[发明专利]一种提高抗水渗透性能的橡胶粉集料混凝土优化设计方法

说明书

本发明涉及一种道路与桥梁工程中应用的提高抗水渗透性能的橡胶粉集料混凝土优化设计方法。本发明所述的水泥基橡胶粉集料混凝土采用内掺法制备，以橡胶粉等体积替代细骨料。基于渗水高度法试验数据得到各组内相对渗透系数，以及相对于基准混凝土的平均渗水高度指标变化规律，建立了橡胶粉粒径和掺量相对最优配合比，可用于指导实际工程中混凝土配合比设计。将得到的高抗水渗透性能橡胶粉集料混凝土应用于雨水量充沛地区的道路路面工程或桥面铺装工程中，不仅可实现废旧橡胶制品的无污染消化处理，解决资源短缺和环境污染两大问题，而且可以充分发挥其优良的抗水渗透性能，达到了节约能耗、保障恶劣环境下土木工程结构耐久性的目的。

技术领域

本发明属于道路与桥梁工程技术领域，特别涉及一种提高抗水渗透性的橡胶粉集料混凝土优化设计方法。

背景技术

在道路与桥梁工程中，服役期内路面混凝土层及桥面铺装整体化混凝土层等经年累月处于野外恶劣的环境下，由于长期受雨水冲蚀等病害，继发冻融损伤、氯离子侵蚀及碱—骨料反应等问题，最终导致混凝土层的耐久性破坏，从而严重影响路面结构的使用，降低其寿命。

混凝土的是多孔性材料的基本性质之一，它反映了混凝土内部孔隙的大小、数量以及连通性等情况。外界环境中的侵蚀性介质必须首先通过渗透进入混凝土的内部，与混凝土的组分发生相互作用，造成耐久性破坏的最根本原因是水的存在以及混凝土本身的不均匀性(孔、缝)造成的侵蚀介质侵入。

回收橡胶粉的掺入对于混凝土材料抗渗性能的影响是由于橡胶粉粒改变了混凝土的微观结构，使混凝土内部产生不连通的气泡，截断毛细管通道，改变孔隙结构，从而改善了混凝土的抗渗性。但是，橡胶混凝土水分子渗透过程中的机理较为复杂，一方面橡胶粉粒可以增大基体中的毛细孔压力，另一方面橡胶粉粒的掺入也使得毛细孔阻力响应增加。总体而言，橡胶粉集料混凝土抗水渗透性能受多方面因素的交互作用，目前尚无统一的标准可循。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种提高抗水渗透性能的橡胶粉集料混凝土优化设计方法及其应用，通过优化的橡胶粉粒径与掺量设计，使得所得混凝土具有高抗水渗透耐久性的效果，可应用于雨水量充沛地区的道路工程混凝土路面以及桥梁工程桥面铺装整体化混凝土层中。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明所述的橡胶粉的粒径和掺量优化组合设计由渗水高度法试验得到的平均渗透比指标R_D决定，不同组橡胶水泥混凝土抗水渗透性能改善程度以平均渗透比指标R_D表征：

式中：

R_D—橡胶粉集料混凝土平均渗透比。

K_rs—橡胶粉集料混凝土相对渗透系数(cm/h)，基于Darcy定律计算，计算方法见下式：

式中：

D_rm—橡胶粉集料混凝土的平均渗水高度(cm)；

H—水压力，以水柱高度表示(cm)；

t—恒压经历的时间(h)；

α—混凝土的吸水率，取0.03。

K_cs—基准混凝土相对渗透系数(cm/h)，基于Darcy定律计算，计算方法见下式：

式中：

D_cm—基准混凝土平均渗水高度(cm)。

其他符号意义同前述。