小,强度反而降低。     

不同粒径骨料级配与粉煤灰掺量对透水混凝土性能的影响

文章选用10～15mm、5～10mm和1～5mm不同粒径骨料进行双级配混合,设计水灰比0.35,以20%透水率为目标,通过调整10%、20%、30%粉煤灰掺量制备出多组试样,测试各组试样的透水系数、有效孔隙率以及抗压强度,揭示出粉煤灰掺量与骨料级配对透水混凝土的影响特征。试验表明：粉煤灰掺量20%,骨料混合比m10～15mm:m5～10mm=5:5时的透水混凝土性能最优,该组透水系数1.46mm/s,抗压强度21.6MPa。     

再生骨料透水混凝土性能的统计规律分析

对再生骨料透水混凝土抗压强度、劈拉强度、孔隙率及透水系数的实测数据进行统计分析并检验,结果显示4个性能均基本符合正态分布规律。在此基础上,引入多维正态分布理论构成四维总体随机样本,通过求得其协方差矩阵并无偏估计样本总体的协方差,明确再生骨料透水混凝土各性能之间相关性。同时,利用χ~2统计量的Q-Q图检验法对四维总体随机样本进行正态性检验,得出由再生骨料透水混凝土各性能构成的随机向量服从四维正态分布。     

硅粉对透水混凝土性能影响的试验研究

为了研究硅粉对透水混凝土性能的影响,确定硅粉的最优掺量,制备10组试件进行不同硅粉掺量下透水混凝土7 d、28 d的抗压试验,并测试28 d透水混凝土的透水系数和有效孔隙率。试验结果表明,随着硅粉掺量的增加,透水混凝土的有效孔隙率、透水系数和7 d、28 d的抗压强度均先增加后减小。得到透水混凝土硅粉的最优掺量为10%,此时的透水混凝土抗压强度为20.2 MPa,透水系数为3.02 mm/s,有效孔隙率为21.56%。     

减水剂掺量对再生透水混凝土性能的影响

作为新型建筑材料,再生透水混凝土在保证透水性的同时,必须保证其强度才能够满足应用要求.为探究不同减水剂对RPC性能的影响,设计10组水灰比,分别掺入巴斯夫、聚羧酸、萘系3种减水剂,通过试验来研究其抗压强度、劈拉强度、透水系数、孔隙率发展规律.结果表明:随着减水剂掺量的增加,劈拉强度、抗压强度呈先增大后减小趋势,孔隙率和...     

花岗岩残积土大孔隙结构定量表征

为揭示花岗岩残积土大孔隙结构的分布规律和形状特征,选取福州某地原状花岗岩残积土作为研究对象,基于工业CT扫描和ImageJ软件,定量化研究了大孔隙的成圆率、扁平度、整体轮廓系数、分形维数等参数分布规律。结果表明:约有80%以上的大孔隙直径在0.15~1 mm范围内,不到20%的大孔隙直径>1 mm。花岗岩残积土的大孔隙率介于5.8%~22.7%之间,且随着深度的增加呈先增大后减小趋势。大孔隙直径越大,孔隙成圆度越差。4个试样的整体轮廓系数变化范围在0.81~0.87之间,且孔隙整体轮廓系数随着土壤深度的增加变化较小。花岗岩残积土大孔隙率与分形维数存在一定的相关性,但不同试样的大孔隙率与分形维数的相关系数存在较大差异。综上,花岗岩残积土具有孔隙比大、粗糙程度差、大孔隙分布广泛、孔隙结构差异性大及局部孔隙扁平度离散性大等特点。     

单轴压缩下透水混凝土的结构损伤演化特征研究

为了研究透水混凝土在单轴压缩过程中的内部孔、裂隙变化规律,对轴向应变为0.4%、1.1%和1.8%的试样开展CT扫描,基于二值化分割方法得到了孔、裂隙的图像,分析了孔、裂隙量化指标与轴向应变的关系。结果表明,透水混凝土的孔、裂隙随破坏程度增加有明显的扩展趋势,孔径频率分布曲线的孔径值不断增大;随着轴向应变的增加,孔隙率呈指数型函数上升趋势,最大孔喉长度L和平均孔喉半径R呈线性增长,连通度指标也不断增加,且增速先慢后快;由微观结构分析,透水混凝土骨料颗粒与凝胶结构发生的位移和形变是孔、裂隙网络形成和扩展的微观机理。     

基于多孔介质土体分形特征的渗透系数研究

堤坝工程渗流计算中确定土体渗透系数尤为重要。利用分形维数不同尺度域,分析渗透破坏试验土样无标度区,指出土体细颗粒含量是决定土体分形维数的主要因素。基于多孔介质毛管束模型,推导了渗透系数和孔隙率与分形维数之间分形关系解析式,阐释了多孔介质土体渗透系数影响因子包括分形系数、孔径大小、分形维数及流体黏滞系数。利用土体渗透破坏试验结果,进一步论证了渗透系数和孔隙率与分形维数之间的非线性关系。结果表明:当分形维数大于2.83时,孔隙率随着分形维数的增大而减小,但在颗粒吸着水和薄膜水形成的黏聚力影响下,渗透系数随着分形维数增大而减小的规律不明显。研究结果可为渗透破坏形成机制及发展过程分析提供理论依据,减少堤坝渗透破坏致灾隐患。     

碳纤维透水混凝土强度试验研究

通过碳纤维透水混凝土强度试验,分析了水灰比、碳纤维体积率、孔隙率对透水混凝土抗压强度、抗折强度的影响.结果表明:混凝土抗压强度随着水灰比的增大而减小,抗折强度随着水灰比的增大先增后减,相对最优水灰比为0. 25～0. 30.抗压、抗折强度随着碳纤维体积率的增加先增后减,在碳纤维体积率为1. 5%时达到峰值.抗压、抗折强度随着孔隙率的增大而减小,建议选择孔隙率10%～15%配制透水混凝土.     

无砂混凝土的制备与性能研究

无砂混凝土是一种重要的绿色生态护坡建筑材料,具有良好的透水性和透气性,但强度普遍偏低。无砂混凝土透水系数与抗压强度为负相关关系,同时满足高强度、高透水性有难度。基于某泵站工程现场用原材料,深入研究目标孔隙率P、水灰比W/C、骨料粒径、水泥种类等因素对无砂混凝土性能的影响,在此基础上提出高强度、高透水系数无砂混凝土的制备方案。结果表明：插捣成型条件下,实测连续孔隙率C_void均大于设计的目标孔隙率P。P一定时,存在最优W/C,使无砂混凝土透水系数最大;28 d抗压强度则随W/C（0.21～0.33范围内）的增大而提高。推荐采用工地现场所用5～16 mm连续级配骨料、P·O 52.5水泥制备无砂混凝土,P宜取15%,W/C宜取0.27或0.30;制备的无砂混凝土综合性能良好,可同时满足透水系数k_T≥1 mm/s、28 d抗压强度f_cc≥25 MPa的要求。     

再生粗骨料级配对透水混凝土性能的影响研究

将骨料粒子干涉与紧密堆积理论相结合提出骨料各粒级的质量百分数范围，研究分析了单粒级和级配再生骨料配制的混凝土透水性、强度和外观状态。结果表明：以紧密堆积理论配制的连续级配骨料空隙率低于原单粒级再生骨料的平均理论孔隙率，以粒子干涉理论配制的级配骨料空隙率与骨料的粒径比、骨料级配的分级数量密切相关，级配骨料空隙率随粒径比D大/D小增大或骨料粒级分级数的增多而减小；随着单粒级再生骨料粒径的增大透水混凝土抗压强度表现出先上升后下降的变化特征，而透水性变化正好相反；随级配再生骨料空隙率的减小透水混凝土抗压强度表现出先下降后上升的变化特征，而透水系数和连通孔隙率则表现出减小趋势。     

模拟雨水下堵塞材料对透水混凝土渗透性的研究

作为一种高透水材料,透水混凝土因其孔隙易被堵塞、渗透性降低,影响其性能和使用。针对透水混凝土的堵塞问题,使用了一种常水头试验装置。为了研究真实情况下雨水径流对透水混凝土渗透性的影响,模拟了雨水径流中砂的级配,并将其作为堵塞材料用于透水混凝土的渗透性影响研究。利用再生骨料替代天然骨料制备了透水混凝土,以归一化渗透系数作为指标,对3种不同孔隙率的透水混凝土进行堵塞实验,研究了不同加砂次数对其渗透性的影响。当孔隙率为15%时,第一次加入堵塞材料后,其归一化渗透系数折减最大,而当孔隙率为25%时,前几次加入的堵塞材料对其渗透性的影响较小。试验结果表明,堵塞物相同时,加砂后透水混凝土的归一化渗透系数与透水混凝土孔隙率成正比,与堵塞次数成反比。     

水位下降条件下西安D7裂缝土体孔隙变化特征试验

为研究压缩性土体在孔隙水压力下降下所引起的孔隙变化特征,选取孔隙度及分形维数作为评判指标,以西安D7地裂缝两侧可压缩性土层为研究对象,借助三维CT扫描成像技术,依托Matlab计算平台及VG Studio Max图像处理软件,对在水位下降过程中可压缩性土体压缩变形引起的孔隙度和分形维数孔隙变化进行定量评价,并探讨了固结压缩过程中土体孔隙分形维数的变化规律及其影响因素。研究表明:孔隙度随压缩进行大幅降低,由压缩前4.36%降至0.61%;土体分形维数与孔隙度、上覆压力均呈线性相关性,相关系数分别为0.947 2和0.966 0;而且分形维数可以很好的表征孔隙分布特点,是孔隙度的有效补充;通过分析土样孔隙度与分形维数关系,为后期建立区域上地裂缝—地下水开采耦合模型提供参数赋值基础。     

再生微粉对再生骨料透水混凝土的影响

文章采用废弃混凝土作为再生微粉来源,经机械破碎筛分后获得,对其物理性质及主要化学成分进行研究。在此基础上,探究再生微粉对水泥胶砂试件的抗折强度和抗压强度及再生骨料透水混凝土强度、透水性的影响。试验表明:再生微粉是一种疏松多孔且具有一定活性的建筑垃圾粉末;一定掺量内,对水泥胶砂强度有促进作用,最佳掺量为10%。再生微粉取代率10%,再生骨料透水混凝土强度接近基准组,10%,强度急剧下降,不利于强度发展;测得透水系数为3.28～4.92 mm/s,与孔隙率呈正相关。因此,将再生微粉作为掺和料取代水泥,可节约水泥,降低砂浆成本,环境明显改善,带来一定的社会效益,同时,为再生微粉能广泛应用于混凝土工程提供理论支撑。     

不同砂率下再生透水混凝土基本性能分析

通过再生骨料透水混凝土在不同砂率掺量条件下的试验,研究其强度与渗透性能的变化趋势与表现特征。在此基础上,将试块经切割机进行切面处理并基于Image方法提取其截面孔隙,观察其内部孔隙结构分布在不同砂率掺量下的变化情况,将其量化后与宏观的强度与渗透性能的测试结果相融合。结果显示:随着砂率的增大,再生骨料透水混凝土的强度与渗透性能分别表现为升高和降低,而量化的孔隙结构也出现了相应增减趋势;Image方法能够用于再生骨料透水混凝土的孔隙结构的提取,且孔隙面积与孔隙个数是影响再生骨料透水混凝土强度与渗透性能的主要因素。