在我国的生态文明建设中，海绵城市建设成为了一个引人注目的话题。而透水混凝土，作为实现海绵城市的一项重要材料，其潜力不容小觑。透水混凝土不仅能够改善土壤的生态环境，还能有效缓解城市中普遍存在的“热岛效应”。然而，传统透水混凝土在强度方面的不足限制了其在城市机动车道等高强度场景中的应用。为了应对这一挑战，研发高强透水混凝土成为当前的紧迫任务。近年来，众多学者如孙凯、陈德绍、张阳等，对透水混凝土的强度影响因素进行了深入的探讨，而著名混凝土专家吴中伟院士也曾强调过复合材料和纤维增强的重要性。
聚丙烯腈纤维在透水混凝土中的应用，让我们看到了提高强度的可能性。相较于传统的聚丙烯纤维，聚丙烯腈纤维以其卓越的耐光性、抗拉强度和弹性模量，使其在高强透水混凝土中显得更具工程研究价值。因此，分析其掺量和长度对透水混凝土性能的影响，将为高强透水混凝土在道路与公路上的推广奠定重要的理论基础。
1. 实验原材料、配合比和成型工艺 1.1 原材料
- 水泥：采用湖北华新水泥厂的42.5MPa普通硅酸盐水泥，符合国家标准要求。
- 碎石：使用2.5～10mm的洁净瓜米石，确保其干表观密度为2.68g/cm3，紧密堆积密度达到1590kg/m3。
- 拌和水：自来水。
- 硅灰：其密度为2.0g/cm3，28d活性指数达到116%。
- 羟丙基甲基纤维素与透水混凝土用聚羧酸减水剂等其他材料的加入，为混凝土性能的提升提供了条件。
在配合比的设计上，我们依据《透水水泥混凝土路面技术规程》(CJJ/T135-2009)，采用体积法进行设计。根据研究数据，水胶比设定在0.25至0.30之间，硅灰替代率取10%，通过设定不同的纤维长度和掺量，实现对混凝土性能的优化。
1.3 成型工艺
采用骨料表面包裹的投料拌合法，以确保混凝土的均匀性和密实度。
2. 实验结果和分析 2.1 测试结果
根据不同的水胶比、纤维掺量和纤维长度进行的测试，得出了透水混凝土的透水系数和抗压强度的变化规律，以便进一步的分析与讨论。
2.2 影响因素分析 2.2.1 水胶比对性能的影响
实验结果表明，水胶比对透水混凝土的透水系数和抗压强度有着显著影响。当水胶比为0.28时，透水系数达到最佳。而抗压强度在水胶比0.25时，达到45.9MPa的最佳值。分析原因，在于水胶比过高会导致混凝土的孔隙率增加，降低其密实度。
2.2.2 纤维掺量对性能的影响
随着纤维掺量的增加，透水混凝土的抗压强度逐渐提升，尤其在2.0kg/m3时表现最佳。但透水系数则有所下降，表明纤维提高了混凝土的抗压性能，但同时减少了其透水性。
2.2.3 纤维长度对性能的影响
随着纤维长度的增加，透水系数有所提升，但抗压强度呈现出先增后降的趋势。纤维长度对混凝土的流动性与阻裂作用之间的平衡，对其整体性能至关重要。
3. 结论
通过本实验的结果，我们可以得出以下结论：
- 聚丙烯腈纤维掺量的提升显著增强了混凝土的抗压强度。
- 水胶比在0.25-0.30的范围内变化时，对透水混凝土的性能影响明显。
- 纤维长度在一定范围内更换会影响透水混凝土的密实度和强度特性。
此次实验的结果表明，适当的掺量与合理的配合比设计是开发高强透水混凝土的关键。通过进一步的探索和研究，将有助于推动这种新型材料在城市建设中的应用，进而为海绵城市的发展作出更大的贡献。返回搜狐，查看更多
