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1、重庆三峡学院大学生创新性实验计划项目申报表项 目 名 称 无 砂 高 强 再 生 骨 料 透 水 砖 研 制及 其 透 水 机 理 项 目 负 责 人 朱 明 所在院系、专业、年级 土木工程学院土木工程 10 级指导教师 郭远臣 联系电话 15823703193 电子邮件 填表日期 2011.10.17 教务处制- 1 -项目名称 无砂高强再生骨料透水砖研制及其透水机理申请经费 3900.00 计划起止时间 2011 年 11 月至 2012 年 12 月学号 姓名 年级 所在院系、专业 联系电话 E-mail 201001074145 陈相 10 级 土木工程学院、土木工程13996538
2、464 201012044418 左霞 10 级 土木工程学院、土木工程15123428137 201012044103 李亭 10 级 土木工程学院、土木工程15923496639 201012044402 张荣才 10 级 土木工程学院、土木工程15923461854 201012044155 杨静 10 级 土木工程学院、土木工程13028374587 201012044102 朱祥荣 10 级 土木工程学院、土木工程15923499826 201012044457 辜良仙 10 级 土木工程学院、土木工程15823731971 杨李 10 级 土木工程学院、土木工程1502553344
3、6 201012044150 江松 10 级 土木工程学院、土木工程13628404375 201012044156 熊灵 10 级 土木工程学院、土木工程13658210217 201012044332 张海国 10 级 土木工程学院、土木工程13628414327 201012044108 王腾腾 10 级 土木工程学院、土木工程13019650575 申报团队姓名 郭远臣 院系 土木工程学院 职称 /学历 讲师/博士- 2 -E-mail Rechee- 电话 15025576096- 3 -申请理由（包括项目背景及自身具备的知识条件）1、项目背景及意义国外对透水性路面（Penetrat
4、ed Pavement）己研究多年，日本 70 年代后期为解决“因抽取地下水而引起地基下沉”等问题，提出了“雨水的地下还原政策” 着手开发透水性混凝土铺装，并研究了透水性混凝土铺装材料的透水系数与孔隙率和强度的关系。玉井元治等在胶结材中掺用了高分子树脂和微细骨料来制备透水性混凝土。在美国，透水性混凝土一般不含细骨料，称为无细集料混凝土。在法国已广泛开展用多孔混凝土作路边排水和硬路肩的试验，相比之下美国开展的还不够广泛。为防止水泥路面唧泥的需要促使其在水泥板与路肩联接处铺设多孔贫混凝土基层，这种基层也可用来迅速排除路面结构中的水。Missoux 和 Merrien 两人用孔隙率为15% 30%的
5、透水性混凝土做试验得出，其 28 天抗压强度一般在 14Mpa 以下，渗透率分别为每平方米每秒 2. 1 和 2. 9 立方米。Saeki.Nobiru、Tokushiqe.Hidenobu 和Kawakami.Makoto 等人（ 2001）研制了一种美观的可翻转的透水砖。 Abertay Dundee 大学的 Wolfram Schluter 和 Chris Jefferies 对透水性混凝土和排水性能进行研究，他们在苏格兰中心广场的皇家银行铺筑了透水性混凝土，结果表明，透水性混凝土对雨天排水效果很好。法国 des Pouts et Chausses 中心实验室的 M. Legret, V
6、. Colandini, C. Le Marc（1990）和 J.D.Balades,M. Legret and H. Madiec（1995）对透水性混凝土的水净化作用进行了研究，他们认为透水性混凝土能够贮存污染性微粒而使它们不能被水冲到地上。透水性混凝土的过滤作用能使悬浮污染粒子浓度下降64%，铅的浓度下降 79%。我国对此研究尚处于起步阶段。据有关资料显示，目前在透水性路面材料方面有较多的研究和开发，如国家 863 计划分配任务上海交大和东南大学都在进行中；清华大学在前几年就研究出透水混凝土材料及透水性路面材料，尚处于起步阶段，没有解决透水性材料的强度问题。施工单位在这方面开发应用的就更
7、少了，经调查上海市黄浦江大桥工程建设处和上海市市政工程研究院在透水性沥青混合料方面有应用，而对透水性路面的设计和施工等方面的研究很少。近年来，由于资源与能源的日趋紧张和社会经济发展的持续性之间的矛盾不断加剧，人们开始把目光转移到建筑垃圾（Construction Waste，CD）的资源化利用上。再生混凝土骨料（Recycled Concrete Aggregate， RCA）颗粒棱角多，表面粗- 4 -糙，组分中还含有硬化水泥砂浆，再加上混凝土块在破碎过程中因损伤累积在内部造成大量微裂纹，导致再生骨料的孔隙率大、吸水率大、堆积密度小、压碎指标高。与普通骨料（原始混凝土骨料或称基体混凝土骨料（
8、Original Concrete Aggregate，OCA） ）相比，再生骨料制备的再生骨料混凝土（Recycled Aggregate Concrete，RAC）用水量较大、硬化后的强度低、弹性模量低。所以，国内外对再生骨料的强化和再生骨料混凝土各方面性能强化的研究越来越多，日本 A1Chl 技术协会的 S.Nagataki 等通过理论分析和试验论证了二次破碎、进一步处理再生骨料可以改变材料的微观外形，并提高骨料的品质。日本的三家公司和大阪城市大学共同研发了高性能再生骨料，其生产过程分预处理、碾磨和筛分三个阶段。国外常用的再生骨料处理方法主要有立式偏心轮高速研磨法、卧式强制研磨法、加热研
9、磨法以及磨内研磨法等几种方法。这些方法的主要缺点是工艺复杂、设备庞大、动力消耗大、设备磨损大。俄罗斯利用 C-3 超塑化剂(蔡系产品)、5%浓度的冰醋酸、3%浓度的盐酸溶液对再生骨料改性问题进行了研究，研究证明，用盐酸处理再生骨料，不仅提高了混凝土强度，还能改善拌合物的和易性，用此法处理再生骨料制成的混凝土与用天然砾石的混凝土无异。Tsuji 通过在水泥、火山灰溶液或其它化学浆体中浸泡再生骨料，以提高强度。国内如杜婷等（2002）将水泥和外掺超细矿物外加剂与水按比例调成浆液，分别对再生骨料进行浸泡和干燥处理，从而提高强度，经过强化的再生骨料可用于配制高强混凝土和自流平高性能混凝土。北方工业大学
10、建筑学院的程海丽等通过用不同浓度的水玻璃溶液对混凝土再生骨料进行不同时间的浸泡试验，利用水玻璃与再生骨料表面的水泥水化产物 Ca(OH)2 反应生成的硅酸钙胶体能填充再生骨料孔隙，使再生骨料的密实度有所改善。结果表明:用浓度为 5%的水玻璃溶液浸泡再生骨料 1h，对再生骨料混凝土强度有明显的提高作用。昆明理工大学废弃物资源化国家工程中心的林志伟（2006）和中南大学的池漪（2007）采用机械强化和化学强化相结合的方式对建筑垃圾再生骨料强化进行了比较系统的研究，效果良好。目前，国内外对混凝土性能强化的研究很多，在此值得一提的是，许多研究人员采用磁化水（Magnetized Water，MW）代替
11、自然水拌制混凝土，使混凝土力学性能特别是强度得到了很大提高，但至今还未见在透水性混凝土路面材料应用上的报道。透水路面材料主要面临透水性和力学性能之间的矛盾，孔隙率决定透水性，但- 5 -是其多孔特性决定了该混合料本身不能提供很大的力学强度。这就要综合解决力学强度和孔隙率这一对矛盾，这也表明单靠透水路面材料的孔隙远远不能满足人们对透水性路面材料透水的要求，这就需要我们从透水材料透水微观机理入手，找出一种新的高固体表面能亲水材料或改变工艺破坏水的表面张力来实现在透水材料力学性能得以保证的前提下满足透水性能要求。但目前，关于这方面的研究主要集中在工作性表征、成型工艺、集料影响、减水剂掺入量、矿物细掺
12、料等对透水性混凝土各种性能影响的宏观研究上，对于透水路面材料透水微观机理的研究甚少，本课题就准备从透水路面材料透水微观机理着手，围绕水表面张力的破坏、力争找到一种新的高固体表面能亲水材料并随之开展一系列研究工作。2、学习及实践基础在重庆三峡学院土木工程学院攻读学士学位这一段时间，系统学习了理论力学 、 材料力学 、 土木工程材料等专业课程，为试验现象的分析打下了深厚的理论基础。同时在相关实验课程及认识课程的实践学习环节中，积累了一定的实践经验，动手能力得到了的很大的提高，有能力独立或配合团队完成项目相关研究内容。- 6 -项目实施方案（内容） 、创新点和特色、预期成果1、项目研究的主要内容与实
13、验流程(1)项目研究的主要内容本项目主要研究内容如下：透水性混凝土材料的性能研究：主要考虑再生骨料的掺量对材料力学性能、孔隙率、透水系数的影响；透水性混凝土材料力学性能强化研究：尝试利用磁化水代替天然水拌制混凝土提高透水性路面材料力学性能；透水性混凝土材料透水微观机理研究：研究水表面张力破坏机理，通过提高固体表面能和适度降低材料表面粗糙度增加透水材料表面亲水性能强化透水性能。主要原材料：水、再生骨料、水泥、熟石灰、硅灰外加剂（高效减水剂、糖钙缓凝剂*等） 、碱性激发剂（NaOH 或 CaO）等。主要设备及仪器：万能试验机、球磨机、试模（2000100100mm） 、混凝土搅拌机、自制透水仪、标
14、准养护箱等。(2)实验流程水泥 再生骨料石灰 硅灰 外加剂水拌合透水砖力学性能测试透水性能测试透水机理研究计量成型养护计量- 7 -2、项目创新点与特色（1）利用再生骨料代替天然骨料制备透水砖，节约成本，具有非常现实的经济实用价值；（2）提出通过降低水表面张力增加透水砖透水性，并尝试利用磁化水代替自来水制备透水砖并分析其影响系数。3、预期成果（1）研制出符合标准的透水砖，确定最佳掺量和最佳工艺；（2）在国内外期刊公开发表论文 1-2 篇或研究报告 1 份。项目进度安排（设计、实施、撰写报告或论文、项目验收、论文发表或成果推广等）序号 时间段 主要任务1 2011.112011.12 前期调研、
15、原料备用、配合比设计及试验工艺比选2 2011.122012.6 实验室基础试验研究3 2012.62012.8 理论分析撰写小论文4 201282012.12 总结试验报告、结题- 8 -经费预算与用途（材料费、资料费、调研费等）科目 申请经费（元） 备注1、调研费 500 对建筑垃圾产量、堆放地址等进行实地考察2、材料费（1）试验原材料/外加剂 1000 水泥、天然碎石、减水剂等（2）试验费用 500 煤渣粉荧光分析、活性分析（3）其它 300 如模具加工费用等3、资料费（1）材料打印费 100（2）论文出版/文献/出版物 1500总计 3900指导教师意见签名： 年 月 日院（系）创新性实验指导小组意见院系（公章）组长签名：
