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聚合物改性水泥基微孔透水材料的制备试验研究

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聚合物改性水泥基微孔透水材料的制备试验研究

作者：梁美坤重庆大学

学位级别：硕士

在城市扩张、不透水路面加剧城市内涝、热岛效应以及城市排水系统负担的背景下,透水砖作为应用较为广泛的高效路面透水材料,可一定程度上缓解上述问题。本文利用沙漠沙制备透水材料:通过调整水胶比和胶骨比,探究其对透水材料相关性能的... 详细信息

在城市扩张、不透水路面加剧城市内涝、热岛效应以及城市排水系统负担的背景下,透水砖作为应用较为广泛的高效路面透水材料,可一定程度上缓解上述问题。本文利用沙漠沙制备透水材料:通过调整水胶比和胶骨比,探究其对透水材料相关性能的影响规律。通过固定水胶比和胶骨比,在此基础上添加不同种类及掺量的聚合物,从透水材料力学、透水、保水和抗冻性能方面评估聚合物的影响效果,并探索聚合物对水泥浆体的改性机理。通过掺入不同粒径河砂替代沙漠沙,研究骨料粒径搭配对透水材料性能的影响。研究结果表明:(1)提高透水材料的胶骨比或水胶比(0.22～0.30),抗压强度和抗冻性能得到改善,但会降低透水系数、孔隙率和保水性能。胶骨比和水胶比均为0.26时,透水材料综合性能最佳,此时透水材料28d抗压强度为9.8 MPa,透水系数为0.02 mm/s,保水率为0.205 g/cm,质量损失率及强度损失率分别为1.1%、3.9%。(2)XSBRL和EVA掺量较低时会降低抗压强度,提高孔隙率和透水系数,掺量继续增大后,透水系数开始降低,抗压强度有所升高,EP低掺量下也可提高强度,降低透水系数;随XSBRL、EVA和EP掺量的增大,保水率逐步降低,抗冻性逐渐提高。XSBRL最佳掺量为5%,此时透水材料的28d抗压强度10.5 MPa,透水系数0.053 mm/s,保水率0.235 g/cm,质量损失率和强度损失率分别为2.1%、9.5%。EVA最佳掺量为10%,此时透水材料的28d抗压强度13.9 MPa,透水系数0.047 mm/s,保水率0.200 g/cm,质量损失率和强度损失率分别为2.4%、8.0%。EP最佳掺量为2%,此时透水材料的28d抗压强度17.2 MPa,透水系数0.027 mm/s,保水率0.229 g/cm,质量损失率和强度损失率分别为2.9%、7.7%。三种聚合物中以EVA整体改性效果最佳。(3)聚合物的加入会对材料的孔结构产生影响,XSBRL在低掺量下提高大孔作用较强,高掺量时增大小孔效果较强;EVA的影响效果基本与XSBRL相反;EP会大幅度增加大孔的占比,对浆体孔隙率影响程度比XSBRL、EVA大。(4)聚合物会不同程度地抑制水泥早期水化进程,其对水化的影响作用可分为物理作用和化学作用。物理作用主要是聚合物的吸附和成膜,聚合物逐渐失水固化成膜后吸附在未水化颗粒表面,降低未水化相与自由水的接触程度,从而降低水化放热总量、水泥熟料的水化量以及水化产物含量。化学作用主要是聚合物中的活性基团可能与体系中Ca发生反应。XSBRL中的羧基会与Ca反应生成甲酸钙,EVA中的酯基在碱性条件下水解后,与Ca生成乙酸钙,EP中的羟基、环氧基和醚键等极性基团与Ca生成较为复杂的络合物,聚合物的物理和化学作用共同影响水泥的水化反应,改性水泥浆体的微观结构。(5)掺入聚合物会影响水泥浆体的微观形貌,首先由于聚合物的引气作用,使得水泥浆体产生更大更多的孔洞,整个水化产物结构变得松散,相比于20%XSBRL、20%EVA改性,5%EP改性水泥浆体的结构更加疏松,其次由于聚合物抑制水化以及与Ca的反应,使得六方片状Ca(OH)晶体量减少。在20%XSBRL和20%EVA改性水泥浆体中观察到了较为连续完整的聚合物膜包裹在Ca(OH)晶体等水化产物表面,提高了浆体的粘聚性,而在5%EP改性水泥浆体中由于整体结构缺陷较大,存在的裂缝阻碍了聚合物成膜的连续性。聚合物的改性作用以改善骨料与胶凝材料粘结性能为主。(6)随着河砂的替代率越来越大,透水材料的抗压强度和抗冻性能先增大后降低,孔隙率、透水系数、保水率先降低后增大。随着河砂的粒径越来越大,抗压强度和抗冻性能逐渐提升,孔隙率、透水系数、保水率逐渐降低。以0.3～0.6 mm河砂替代30%沙漠沙为最佳改善方案,此时透水材料28d抗压强度为10.7 MPa,透水系数0.03 mm/s,保水率0.236 g/cm,质量损失率、强度损失率分别为3%、9.3%。

关键词：透水材料沙漠沙聚合物性能改性机理

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砂基透水材料的研究

热固性树脂 2012年第6期27卷 57-60页

作者：张伟民李丽红朱永刚王芳秦川陈静北京奇想达科技有限公司北京100085 中石油渤海钻探管具技术服务分公司万庄项目部河北廊坊065007

对风积沙进行物理焙烧和化学覆膜表面处理后,采用亲水性的环氧树脂为胶粘剂及自制的反应型环氧表面活性剂将风积沙粘接制成透水材料。通过红外光谱、压缩强度和透水系数测试研究了粘接树脂的组成,风积沙不同表面改性方法,胶粘剂用量,砂... 详细信息

对风积沙进行物理焙烧和化学覆膜表面处理后,采用亲水性的环氧树脂为胶粘剂及自制的反应型环氧表面活性剂将风积沙粘接制成透水材料。通过红外光谱、压缩强度和透水系数测试研究了粘接树脂的组成,风积沙不同表面改性方法,胶粘剂用量,砂粒大小及分布对透水材料性能的影响,并通过扫描电镜对透水材料的微观结构进行了观察。结果表明,风积沙经焙烧处理后,使用同等树脂量粘接的样品,干压缩强度和湿压缩强度分别提高0.5倍和1倍左右;焙烧后的风积沙经覆膜处理后,强度分别提高0.2倍和0.5倍以上。

关键词：风积沙环氧树脂反应型表面活性剂透水材料压缩强度透水系数

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常见透水材料透水系数试验方法的探讨

新型建筑材料 2020年第2期47卷 56-59页

作者：陈燕平健研检测集团有限公司福建厦门361004

海绵城市建设中使用的面层铺装透水材料种类繁多,透水材料透水系数的测试方法也不尽相同:按不同标准试验方法,采用固定水位法和固定水量法对透水混凝土透水系数进行测试;改变水位差和试样厚度,采用固定水位法对透水混凝土和透水路面板... 详细信息

海绵城市建设中使用的面层铺装透水材料种类繁多,透水材料透水系数的测试方法也不尽相同:按不同标准试验方法,采用固定水位法和固定水量法对透水混凝土透水系数进行测试;改变水位差和试样厚度,采用固定水位法对透水混凝土和透水路面板透水系数进行测试;改变水位差和试样厚度,采用固定水量法对透水混凝土透水系数进行测试。对透水系数相关试验过程和测试结果进行统计分析,总结试验方法存在的问题和影响测试结果的因素。

关键词：海绵城市透水材料透水系数测试方法影响因素

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高速公路多孔透水材料基层路面结构初探

公路 2006年第10期51卷 80-83页

作者：陈君朝河北省交通厅国际金融组织贷款项目办公室石家庄市050031

从高速公路早期病害现象的认识出发,提出了高速公路多孔透水材料基层路面结构体系的构想,对多孔透水材料的性能做了初步研究,并对其存在的不足提出了解决问题的路径和方法,供同行参考。

关键词：高速公路透水材料路面基层

海绵城市透水材料渗透性检测与清洗方法试验研究

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海绵城市透水材料渗透性检测与清洗方法试验研究

作者：骆远洋湖南大学

学位级别：硕士

海绵城市建设中,透水材料应用广泛。使用透水材料铺设路面,不仅可以使路面雨水快速下渗,降低城市内涝隐患,实现城市雨水的“自然存积、自然渗透、自然净化”,并且能够降低噪音、调节温度,对发挥海绵城市的作用有着重要意义。但是在使用... 详细信息

海绵城市建设中,透水材料应用广泛。使用透水材料铺设路面,不仅可以使路面雨水快速下渗,降低城市内涝隐患,实现城市雨水的“自然存积、自然渗透、自然净化”,并且能够降低噪音、调节温度,对发挥海绵城市的作用有着重要意义。但是在使用环境中,透水材料存在被泥沙堵塞进而造成透水功能降低甚至消失的问题,因此有必要对其进行定期的渗透性检测和清洗。本文从透水材料的渗透性现场检测方法、堵塞机理以及清洗方法展开研究,主要工作如下:首先,针对透水铺装结构的特点和常规渗透系数测试装置的缺陷,开发了一种可实现内环和外环水流同时下渗的新型双环渗水仪;在采用数值模拟验证新型双环渗水仪的测试原理和渗透系数计算方法的基础上,经现场检测,证明了本文开发设备的有效性,并申请了发明专利。然后,在分析透水铺装堵塞颗粒来源的基础上,从不同“海绵城市”试点地区取土,对当前广泛使用的透水材料进行室内模拟堵塞试验,研究透水材料在不同性质土颗粒堵塞作用下的渗透性能和堵塞规律。结合堵塞试验现象与堵塞理论,确定颗粒种类与堵塞模式的关系,并对透水材料的使用场地提出建议。最后,分析了不同堵塞模式的影响因素,开展了七种方法的清洗试验,查明了不同堵塞模式下透水材料的渗透性恢复规律,提出了相应的最佳清洗方法。

关键词：海绵城市透水材料双环渗水仪堵塞试验透水系数恢复率

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利用工业废渣制备低温陶瓷透水材料的研究

利用工业废渣制备低温陶瓷透水材料的研究

作者：陶敏龙昆明理工大学

学位级别：硕士

透水材料实质上是一类非封闭性的多孔材料,能使雨水经过砖表面渗透到砖的下面乃至地下,用以补充地下水,这是近年出现的绿色环保路面铺设材料,可广泛用于公园、广场、人行道、住宅区等地的路面,具有调节温度、湿度,维护地表生态平衡的功... 详细信息

透水材料实质上是一类非封闭性的多孔材料,能使雨水经过砖表面渗透到砖的下面乃至地下,用以补充地下水,这是近年出现的绿色环保路面铺设材料,可广泛用于公园、广场、人行道、住宅区等地的路面,具有调节温度、湿度,维护地表生态平衡的功能。磷渣作为电炉法生产黄磷产生的固体废渣,由于含磷和氟,对环境有污染,长期堆放占用土地,形成资源浪费。目前磷渣的主要用途限于水泥和建材行业,其资源价值未得到充分发挥。磷渣的综合利用符合国家环境保护、资源节约的战略发展方向,具有重要的社会、经济和环境效益。本文通过物理、化学活化技术,使磷渣玻璃体解聚并在水相介质下再度聚合成以硅-铝长链为主的类陶瓷体结构,制备出性能优良的低温陶瓷透水材料。试验研究表明：(1)机械粉磨增加了磷渣颗粒的比表面积,可以获得良好的粒度分布,使粘连颗粒分散,产生新生表面,形成表面缺陷,加快活性Si02、Al203的溶出,有利于外部离子的侵入,从而为磷渣活性的激发提供前提条件。(2)合理调配激发剂中Si02、A1203、Na20的组成,可以制备出抗压强度大于100MPa的低温陶瓷复合材料。(3)在激发剂一定的情况下,影响低温陶瓷透水材料性能的主要因素有粉体、骨料、水胶比、胶骨比、混料工艺和养护方式。在较佳工艺条件下,利用磷渣制备的低温陶瓷透水材料抗压强度大于40MPa,透水速度大于4mm／s。(4)通过磷渣颗粒相互搭接、互成骨架,形成大量连通的孔洞,使低温陶瓷透水材料在具有一定强度的同时具有透水性能。(5)磷渣制备的低温陶瓷透水材料的水化产物存在C-S-H及碳酸盐物相,不存在[SiO6]。而且[Si04]并不是呈孤立存在的,每个[SiO4]与周围的其它[Si04]连接呈三维网络状架构,反应体系中A13+离子基本上占据四面体配位位置,参与三维网络架构的形成。水化产物互相层叠,纵横交错,层与层之间相互紧密咬合,这是材料在具有众多气孔的同时依然保持高强度的主要原因。(6)技术经济分析表明：利用磷渣制备低温陶瓷透水材料具有优良的物理力学性能、经济性和环境协调性,为磷渣资源化提供了一种全新的技术方案。

关键词：磷渣活化化学键合陶瓷透水材料

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透水材料研究综述

广州化工 2011年第18期39卷 29-31页

作者：王允威张召述苗庆东攀枝花学院生物与化学工程学院四川攀枝花617000 昆明理工大学化学工程学院云南昆明650224 攀枝花钢铁研究院四川攀枝花617000

介绍了透水砖的概念、分类、特性以及国内外各种透水砖的发展现状,制备方法。研究发现利用工业固体废弃物制备的低温陶瓷透水材料减少了固体废弃物对环境的污染,使资源得以再利用,且该技术工艺简单,能耗小,经济、社会和环境效益显著,是... 详细信息

介绍了透水砖的概念、分类、特性以及国内外各种透水砖的发展现状,制备方法。研究发现利用工业固体废弃物制备的低温陶瓷透水材料减少了固体废弃物对环境的污染,使资源得以再利用,且该技术工艺简单,能耗小,经济、社会和环境效益显著,是今后透水材料的发展方向。

关键词：透水材料研究现状综述

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人造纤维编织透水材料和泡沫聚苯乙烯

西铁科技 1994年第1期 29-35页

作者：福田直三塚本英树郭瑞林安康铁路分局

随着目前土木技术的发展,在软弱地基或陡坡地上建设道路、铁路、机场以及填海围地均变为可能。另一方面,针对这些大型、高速工程的建设,既是我们现有技术的充分展示,同时又迫使我们寻求到更多新的技术与工艺。作为完成上述工程所产生的... 详细信息

随着目前土木技术的发展,在软弱地基或陡坡地上建设道路、铁路、机场以及填海围地均变为可能。另一方面,针对这些大型、高速工程的建设,既是我们现有技术的充分展示,同时又迫使我们寻求到更多新的技术与工艺。作为完成上述工程所产生的新工艺,目前最引人注目的是人工纤维编织透水材料和泡沫聚苯乙烯。现将其产生的历史与现状,生产工艺与物理特性,以及用途和今后有待进一步研讨的课题作一基本介绍。

关键词：人造纤维透水材料泡沫聚苯乙烯

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工艺参数对石墨尾矿透水材料性能影响的研究

福建建材 2018年第1期 5-7,29页

作者：王允威魏弦马光强攀枝花学院四川攀枝花617000

以石墨尾矿为主要原料,水泥、石灰、粉煤灰、矿渣粉、脱硫石膏等固废物为胶凝材料制备低温陶瓷透水材料。考察了胶凝材料、水、成型压力、养护条件等对材料性能的影响。利用XRD和SEM对材料进行微观分析,表明材料水化产物呈针状分布在未... 详细信息

以石墨尾矿为主要原料,水泥、石灰、粉煤灰、矿渣粉、脱硫石膏等固废物为胶凝材料制备低温陶瓷透水材料。考察了胶凝材料、水、成型压力、养护条件等对材料性能的影响。利用XRD和SEM对材料进行微观分析,表明材料水化产物呈针状分布在未水化的石墨尾矿周围,水化产物之间及水化产物与石墨尾矿颗粒之间结合较好。

关键词：石墨尾矿工艺参数透水材料性能影响