集料骨架结构对多孔混凝土性能的影响研究

摘要

随着工程建设快速发展，各类建筑材料过量使用，造成环境的极大负担。多孔混凝土的特殊骨架空隙结构，具备渗水、吸噪和植生等多种实用性优点，近几年已逐步发展成为生态、绿色、多元化功能性生态混凝土。但是，骨架空隙型的多孔混凝土仍存在强度不足、耐久性差等缺点。鉴于多孔混凝土存在的不足，本文展开多孔混凝土的骨料级配对其性能的影响研究，具有一定的价值。
　　首先，针对多孔混凝土的实验室制备工艺，经过初步探究，提出在实验室可采用传统搅拌、人工拍插与机械振动4～5秒成型、洒水覆膜养护制备多孔混凝土的方法。采用四因素三水平L9(34)正交试验设计，对多孔混凝土的配合比参数进行优选，获得设计孔隙率和骨料粒径大小是影响多孔混凝土强度与渗水能力的主要因素。分析现有多孔混凝土工作性评级方法，首次采用新拌多孔混凝土的外观描述与富余浆液率综合评价其工作性，结合正交试验结果，确定了多孔混凝土的优化配合比。
　　其次，针对多孔混凝土渗水能力与强度矛盾的现状，以骨料级配为研究对象，在集料堆积理论基础上，对不同级配骨架结构的多孔混凝土孔隙率、渗水系数和立方体抗压强度三者做了大量试验研究。同时采用Image J图形处理技术对平面孔隙率统计和分析，得到以下结论:
　　(1)单粒径骨架结构多孔混凝土强度随粒径的增大而减小，有效孔隙率和渗水系数随粒径的增大而增大。
　　(2)单粒径含砂骨架结构多孔混凝土的砂率宜为6％～9％，骨料偏粗砂率宜接近9％，骨料偏细砂率宣接近6％。
　　(3)间断级配骨架结构的多孔混凝土强度能得到显著改善，并优选出3种具有较好的立方体强度和渗水能力的骨架结构。
　　(4)平面孔隙率能够反应混凝土内部有效孔隙率、半连通空隙和封闭空隙分布状况与面貌。平面孔隙率与实测有效孔隙率的差值越小，越有利提高混凝土强度。
　　最后，本文以碱度性能和抗飞散性能对多孔混凝土进行了功能性试验研究，研究结果表明采用水中浸泡降碱措施在30d内，PH值下降至10.57～10.81，下降幅度16％左右。多孔混凝土孔隙越大，PH值稀释越快，稀释速度前期较快，后期逐渐缓慢;多孔混凝土的飞散损失主要集中在前期，前30s飞散试验质量减少比重最大，占试件整体损失质量的50％～60％。单粒径的抗飞散能力D-3＞D-2＞D-1＞D-4，砂率越大，飞散质量损失百分比越低，采用间断级配可以提高多孔混凝土抗飞散能力。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与选题依据

1．2 多孔混凝土研究现状及发展动态

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 发展动态

1．3 多孔混凝土强度特点与破坏机理

1．3．1 多孔混凝土强度特点

1．3．1 多孔混凝土破坏机理

1．3．2 多孔混凝土与普通混凝土破坏的异同点

1．4 主要研究内容与技术路线

1．4．1 主要研究内容

1．4．2 技术路线

第二章 原材料性能与多孔混凝土试验方法

2．1 原材料性能

2．1．1 水泥

2．1．2 粗骨料

2．1．3 细骨料

2．1．4 减水剂与减水剂作用机理

2．1．6 拌合水

2．2 多孔混凝土制备工艺

2．2．1 多孔混凝土搅拌工艺

2．2．2 多孔混凝土的成型工艺

2．2．3 多孔混凝土养护工艺

2．3 多孔混凝土性能测试方法

2．3．1 孔隙率测试方法

2．3．2 透水系数测试方法

2．3．3 碱度值测试方法

2．3．4 力学性能测试方法

2．2．5 抗飞散性能试验方法

2．5 本章小结

第三章 多孔混凝土配合比设计理论与参数优选

3．1 多孔混凝土配合比设计理论

3．1．1 多孔混凝土配合比设计特殊性

3．1．2 多孔混凝土配合参数确定

3．1．3 体积法配合比具体设计步骤

3．2 正交试验优选配合比设计

3．2．1 正交设计方法简介

3．2．2 正交试验设计方法

3．3 正交试验结果及极差分析

3．3．1 抗压强度结果分析

3．3．2 孔隙率和渗水系数结果分析

3．3．3 正交优选结果及其验证

3．4 本章小结

第四章 多孔混凝土的骨架结构组成与性能研究

4．1 多孔混凝土骨架结构堆积理论

4．2 单粒径级配骨架结构

4．3 含砂骨架结构多孔混凝土

4．3．1 砂率对单粒径级配多孔混凝土力学性能的影响

4．3．2 砂率对单粒级多孔混凝土渗水能力的影响

4．4 间断级配骨架结构

4．4．1 间断级配骨料堆积状态研究

4．4．2 间断级配骨架结构力学性能

4．4．3 间断级配骨架结构透水性能

4．5 多孔混凝土平面孔隙率统计与分析

4．5．1 多孔混凝土平面图像处理技术

4．5．2 多孔混凝土二维平面图像孔结构分析

4．6 本章小结

第五章 多孔混凝土功能性研究

5．1 多孔混凝土碱度性能

5．1．1 孔隙内碱性环境分析

5．1．2 不同级配的多孔混凝土降碱结果分析

5．2 多孔混凝土抗飞散性能

5．2．1 单粒径骨架结构飞散性能

5．2．2 含砂单粒径骨架结构飞散性能

5．2．3 间断级配骨架结构飞散性能

5．3 本章小结

第六章 多孔混凝土工程应用

6．1 公路工程

6．2 护坡工程与树池应用

第七章 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文和取得的学术成果