利用镍渣作为粗骨料制备了镍渣植生混凝土,研究了镍渣粒径、水灰比、骨灰比对镍渣植生混凝土抗压强度、孔隙率、透水系数和pH值的影响,分析了不同养护方式(自然养护、喷洒硫酸亚铁溶液并覆膜保湿养护)下,狗牙根和果岭草在镍渣植生混凝土中的生长情况。结果表明:随着水灰比的增加,试件的抗压强度先增大后减小,孔隙率和透水系数增大,pH值减小;随着镍渣粒径的减小,试件的抗压强度增大,孔隙率和透水系数减小,pH值基本不变;随着骨灰比的增大,试件的抗压强度减小,孔隙率和透水系数增大,pH值基本不变;与自然养护相比,喷洒硫酸亚铁溶液并覆膜保湿养护后,镍渣植生混凝土的碱度降低,狗牙根和果岭草的生长情况较好,其中,狗牙根的发芽情况和生长高度比果岭草更好。

利用铁尾矿粉合成骨料取代天然骨料制备了新型透水混凝土,通过正交试验研究了合成骨料取代率对透水混凝土抗压强度和透水性能的影响。结果表明:随着合成骨料取代率的增加,混合骨料的表观密度增大、堆积密度降低、吸水率提高、空隙率增大;当水胶比为0.28~0.32时,透水混凝土的28 d抗压强度为20.0~33.6 MPa,透水系数为1.8~6.0 mm/s,符合路面面层和基层铺装的要求。

采用体积法设计孔隙率分别为15%、20%、25%的透水混凝土,研究了纳米SiO2(NS)对透水混凝土抗压强度、透水系数的影响规律。总结了不同孔隙率下透水混凝土的破坏形式,并分析了破坏机理。结果表明:随着NS掺量的增加,三种孔隙率下透水混凝土的抗压强度均呈先增加后减少的趋势,在NS掺量为1.0%时,抗压强度都达到最大值;NS对透水混凝土7 d抗压强度的提升效果比28 d更显著;随着孔隙率逐渐增大,NS对透水混凝土抗压强度的改善效果逐渐增强,而对透水系数的提升效果逐渐减弱;从透水混凝土的破坏形式上来看,随着孔隙率逐渐增大,掺入适量NS的透水混凝土,其骨料处断裂的现象相较未掺NS时逐渐增多。

为建立透水混凝土抗压强度与透水系数的定量关系模型,制备了透水混凝土试件,并测试了试件的有效孔隙率、透水系数和28 d抗压强度。结合现有模型,建立了基于Griffith断裂理论的数学关系模型,并验证了模型的有效性;基于本文提出的模型,选取合适参数,可以对透水混凝土性能进行有效预测。

基于正交试验研究了粗骨料占比、浆膜厚度、水胶比及硅灰替代率四种因素对透水混凝土抗压强度及透水系数的影响。结果表明:浆膜厚度对透水混凝土抗压强度及透水系数的影响最大;随着粗骨料占比的增加,透水混凝土的抗压强度降低,透水系数先增后减;随着浆膜厚度的增加,透水混凝土的抗压强度增加,透水系数降低;随着水胶比的增加,透水混凝土的抗压强度先增后减,透水系数波动变化;随着硅灰替代率的增加,透水混凝土的抗压强度总体呈增大趋势,透水系数降低;通过优选得到抗压强度最优组的透水混凝土抗压强度为35.1 MPa、透水系数为1.8 mm/s,可应用于轻型荷载道路;透水系数最优组的透水混凝土抗压强度为26.7 MPa、透水系数为3.6 mm/s,可应用于人行道、非机动车道等。

分别选取了不同粒径(2~5 mm、5~10 mm和10~15 mm)的骨料进行双粒级混合,在水灰比为0.32的条件下,调整粉煤灰掺量(10%、20%、30%)制备了目标孔隙率为18%的透水混凝土试件。并对试件的抗压强度、有效孔隙率以及透水系数进行了测试,得出了骨料级配和粉煤灰掺量对透水混凝土抗压强度和透水性能的影响规律。结果表明:当骨料混合比例m_(5~10 mm)∶m_(10~15 mm)=5∶5,粉煤灰掺量为20%时,透水混凝土性能最佳,抗压强度达到21.2 MPa,透水系数可达到1.45 mm/s。

通过正交试验分析了砂率、粉煤灰、矿粉、硅灰掺量对透水混凝土透水系数、28 d抗压强度的影响。结果表明:在一定范围内,透水混凝土的透水系数随砂率的增大而减小,随着掺合料掺量的增加先增大后减小,透水系数最佳组合为砂率3%、粉煤灰10%、矿粉15%、硅灰5%;透水混凝土的28 d抗压强度随着砂率和粉煤灰掺量的增加先增大后减小,随着矿粉和硅灰掺量的增加而逐渐增大,抗压强度最佳组合为砂率9%、粉煤灰15%、矿粉20%、硅灰6%。

对比研究了木质纤维、聚丙烯纤维和钢纤维的体积掺量(0、0.3%、0.6%、1.0%)对再生骨料透水砖力学性能和透水系数的影响,并进行了试生产。结果表明:随着纤维掺量的增加,3种纤维增强再生骨料透水砖的劈裂抗拉强度和抗折强度基本均呈增大趋势,且钢纤维的提高效果最好,其次是聚丙烯纤维,最后是木质纤维;掺入纤维虽然降低了再生骨料透水砖的透水系数,但仍满足国标中B级透水系数(≥1.0×10-2cm/s)要求;聚丙烯纤维增强再生骨料透水砖的试生产效果良好。

研究了陶粒掺量对透水混凝土孔隙率、抗压强度、透水性能及抗冻性能的影响。结果表明,随着陶粒掺量的增加,透水混凝土的连续孔隙率、透水系数逐渐增大,抗压强度逐渐减小。当陶粒掺量为30%时,透水系数最大,达到了3.10 mm/s,此时抗压强度为11.7 MPa。经过25次冻融循环后,当陶粒掺量达25%以上时,透水混凝土发生冻融破坏。

采用单一堵塞材料、复合堵塞材料来模拟缝隙透水路面堵塞过程,并用透水系数恢复率来表征缝隙透水路面透水性能恢复程度。研究结果表明,采用单一堵塞材料来堵塞缝隙透水路面时,随着堵塞材料粒径的减小,透水路面透水系数恢复率降低愈明显。根据路面实际情况,提出了透水路面透水性能恢复试验研究时复合堵塞材料组成及用量。为保证缝隙透水路面透水系数恢复率达到80%,缝隙宽度宜设置为10 mm,清理措施宜采取真空度低于-20 kPa的吸尘器清理和2～4 MPa压力水清理的双重措施。