碳纖維混凝土透水蓋板的開發(fā)研究

發(fā)布時間：2020-05-28 08:48

【摘要】：傳統的排水蓋板(普通混凝土蓋板、金屬制蓋板、樹脂型蓋板等)容易造成城市道路積水,且市政路面上的物體容易通過蓋板上的孔洞掉落到排水溝中造成排水溝堵塞,導致其排水效率降低或者失效。因此,開發(fā)新型城市排水設施,及時有效地排除路面降水并給居民行走和行車安全創(chuàng)造良好的出行條件,具有重要的實際意義。首先,論文對國內外在透水混凝土方面的研究現狀及成果進行了歸納分析,提出了一種新型的城市排水設施——碳纖維混凝土透水蓋板。其次,論文分析了透水混凝土的機理及影響其力學性能和水力性能的主要因素,確定了研究方案和技術路線。最后,對碳纖維混凝土的力學性能和透水性能進行了試驗研究。通過對試驗試塊的水灰比、碳纖維體積率、孔隙率等因素對其力學性能(抗壓強度、抗折強度)和水力性能(透水系數)的影響程度進行了定量分析,在此基礎上得出了滿足道路使用性能的最優(yōu)實驗室配合比。通過研究,論文取得了如下研究成果:(1)當水灰比為0.30,碳纖維體積率為1%時,目標孔隙率與實測孔隙率的符合度最為接近;(2)通過對透水混凝土強度以及透水性試驗數據的分析,當水灰比為0.25、碳纖維體積率為1.5%、孔隙率為15%時的配合比最佳,其抗壓強度約為23.81MPa、抗折強度約為7.73 MPa、透水系數約為0.52cm/s;(3)透水混凝土的壓折比介于2.0~4.0之間,并得到了不同碳纖維體積率抗壓強度與抗折強度的擬合關系式;(4)透水混凝土的強度與透水系數呈現負相關的關系;(5)雙因素試驗方差分析法可得碳纖維體積率、孔隙率以及兩因素的交互作用對試驗結果都有顯著的影響,孔隙率對透水混凝土的透水性能影響更加明顯;(6)基于試驗結果,考慮綜合疲勞作用以及透水性要求,提出了滿足20m城市道路寬度的透水蓋板的尺寸以及維護方法。
【圖文】：

量累積 199.7 毫米。通往北京首都國際機場的高速公路嚴重積水，車輛被困受阻，許多航班延遲[5]（如圖 1.2）。對于一個有著千百萬人口的大都市來說，城市中的積水問題會嚴重的威脅到城市中的生態(tài)系統。在過去的十幾年間，南方出現了不同尋常的冰災現象，北方出現了沖擊力極強的洪水災害。相對于南方來說，北方有著比較干燥的自然氣候，降雨量要少，所以人們在進行北方城市的下水道規(guī)劃時的設計方法較少。人們對下水道的設計不能滿足城市積水的排雨水速度，就會導致城市中的基礎設施被淹沒，給人們的生命和財產造成巨大的經濟損失，對于政府來說重新規(guī)劃建設完成的下水道需要花費很大的精力、人力和造價，并且很難完成。但是，如果不重新規(guī)劃完成的下水道，城市路面的排水問題就會時時刻刻困擾著人們。路面積水對路面質量和行車安全的影響是不可避免的，所以為了保證道路質量和行車舒適性，通常我們會在道路兩旁設置排水溝，將道路上的雨水通過排水溝排出。排水溝的設置，不僅影響了城市地區(qū)道路的美觀，嚴重影響人們的生活品質，同時還容易造成駕駛員路側行駛緊張的心理，為行人帶來潛在的危險。為此，我們設置了蓋板，，將其覆蓋在排水溝上。

北京城市道路,情況