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谢春雷赵晓亮董艳英段平
内蒙古自治区交通建设过程质量监测评价站生态安全屏障区域交通网络设施管理与循环利用修复技术交通运输行业重点研究中心东北林业大学中国地质大学武汉材料与化学学院
摘要“一步酸溶法”从粉煤灰中提取氧化铝后剩余的酸性高硅尾矿对环境有害。这是白土深加工利用的必要条件。本文对砾石粒径、砂粒径、骨胶比、水灰比这四个对透水砖性能影响最大的实验变量因素进行了研究，并在不同条件下制备了透水砖样品。状况。基于正交设计试验，表征了样品的抗压和抗弯强度，并分析了各种因素对样品性能的影响。使用机械性能作为指标来优化配合比设计，确定参数，并全面了解基材成分对性能的影响。结果发现透水砖的组成为骨水泥比为45，水水泥比为03。表层细骨料砂混合有1mm1mm两种粒径范围。20:80根据级配，基层粗骨料破碎为14mm和14mm~2mm，石料有236mm~475mm和475mm~95mm两个粒度范围，按级配混合。60:40.制得的白色粘土基透水砖抗压强度大于30MPa，抗折强度大于30MPa，渗透系数大于3010-2cm/s。
关键词透水砖，正交设计，白泥，配合比，强度，
作者简介谢春雷，男，内蒙古呼和浩特人，硕士研究生，研究方向公路工程与冻土工程。
一、简介
随着城市化进程的加剧，城市表面逐渐被建筑物、各类混凝土和其他防水材料覆盖，城市的排水能力日益恶化，“临海之城”的面积不断扩大。在全国范围内，海绵城市建设迫在眉睫。“海绵城市”的概念最早是在2012年低碳城市与区域发展科技论坛上提出的，即城市应该像海绵一样吸收和储存水。相当于人的肺。[一]。
常见的固体废物包括固体颗粒、垃圾、炉渣、污泥、废弃建筑材料等[2]。粉煤灰、尾矿、煤矸石、钢渣等工业固体废物中含有大量的SiO2、Al2O3等无机非金属氧化物，可作为粘土的替代品用于生产透水砖。以固体废物为主要原料制造透水铺路砖，可以消耗大量固体废物，节约资源，对节能减排发挥重要作用，也可以满足各种道路运输要求。随着时间的推移，它具有高强度、高透水性和耐用性。有利于满足国家“海绵城市”建设政策要求，促进社会经济可持续发展。海绵城市建设重点是城市道路建设[3]，其中人行道、景观道路和景观路面占很大比例，这些路面即使承受相对较低的荷载，也必须具有良好的渗透性和耐寒性。所以比较合适。使用透水砖铺路[4]。国内外已开展利用固体废弃物生产透水砖的基础研究，石浩等[5]以粉煤灰为原料，掺入细粒石英砂、粗骨料、水玻璃溶液，和粗骨料，主要为尾矿制备透水铺路砖。赵亚兵等[6]以煤矸石为主要原料，水泥为结合剂，制造出性能优异的多孔透水砖，并且通过调整工艺变量，还可以制造出各种性能的透水砖。肖兆文等(7)以河流泥沙为主要材料，在550下进行煅烧和不煅烧预处理，辅以粗骨料、粉煤灰、水玻璃、废玻璃等，经高温烧结而成两种材料。透气砖。朱孟光等人[8]以煤矸石、尾矿为骨料和结合剂，采用部分烧结法制造透水砖。此外，结合透水砖的宏观性能和微观结构分析，研究了各种因素对透水砖性能的影响。李家豪等[9]以粉煤灰为原料，采用高压灭菌法制造透水砖。以地质聚合制备的粒状FA为骨料，与细FA混合得到高透水砖。刘磊等[10]模拟了以钢渣为骨料、固体废弃物为胶凝材料的生产，制备了生态透水砖，并测量了透水砖的抗折强度、透水系数、浸出性和环境可持续性，我做到了。
本文以白粘土为主要材料制作出透水砖后，以渗透系数和力学性能为指标进行配合比设计优化，确定了白粘土基透水砖的参数。基本材料成分对性能的影响，全面展现。白粘土基透水砖为白粘土等工业固废综合利用领域开辟了新方向，可为其他工业废物资源化利用提供借鉴。
2测试材料
21种原材料
本研究采用的粗骨料为碎石，粒径为236~475mm和475~95mm。本研究采用的细骨料为一般河砂，细度系数为283，容重为2635kg/m3，容重为1456kg/m3，粘土含量为039，粒度范围为1。mm~14mm、14mm~2mm复合，自然干燥后使用。本试验所用的主要原料和试剂及所用原料的理化性质见表1表3。
表1检测所用主要原料及试剂原图下载
表2测试所用原材料物理性能下载原图
表3水泥理化性能下载原图
22实验设计
采用四因素四水平正交试验设计方法，选取的4个影响因素为水灰比、白粘土含量、水泥含量、粉煤灰含量，其余为矿渣。本实验正交试验的因子水平表如表4所示。
表4正交检验因子水平表下载原图
23实验分析
抗压强度和抗折强度是胶凝材料重要的力学性能指标。为探索白镍基透水砖胶凝材料配合比设计规律及力学性能，选取适合白镍基透水砖胶凝材料的配合比并进行力学性能测试，养护期分为3d。和7d。和28d。
231抗压强度分析
16组样品正交设计的3d、7d和28d抗压强度测试结果见表5。3d和7d抗压强度是水泥浆体初始强度的指标，28d抗压强度是长抗压强度。-周期强度指数。
表5正交试验性能测试结果下载原图
232弯曲强度分析
表6为16组样品正交设计的3d、7d、28d弯曲强度测试结果。3d和7d抗折强度是水泥浆体初始强度的指标，28d抗折强度是长期强度。-周期强度指示器。
表6正交试验配合比及抗折强度结果下载原图
根据以上分析，抗压强度和抗弯强度组合为第7组。即所使用的水泥材料水灰比为03，白粘土含量为55，水泥含量为25，粉煤灰含量为3，其余为矿渣，实现白粘土的规模化利用。
3透水砖的制造与分析
31工艺设计
本试验将砂石按一定比例预先混合，将白砂、水泥、粉煤灰、矿渣等粉状原料按比例称量混合均匀，然后与水混合制成胶凝材料浆料。然后将一部分胶凝材料与碎石按一定比例混合3分钟，制备透水砖基层，倒入模具中，轻轻摇动使表面平整，然后将剩余部分胶凝材料混合。按等比例撒上沙子，搅拌3分钟。准备外层微透砖，倒在基层上，用抹刀压实抹平，放入标准混凝土箱中养护1天。脱模后，在养护箱中继续养护28天，得到白色粘土基透水砖。测量了抗压强度、抗弯强度和渗透系数等特性，并讨论了制造工艺，本实验设计的工艺流程如图1所示。
图1透水砖制备工艺流程图下载原图
32种透水砖配合比影响因素分析
该测试装置分为制备和性能测试两个阶段，制备过程中采用了对透水砖性能影响最大的四个测试变量砾石粒径、砂粒径、骨胶比、水.在不同条件下制备透水砖样品，分别表征样品的抗压强度、抗折强度和渗透系数，分析各种因素对样品性能的影响，并进行进一步的研究。在此基础上，优化制备参数。
第321章碎石的影响
砾石是透水砖基层的集合，用作支撑和承受压力的框架。表7反映了不同砾石配比的透水砖的强度和渗透系数。从表中可以看出，砾石配比对强度和渗透系数影响较大，且石料越粗糙，抗压强度和抗弯强度越低。虽然没有达到30MPa，但渗透系数目前已经很高了。这远高于透水铺路砖和透水铺路板标准的要求，即渗透系数至少为001cm/s。但随着碎石比例的增加，潮汐速率减小，强度继续增大，渗透系数迅速减小。综合考虑强度和渗透系数的性能，对于粒径为236~475mm和475~95mm的砾石，砂坡比为3。
表8砂级对透水砖性能的影响下载原图
323骨胶比例的影响
骨料与水泥的配比是决定透水砖性能的主要因素，骨料与水泥的配比过高或过低都会严重影响强度和渗透性。图2反映了不同骨架水泥配比透水砖样品28d强度和渗透系数的变化情况。
图2基底层骨附着率对透水砖强度和渗透系数的影响下载原图
从图2中可以看出，随着骨灰比的增加，抗压强度和弯曲强度明显下降，这是因为当骨灰比增加时，胶凝材料不足以均匀地包围骨料。表面与骨材料的结合点和结合面积较小，且样品内部孔隙较大，导致抗压和弯曲强度较低。随着骨料-水泥比的增大，渗透系数先增大后趋于稳定，这是因为当骨料级配比一定时，密实骨料的孔隙率是确定的，骨料-水泥的孔隙率是确定的。胶凝材料用量越多，骨料之间的空隙就越被填充，此时孔隙率较低，渗透性下降，且随着骨水泥配比的增加，骨料之间的空隙增大。随着胶凝材料的减少，渗透系数不断增加，但增加到一定程度后基本不发生变化，这是因为此时基层的渗透率已达到饱和。决定透水砖渗透性的是表层，因此增加基层孔隙率并不能提高整体渗透性，由于骨灰比大于50，抗折强度小于30MPa，考虑强度和渗透性方面，骨与骨水泥的配比为45。
第324章水胶比的影响
水的用量对胶凝材料浆料影响很大，一方面影响浆料的粘度，从而影响其搅拌时的和易性，另一方面要求原料中硅铝酸盐的活性。由于它是在水介质中实施的，水的量影响凝胶组分的反应程度，从而影响透水砖的整体性能。本实验首先研究水灰比对胶凝材料浆体性能的影响，然后加入骨料，研究其对透水砖性能的影响。由图3可见，随着水灰比的增大，净浆的28d强度先增大后减小，在030左右达到最大值。其原因是水灰比较低时，胶凝材料浆体过于疏松。不易混合，有的材料不发生反应，导致反应活性低、强度低。如果水灰比太高，就会形成浆料。当发生分离和泌水时，胶凝材料凝固和硬化缓慢，导致透水砖强度发展缓慢，极限强度较低。根据表9，随着水量的增加，凝结时间明显变长。
图3水胶比对洁净浆料强度的影响下载原图
表9水胶比对净浆凝结时间的影响下载原图
图4显示了透水砖28天强度和渗透系数随水灰比的变化。从图中可以看出，水灰比对透水砖的影响与对泥浆的影响几乎相同，并且当水灰比为03时透水砖也表现出最大强度。抗压强度、抗弯强度和渗透系数达到平衡。若水灰比大于03，用水量过高，使胶凝材料的强度降低，且与骨料包裹不好，使透水砖的抗压、抗折强度降低。同时，胶凝浆体流动沉降，透水砖下部越来越致密，孔隙率减小，导致渗透系数下降。
图4水灰比对透水砖性能的影响下载原图
4。结论
基于正交试验，综合分析透水砖的性能，充分考虑经济因素，确定白粘土透水砖的配合比，骨附着比为45，水附着比为45。03、表面细骨料砂为1mm~14mm和14mm~
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