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近些年来,“海绵城市”的大力建设对城市的生态环境起到了很好的改善作用。透水铺装材料作为“海绵城市”的重要组成部分,其质量的好坏直接影响“海绵城市”发展,原因是透水混凝土的孔隙结构比较突出,导致其抗冻融性能较差,限制了其在寒冻地区“海绵城市”中的推广与应用。为了提高透水混凝土的抗冻耐久性,本文通过试验,通过掺加不同掺量的钢渣、矿渣对冻融前后的透水混凝土试件进行透水性能、力学性能相关分析,建立相应的冻融损伤模型对透水混凝土进行了冻融损伤演化规律研究,基于冲击弹性波传播特性与多指标进行了关联并进行了相关性分析,为工程检测提供经济有效的手段。本文研究的成果主要有:
(1)随着钢渣、矿渣掺量的增加,透水混凝土的透水能力先增大后减小。经历多次冻融循环次数后,单掺钢渣、矿渣以及双掺钢渣&矿渣透水混凝土的透水系数得到不同程度的增长,掺加钢渣、矿渣可以抑制透水混凝土在冻融循环试验中透水系数增长率的增长。
(2)同普通透水混凝土相比,掺加钢渣、矿渣可以使其强度得到一定的增加,还能减少其在冻融循环期间强度的损失。随着冻融循环试验的持续进行,各组的抗压强度损失率以及抗折损失率呈现几乎直线上升的规律,其中,双掺组合的强度损失率较为严重。通过对抗压强度损失率与透水系数增长率进行二次函数拟合,各组的相关系数均达到0.96以上,说明相关性较好。
(3)随着冻融循环次数的增加,透水混凝土试件质量和动弹性模量损失显著。持续的冻融损伤使试件孔隙结构破坏加剧,其内部形成的初始裂纹逐渐向外部扩展、贯通,最后导致试件表面混凝土大量脱落,骨料外露,直至发生整体性破坏。双掺组合对质量损失、动弹模的损失有一定的抑制作用,总体抗冻效果不如单掺组合,单掺钢渣15%试件以及单掺矿渣10%~15%试件抗冻性能较好。
(4)研究了冻融试验后透水混凝土的损伤演化规律,建立了以相对动弹性模量为损失因子的透水混凝土指数型冻融损伤模型,与试验数据良好吻合。此外,基于透水系数与强度损失率的损伤因子,对冻融后透水混凝土的力学性能和透水性能进行了相应的评价,研究表明两个损伤因子彼此之间存在线性相关关系。
(5)经历多次的冻融循环次数,各组的透水混凝土试件波速损失加剧。将不同冻融循环次数试件测定的弹性波波速数据与多指标进行二次函数曲线的拟合,体现出较好的相关性,基于冲击波法和共振法计算的动弹性模量进行误差分析,两者最大误差不超10%,说明两种方法测试的动弹模具有较好的一致性,因此可以采用冲击波法进行透水混凝土动弹模的无损测量。
(1)随着钢渣、矿渣掺量的增加,透水混凝土的透水能力先增大后减小。经历多次冻融循环次数后,单掺钢渣、矿渣以及双掺钢渣&矿渣透水混凝土的透水系数得到不同程度的增长,掺加钢渣、矿渣可以抑制透水混凝土在冻融循环试验中透水系数增长率的增长。
(2)同普通透水混凝土相比,掺加钢渣、矿渣可以使其强度得到一定的增加,还能减少其在冻融循环期间强度的损失。随着冻融循环试验的持续进行,各组的抗压强度损失率以及抗折损失率呈现几乎直线上升的规律,其中,双掺组合的强度损失率较为严重。通过对抗压强度损失率与透水系数增长率进行二次函数拟合,各组的相关系数均达到0.96以上,说明相关性较好。
(3)随着冻融循环次数的增加,透水混凝土试件质量和动弹性模量损失显著。持续的冻融损伤使试件孔隙结构破坏加剧,其内部形成的初始裂纹逐渐向外部扩展、贯通,最后导致试件表面混凝土大量脱落,骨料外露,直至发生整体性破坏。双掺组合对质量损失、动弹模的损失有一定的抑制作用,总体抗冻效果不如单掺组合,单掺钢渣15%试件以及单掺矿渣10%~15%试件抗冻性能较好。
(4)研究了冻融试验后透水混凝土的损伤演化规律,建立了以相对动弹性模量为损失因子的透水混凝土指数型冻融损伤模型,与试验数据良好吻合。此外,基于透水系数与强度损失率的损伤因子,对冻融后透水混凝土的力学性能和透水性能进行了相应的评价,研究表明两个损伤因子彼此之间存在线性相关关系。
(5)经历多次的冻融循环次数,各组的透水混凝土试件波速损失加剧。将不同冻融循环次数试件测定的弹性波波速数据与多指标进行二次函数曲线的拟合,体现出较好的相关性,基于冲击波法和共振法计算的动弹性模量进行误差分析,两者最大误差不超10%,说明两种方法测试的动弹模具有较好的一致性,因此可以采用冲击波法进行透水混凝土动弹模的无损测量。