保温型渠道防渗抗冻胀材料研究

论文摘要

渠道衬砌冻害防治已成为北方渠灌区生产实践中急待解决的问题。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。本文在分析总结前人研究成果的基础上,确定了新型渠道衬砌材料组分;利用正交试验、方差分析等手段,研究水灰比、稻壳掺量对混凝土抗压强度、弹性模量、表观密度、抗渗性、抗冻性及保温性等工程性能的影响。主要研究结果如下:(1)水灰比、稻壳掺量及其交互作用对混凝土的抗压强度影响显著。随着水灰比的增大,稻壳混凝土强度总体趋势为逐渐降低;稻壳混凝土抗压强度随着稻壳掺量的增加而降低,当稻壳掺量大于12%时,混凝土的强度已小于10MPa,低于规范要求。因此,稻壳掺量不应大于12%。当水灰比为0.4,稻壳掺量为6%时混凝土抗压强度最大。(2)稻壳混凝土的弹性模量随着稻壳掺量的增加而降低,随着水灰比增大先增大后降低。二元图分析结果表明,稻壳混凝土弹性模量的最优搭配为水灰比0.4,稻壳掺量12%。(3)稻壳掺量对混凝土表观密度有极显著的影响,水灰比与稻壳掺量间的交互作用对混凝土表观密度影响较小,可不预考虑。稻壳混凝土表观密度随着稻壳掺量的增加而降低。当水灰比为0.4,稻壳掺量为12%时,稻壳混凝土的表观密度最小。(4)随着稻壳掺量和水灰比的增大,混凝土的相对渗透系数逐渐增大;稻壳混凝土的强度损失率随着稻壳掺量和水灰比的增大而逐渐增大,这表明稻壳混凝土的水灰比不宜过大,应控制在0.45以下。(5)掺入稻壳后,混凝土的导热系数大幅度降低,约为普通混凝土导热系数的14%～20%。当水灰比小于0.55时,稻壳掺量对导热系数有较大影响。随着稻壳掺量的增大,混凝土导热系数降低;当水灰比为0.55时,稻壳掺量的影响已很小,稻壳掺量由9%增大到10.5%,导热系数几乎保持不变。当水灰比为0.5,稻壳掺量为10.5%时,稻壳混凝土导热系数达到最小值0.2452W/m·K。保温计算结果表明,利用稻壳混凝土衬砌渠道可以解决像陕西关中这类微寒地区渠道衬砌的冻胀破坏问题。

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 渠道防渗的重要性
• 1.2.2 防渗材料
• 1.2.3 渠道衬砌结构
• 1.2.4 渠道防渗抗冻胀技术措施
• 1.3 稻壳资源化利用现状
• 1.3.1 稻壳资源化利用
• 1.3.2 稻壳混凝土研究进展
• 1.4 主要存在问题
• 第二章 研究目的、内容与研究方法
• 2.1 研究目的
• 2.2 研究内容
• 2.3 研究方案与技术路线
• 2.3.1 研究思路
• 2.3.2 课题研究技术路线
• 2.4 试验方法
• 2.4.1 试件制备
• 2.4.2 表观密度的测定
• 2.4.3 混凝土抗压强度及弹性模量的测定
• 2.4.4 混凝土抗渗性试验
• 2.4.5 混凝土抗冻性试验
• 2.4.6 混凝土导热系数试验
• 第三章 稻壳混凝土力学性能研究
• 3.1 试验用材料
• 3.1.1 水泥
• 3.1.2 集料
• 3.1.3 稻壳和108胶
• 3.1.4 减水剂
• 3.2 配合比参数确定
• 3.2.1 稻壳掺量对混凝土表观密度的影响
• 3.2.2 稻壳掺量对混凝土抗压强度的影响
• 3.3 试验设计
• 3.4 试验结果与分析
• 3.4.1 抗压强度试验结果分析
• 3.4.2 弹性模量试验结果
• 3.4.3 表观密度试验结果的分析
• 3.4.4 综合比较
• 3.4.5 稻壳对混凝土破坏形态的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 稻壳混凝土耐久性研究
• 4.1 研究思路和方法
• 4.2 混凝土抗渗性试验
• 4.2.1 稻壳掺量对混凝土抗渗性影响
• 4.2.2 水灰比对混凝土抗渗性的影响
• 4.3 混凝土抗冻性试验
• 4.3.1 稻壳掺量对混凝土抗冻性的影响
• 4.3.2 水灰比对混凝土抗冻性的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 稻壳混凝土保温性能研究
• 5.1 稻壳混凝土导热系数试验
• 5.1.1 试验思路
• 5.1.2 试验结果与分析
• 5.2 稻壳混凝土衬砌保温效果分析
• 5.2.1 渭南交口抽渭灌区
• 5.2.2 杨凌渠灌区
• 5.2.3 甘肃白银
• 5.2.4 分析讨论
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介