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摘 要

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面向海绵城市建设用透水混凝土的试验研究

摘要

随着城市化建设，各种建筑物和水泥路面逐渐将城市地面覆盖，地面原本的多孔性能发生了极大的改变，对城市的生态环境造成严重的负面影响。透水性混凝土是一种具有良好透水透气性的生态环保型混凝土，对缓解城市的“热岛效应”、保护地下水资源、城市吸声降噪和改善人们出行环境都有着十分重要的作用。

本文对透水性混凝土的配合比设计、制备、力学性能、透水性以及微观结构进行了探讨和研究。针对力学性能，分别研究了水灰比与骨灰比对透水性混凝土强度的影响，推荐透水性混凝土采用的水灰比为0.24-0.32。通过掺入硅灰、粉煤灰等矿物掺和料和乳胶粉来提高透水性混凝土的性能，并研究了不同掺量的掺和料对透水性混凝土强度的影响规律。掺入硅灰可以提高透水性混凝土的稠度与强度，掺入硅灰后试块底部不会产生封堵，掺4%的硅灰可以使透水性混凝土的抗折强度达到5.1MPa，抗压强度达到20.3MPa；掺入粉煤灰可以改善透水性混凝土的流动性，但同时会降低混凝土的早期强度；掺入乳胶粉可以明显提高混凝土的抗折强度，8%掺量的乳胶粉可以使抗折强度达到5.8MPa。本文通过对试块孔隙率和透水系数的测定，对透水性混凝土的透水性能做了研究，推荐透水性混凝土采用的孔隙率为15%-20%。通过进行X射线断层扫描分析，研究了透水性混凝土的内部孔结构分布。用场发射环境扫描电子显微镜对透水性混凝土微观界面与水化产物进行分析，从微观结构上分析了不同掺合料对其力学性能的影响。

关键词：透水性混凝土，抗折强度，抗压强度，孔隙率，透水性，微观结构

A STUDY ON PERVIOUS CONCRETE FOR THE SPONGE CITY

Abstract

As the urbanization, constructions and cement pavement have covered the land of urban gradually. The porosity of ground had a great change and that caused serious negative effects for the ecosystem of cities. Pervious concrete is an eco-friendly type of concrete that has great permeability. It plays an important role in relieving urban heat island effect, protecting groundwater resources, absorbing urban noise and improving people’s travel environment.

This paper discusses and studies mixture proportion, preparation, mechanical properties, permeability and micro structure for pervious concrete. In this paper, we studied the influence of water-cement ratio and aggregate-cement ratio to the strength of pervious concrete, and we recommend using the water-cement ratio of 0.24-0.32. In the experiment, we tried to improve the properties of pervious concrete by using silica fume, fly ash, latex powder and other admixtures, and studied the influence of different dosage. Incorporation of silica fume can improve the consistency and strength of pervious concrete, concrete will not block and 4% doped silica fume can make the flexural strength of pervious concrete reaches 5.1MPa, compressive strength 20.3MPa; Ash can be incorporated to improve the flow of pervious concrete, but it will reduce the early strength of concrete; Incorporation of polymer powders can significantly improve the flexural strength of the concrete, 8% content of polymer powders can make the flexural strength of 5.8MPa. This paper studies the permeability of pervious concrete by measuring porosity and permeability coefficient, and recommends using the porosity of 15%-20%. It studies the distribution of pore structure of pervious concrete by X-CT, and analyzes the microscopic interface and hydration products with SEM, examines the influence of admixtures to pervious concrete from micro structure.

Key words: pervious concrete, bending strength, compressive strength, porosity, permeability, micro structure

目 录

摘要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪 论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 透水性混凝土研究及现状 2

1.3 研究目的、研究内容和研究思路 4

1.3.1研究目的 4

1.3.2研究内容 4

1.3.3研究思路 4

第二章 原材料、试验方法及配合比设计 6

2.1原材料 6

2.1.1 水泥 6

2.1.2 集料 6

2.1.3水 6

2.1.4 外加剂 6

2.1.5硅灰 6

2.1.6乳胶粉 7

2.1.7增稠剂 7

2.1.6粉煤灰 7

2.2试验方法 7

2.2.1试件成型及养护 7

2.2.2 性能测试方法 8

2.3配合比设计原理及设计步骤 11

2.3.1 配合比设计原理 11

2.3.2 配合比的设计步骤 12

第三章 透水性混凝土性能研究 16

3.1 概述 16

3.2水灰比对透水性混凝土性能的影响 16

3.3骨灰比对透水性混凝土性能的影响 18

3.4硅灰对透水性混凝土性能的影响 19

3.5粉煤灰对透水性混凝土性能的影响 21

3.6乳胶粉对透水性混凝土性能的影响 22

3.7 透水性能 24

第四章 透水性混凝土微观分析 26

4.1 X射线断层扫描 26

4.2环境扫描电子显微镜图像分析 29

第五章 结论与展望 34

5.1结论 34

5.2展望 34

参考文献 36

第一章 绪 论

1.1 研究背景与意义

近年来，国家经济飞速发展，城市化建设的步伐也逐步加速。随着各种建筑物和水泥路面逐渐将城市地面覆盖，土壤、植被和空旷地区的面积大大缩减，地面原本的多孔性能发生了极大的改变。水泥路面、建筑物等城市设施的建设在给我们的生活提供诸多方便的同时，却同样会使得城市生态压力加重。现如今，地球气候变暖，生态系统平衡被打破的问题日益严峻，人们的环境保护意识也因而渐渐提升。保护地球生态环境，走可持续发展的路线成为人们关注的热点。如何在城镇化建设中，寻求一种与生态环境协调共生，对环境负担小、又能改善人类生活的发展模式成为人们要解决的一大问题，因此，“海绵城市（LID）”的理念便应运而生。

“海绵城市”的产生源于学术界和行业内人们对城镇某种吸附功能的表述，用来表示城市或陆地对雨涝的调节蓄存能力^[1]。在如今的城镇现代化建设中，城市的地表大面积的被建筑物和混凝土等透水性、透气性差的材料覆盖，对自然环境和人类生活都造成了不同程度的影响。平坦宽阔的路面和交通设施给人们的生活带来了许多便捷，然而这些坚硬密实的路面却也给生态环境造成了很多的不良影响。传统的地面铺装采用的是不透气的材料，这种路面的不透气性使地表与空气中水分和热量交换产生阻隔，降低了城市温度和湿度的自我调节能力，增加了城市的“热岛效应”。

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