渠道衬砌抗渗型稻壳混凝土试验研究

论文摘要

在我国北方寒冷地区,刚性衬砌因渠基土反复冻胀融沉,往往出现开裂、错位、滑塌等冻害,既严重影响着渠道防渗效益的发挥,又缩短了工程使用寿命,已成为寒冷地区灌区续建配套节水改造中亟待解决的问题。从季节冻土地区渠道衬砌材料应满足防渗和保温防冻胀的双重要求出发,开发新型集保温防渗于一体、廉价、便于施工的渠道衬砌新材料极为重要。稻壳具有多孔性、低密度、低导热系数等特点,将其掺入混凝土中,一方面可以充分利用农业生产的废弃物,变废为宝;另一方面,提高了混凝土保温效果,作为渠道衬砌材料可达到防渗和保温防冻胀双重功能,具有重要的研究价值和积极的社会意义。本文从提高稻壳混凝土抗渗性能的目的出发,采取粉碎稻壳、掺入粉煤灰等技术措施,研究稻壳混凝土的力学性能、耐久性能和保温性能,取得如下主要研究结果:（1）随着稻壳粒径由0.63mm增大到4.00mm,稻壳混凝土抗压强度呈现出先增大后减小的变化趋势,当稻壳的平均粒径为3.18mm（即用孔径为2.36mm的筛子筛选出的稻壳）时,混凝土的抗压强度为最高。（2）粉煤灰掺量、稻壳掺量、水灰比对抗压强度的影响顺序为:水灰比>稻壳掺量>粉煤灰掺量。混凝土抗压强度随着各因素的增大先升后降,当粉煤灰掺量为17.5%～25%、稻壳掺量为8.5%～10%,水灰比为0.37～0.40时混凝土的抗压强度值最好。（3）稻壳混凝土的相对渗透性系数随着粉煤灰掺量、稻壳掺量的增大呈现出先减小后增大的变化趋势,水灰比0.37、稻壳掺量为12.5%、粉煤灰掺量为18%时抗渗性能较好(渗透系数为0.714×10-8 cm/s)且干密度较小（其值为2 099 kg/m3）;三个因素对相对渗透系数的影响程度为:水灰比>稻壳掺量>粉煤灰掺量。（4）混凝土的冻融循环质量损失率随着稻壳掺量、粉煤灰掺量和水灰比的增大均呈现出先减小后增大的变化趋势,当水灰比为0.43,稻壳掺量为10%,粉煤灰掺量为20%,质量损失率达到最小。（5）稻壳掺入到混凝土中后,混凝土的导热系数将大幅度的降低,其导热系数约为普通混凝土（1.8W/m·K）的14%～19%,在试验范围内当稻壳掺量为11.5%,水灰比为0.39时,稻壳混凝土的导热系数达到最小值0.2690 W/m·K。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 渠道防渗抗冻胀技术研究进展
• 1.2.1 渠道衬砌体冻胀机理的研究
• 1.2.2 防渗抗冻胀措施
• 1.3 稻壳混凝土的研究现状
• 1.4 研究中主要存在的问题
• 1.5 研究内容及技术路线
• 第二章 稻壳粒径对稻壳混凝土抗压强度的影响
• 2.1 试验原材料
• 2.2 试验设计
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 配合比设计
• 2.3.2 试件制作
• 2.4 试验结果及分析
• 2.4.1 试验结果
• 2.4.2 稻壳粒径对混凝土强度的影响规律
• 2.4.3 水灰比对混凝土强度的影响
• 2.4.4 试验方差分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 稻壳混凝土力学性能试验研究
• 3.1 试验原材料与试验方法
• 3.1.1 试验原材料
• 3.1.2 试验方法
• 3.2 试验设计
• 3.2.1 试验因素及分析
• 3.2.2 因素水平选取
• 3.3 结果及分析
• 3.3.1 试验结果
• 3.3.2 回归方程的建立与分析
• 3.3.3 抗压强度主效应分析
• 3.3.4 单因素效应分析
• 3.3.5 两因素间的交互效应分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 稻壳混凝土耐久性试验研究
• 4.1 试验方案
• 4.1.1 试验因素及水平的确定
• 4.1.2 试验设计
• 4.1.3 试验方法
• 4.2 抗渗试验结果与分析
• 4.2.1 试验结果
• 4.2.2 回归方程的建立与分析
• 4.2.3 主效应分析
• 4.2.4 交互效应分析
• 4.3 抗冻试验结果与分析
• 4.3.1 试验结果
• 4.3.2 回归方程的建立与分析
• 4.3.3 主效应分析
• 4.3.4 交互效应分析
• 4.3.5 混凝土试件抗冻试验破坏形态
• 4.4 最优组合
• 4.5 本章小结
• 4.5.1 抗渗试验小结
• 4.5.2 抗冻试验小结
• 第五章 稻壳混凝土保温性能试验研究
• 5.1 试验设计
• 5.2 试验方法
• 5.3 试验结果及分析
• 5.3.1 试验结果
• 5.3.2 水灰比对导热系数的影响
• 5.3.3 稻壳掺量对混凝土导热系数的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介