[發明專利]一種提高抗水滲透性能的橡膠粉集料混凝土優化設計方法

在審

• 申請號: 201810386447.5
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108585641A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 郭琦;張恒健;崔勝超;孫虎平;張西安
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;G01N15/08;C04B111/27
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

本發明涉及一種道路與橋梁工程中應用的提高抗水滲透性能的橡膠粉集料混凝土優化設計方法。本發明所述的水泥基橡膠粉集料混凝土采用內摻法制備，以橡膠粉等體積替代細骨料。基于滲水高度法試驗數據得到各組內相對滲透系數，以及相對于基準混凝土的平均滲水高度指標變化規律，建立了橡膠粉粒徑和摻量相對最優配合比，可用于指導實際工程中混凝土配合比設計。將得到的高抗水滲透性能橡膠粉集料混凝土應用于雨水量充沛地區的道路路面工程或橋面鋪裝工程中，不僅可實現廢舊橡膠制品的無污染消化處理，解決資源短缺和環境污染兩大問題，而且可以充分發揮其優良的抗水滲透性能，達到了節約能耗、保障惡劣環境下土木工程結構耐久性的目的。

技術領域

本發明屬于道路與橋梁工程技術領域，特別涉及一種提高抗水滲透性的橡膠粉集料混凝土優化設計方法。

背景技術

在道路與橋梁工程中，服役期內路面混凝土層及橋面鋪裝整體化混凝土層等經年累月處于野外惡劣的環境下，由于長期受雨水沖蝕等病害，繼發凍融損傷、氯離子侵蝕及堿—骨料反應等問題，最終導致混凝土層的耐久性破壞，從而嚴重影響路面結構的使用，降低其壽命。

混凝土的是多孔性材料的基本性質之一，它反映了混凝土內部孔隙的大小、數量以及連通性等情況。外界環境中的侵蝕性介質必須首先通過滲透進入混凝土的內部，與混凝土的組分發生相互作用，造成耐久性破壞的最根本原因是水的存在以及混凝土本身的不均勻性(孔、縫)造成的侵蝕介質侵入。

回收橡膠粉的摻入對于混凝土材料抗滲性能的影響是由于橡膠粉粒改變了混凝土的微觀結構，使混凝土內部產生不連通的氣泡，截斷毛細管通道，改變孔隙結構，從而改善了混凝土的抗滲性。但是，橡膠混凝土水分子滲透過程中的機理較為復雜，一方面橡膠粉粒可以增大基體中的毛細孔壓力，另一方面橡膠粉粒的摻入也使得毛細孔阻力響應增加。總體而言，橡膠粉集料混凝土抗水滲透性能受多方面因素的交互作用，目前尚無統一的標準可循。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種提高抗水滲透性能的橡膠粉集料混凝土優化設計方法及其應用，通過優化的橡膠粉粒徑與摻量設計，使得所得混凝土具有高抗水滲透耐久性的效果，可應用于雨水量充沛地區的道路工程混凝土路面以及橋梁工程橋面鋪裝整體化混凝土層中。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

本發明所述的橡膠粉的粒徑和摻量優化組合設計由滲水高度法試驗得到的平均滲透比指標R_D決定，不同組橡膠水泥混凝土抗水滲透性能改善程度以平均滲透比指標R_D表征：

式中：

R_D—橡膠粉集料混凝土平均滲透比。

K_rs—橡膠粉集料混凝土相對滲透系數(cm/h)，基于Darcy定律計算，計算方法見下式：

式中：

D_rm—橡膠粉集料混凝土的平均滲水高度(cm)；

H—水壓力，以水柱高度表示(cm)；

t—恒壓經歷的時間(h)；

α—混凝土的吸水率，取0.03。

K_cs—基準混凝土相對滲透系數(cm/h)，基于Darcy定律計算，計算方法見下式：

式中：

D_cm—基準混凝土平均滲水高度(cm)。

其他符號意義同前述。