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原文传递砂层顶置环氧树脂复合型透水砖的路用性能研究

论文题名：	砂层顶置环氧树脂复合型透水砖的路用性能研究
关键词：	复合型透水砖;路用性能;透水系数;堵塞机理
摘要：	随着城市化进程的加快，不透水面也随之增加，极端天气频发，导致地表水短期内大量聚集，地表与地下水的交换率降低，近年城市内涝灾害增多。为解决这一问题，以“渗、滞、蓄、净、用、排”为设计理念的海绵城市建设将成为发展趋势，作为海绵城市重要组成部分之一以“渗”为主要功能的透水砖被广泛利用。常见的透水砖有混凝土透水砖、陶瓷透水砖、砂基透水砖，其中砂基透水砖中以环氧树脂为胶结料的透水砖除了具有普通透水砖的优点，还具有抗堵塞性能强、耐久性好、环保、可彩色化与施工周期短等特点。但目前环氧树脂透水砖的结构通常为通体型透水砖，并采用单粒径小颗粒作透水砖骨料，透水砖透水性较低且易堵塞，其路用性能研究不全面、堵塞机理研究不深入。本文在现有的研究基础上，以环氧树脂复合型透水砖为主要研究对象，并对其配合比、路用性能及堵塞机理进行了全面的分析研究。　　本文首先采用质量法与正交设计法对复合型透水砖进行配合比设计，以抗压强度与透水系数为指标，得到二者综合性能较佳的复合型透水砖制备参数，即成型方式为振动成型，面层厚度5mm，面层粒径为20~40目，基层环氧树脂掺量5%，面层环氧树脂掺量5%。对综合性能最佳的复合型透水砖与相同环氧树脂掺量、相同成型方式的通体型透水砖进行一系列的路用性能试验。得出复合型透水砖抗滑性能、胶结料与骨料粘结性能、高低温稳定性、抗冻性、水稳定性及紫外老化性能都满足规范要求，并且复合型透水砖的透水系数高于规范《砂基透水砖》近20倍。　　其次使用自制的透水砖孔隙堵塞模拟试验装置对两种透水砖试件实现快速堵塞、动态泥砂堵塞、扬尘堆积堵塞、油污泥砂堵塞等四种工况的堵塞模拟，得出各工况下的堵塞规律及相应的堵塞机理。两种透水砖试件在各工况下的堵塞过程均可分为快速堵塞阶段、渐进堵塞阶段和缓慢堵塞阶段。复合型透水砖与通体型透水砖相比，其初始透水系数较低，但透水系数下降较缓慢。堵塞越严重的透水砖最先到达堵塞平衡点。当用100g全级配堵塞颗粒进行堵塞时，会显著降低两种透水砖的透水系数，对通体型透水砖的堵塞率达99.9%。30g与60g的砂土混合物与细砂混合物对复合型透水砖的堵塞率均达到90%以上，但对通体型的堵塞率仅有20%左右。30g与60g的砂土油污混合物对复合型透水砖的堵塞率均在25%左右，对通体型透水砖的堵塞率分别为32.7%、98%。　　最后为实现堵塞颗粒在透水砖内部堵塞过程可视化，本文使用透明玻璃砂代替透水砖基层骨料，自制透明玻璃砖与透水砖堵塞动态演变试验装置。用五种不同粒径的彩砂代替不同堵塞颗粒，通过高清摄像机记录两种透水砖在工况一条件下堵塞颗粒的内部堵塞情况，应用软件ImageJ进行图片处理，得到不同时刻堵塞面积比例以及堵塞稳定后堵塞颗粒组成。得出堵塞颗粒主要集中在0~1cm区域，且复合型透水砖、通体型透水砖在此区域的堵塞面积各占13.1%、45.6%，复合型透水砖在1~6cm区域的堵塞颗粒总量急剧下降，堵塞面积比例仅1.8%；通体型透水砖在1~6cm区域的堵塞颗粒总量均匀下降，堵塞面积比例为42.5%。实验中堵塞现象有孔室堆积堵塞、孔隙通道堵塞、黏附骨料表面堵塞、单粒径颗粒堵塞和多粒径颗粒综合堵塞。
作者：	刘红燕
专业：	交通运输工程;道路与铁道工程
导师：	刘燕燕
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022