【硕士】多孔混凝土透水基层材料设计研究【2008】

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内容简介

　　学科专业：材料学　　授予学位：工学硕士　　学位授予单位：武汉理工大学　　学位年度： 2008年　　进入路面结构内的自由水会导致道路严重的水损害，多孔混凝土透水基层能迅速的将滞留在路面结构内部的水排出。多孔混凝土透水基层在我国得到了大量的研究，研究工作大多集中在多孔混凝土的工程应用和排水设计方面，对多孔混凝土透水基层的材料设计仍没有形成一定的理论体系。本文利用材料科学的基本原理对多孔混凝土透水基层的材料组成、结构和性能进行了研究并提出了一种适宜于多孔混凝土路面基层的基于体积分析的配合比设计方法。　　根据多孔混凝土透水基层材料的结构特点提出了多孔混凝土的接触点结构模型，相互嵌锁的粗集料构成了材料的强度骨架，浆体在集料的接触点处胶结而形成整体，因此多孔混凝土的强度与接触点数量、接触点面积以及接触点的强度有关。并在此结构模型的指导下进行材料组成设计：通过最大粒径、粗集料组成和细集料用量的优化并参照Weymouth原理的计算结果，提出了多孔混凝土的最优级配范围；通过水泥品种的选择，矿物掺合料的加入和引入增稠剂达到增强浆体强度、增加接触点面积、诱导浆体在接触点处的富集以增强集料浆体界面的作用，对浆体组成和结构进行最优设计。　　本文研究了多孔混凝土的透水性能，利用自制的渗透仪测试渗透系数，并回归了渗透系数、全空隙率和有效空隙率之间的相关关系。并与传统的半刚性和刚性基层作为对比，对多孔混凝土的强度和应力-应变、干燥收缩等性质进行了研究。研究表明本文研制的多孔混凝土每方减少水泥用量30-50kg，总胶凝材料用量仅为150kg／m3，在保湿养护的条件下7d强度可达7～8MPa，28d强度接近10 MPa，透水性能良好，渗透系数在1．8-3．2cm／s之间，且干缩系数大幅度降低。　　参考国内外相关研究，并结合多孔混凝土的有关特性，提出了多孔混凝土的设计指标和标准，并提出了一种适应于多孔混凝土透水基层材料的配合比设计方法，包括级配设计、水泥用量计算方法和用水量的经验公式。　　

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