基于正交试验和超声波波速的水库底泥透水混凝土性能研究

作     者：李彦苍 张子鹤 张春元 冯胜雷 石华旺 LI Yan-cang;ZHANG Zi-he;ZHANG Chun-yuan;FENG Sheng-lei;SHI Hua-wang

作者机构：河北工程大学土木工程学院河北邯郸056038 

基　　金：国家自然科学基金项目(52278171) 河北省自然科学基金项目(E2022402050) 

出 版 物：《中国农村水利水电》 (China Rural Water and Hydropower)

年 卷 期：2024年第1期

页      码：156-164页

摘      要：水库中的黏土、砂、有机物和无机矿物等结合并沉淀形成了水库底泥,水库底泥通常以不规则非均质体的黏土胶状物存在,呈流塑状态,具有良好的可塑性,颗粒之间较为松散。水库底泥的堆积会使水库的蓄水和防洪能力减弱,进而缩小水库容量,缩短水库寿命,影响航运交通等。另外水库底泥的长久堆积,其所含有的有机物还可能会对周边环境造成污染,水环境安全指数降低,进而对人类生存构成潜在的威胁,因此迫切需要对水库底泥进行资源化利用。为提高水库底泥在建筑材料领域的附加值利用率,将水库底泥作辅助胶凝材料制备透水混凝土。通过正交试验对水库底泥透水混凝土进行配合比设计优化研究,分析矿渣粉、水库底泥和增强剂对水库底泥透水混凝土干密度、总孔隙率、有效孔隙率、透水系数、超声波波速和28 d抗压强度等性能指标的影响,研究超声波波速与孔隙率、透水系数和28 d抗压强度之间的关系,探究试件的质量和超声波波速随冻融循环次数的演化规律。结果表明,随着水库底泥的掺入,水库底泥透水混凝土的干密度、抗压强度和超声波波速不断下降,孔隙率和透水系数不断增大;矿渣粉掺入使得试件的干密度、抗压强度和超声波波速先增大后减小,孔隙率和透水系数先减小后增大;增强剂对试件的性能指标影响不明显。3种因素对水库底泥透水混凝土的干密度、总孔隙率、有效空隙率、透水系数、超声波波速和28 d抗压强度影响排序为水库底泥掺量>矿渣粉掺量>增强剂掺量;超声波波速与孔隙率、透水系数和28 d抗压强度的曲线拟合相关性良好;随着冻融循环次数增加,试件质量损失率逐渐增大、超声波波速逐渐下降,矿渣粉和增强剂可以改善试件的冻融耐久性。研究成果将推进水库底泥在制备建筑材料中的开发与应用,有望为水库底泥透水混凝土的进一步应用提供参考。

主 题 词：水库底泥 透水混凝土 超声波波速 正交试验 冻融耐久性 

学科分类：08[工学] 0815[工学-矿业类] 081304[081304] 0805[工学-能源动力学] 081503[081503] 080502[080502] 0813[工学-化工与制药类] 

D　O　I：10.12396/znsd.231159

馆 藏 号：203125416...