高透水性生态混凝土性能的研究及其试验装置的开发申报材料.docVIP

编号：_2015年桂林电子科技大学第十四届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛校内重点项目立项申报材料项目名称：高透水性生态混凝土性能的研究及其试验装置的开发申报学院：建筑与交通工程学院项目申报成员：李香强、程聪武、郭业荣、邓聪 二一四年十一月桂林电子科技大学第十四届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛重点项目申报书A、申报者情况申 报 者 情 况姓名李香强性别男出生年月1993.8现学历 A A大学本科 B硕士研究生申报单位桂林电子科技大学建筑与交通工程学院专业土木工程学号1201530216学制4 年作品全称高透水性生态混凝土性能研究及试验装置的开发合 作 者 情 况姓名性别学号电话所在单位备注邓聪男120153020515678320538建筑与交通工程学院有无合作者请在此说明： 有 无郭业荣男120153020818077710357建筑与交通工程学院程聪武男120153020413117735905建筑与交通工程学院说明：1、必须有申报者本人按要求填写，申报者情况栏内必须填写个人作品的第一作者（承担申报作品60%以上的工作者）或集体作品填写一文学历最高的代表。2、本部分中的各学院签章视为对申报者情况的确认。作品全称高透水性生态混凝土性能研究及试验装置的开发作品分类（在选项上画）A. 信息技术(包括计算机.电信.通信.电子等)B. 机械与控制(包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等)C.数理(包括数学、物理、地球与空间科学等)D生命科学(包括生物、食品等)E.能源化工(包括能源、材料、生态、环保等)F.外观设计(包括电脑艺术设计、机械CAD等)作品设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标现代城市的大部分面积都被混凝土所覆盖，导致降水都通过下水管道流入江河，这就破坏地下水系统的平衡，从而导致地面塌陷。高透水性生态混凝土具有诸多生态方面的优点，起到补充地下水资源、调节城市地表的温度和湿度，也具备很好的吸声降噪效果，雨天能够防止路面积水和夜间反光，增加车辆行驶以及路人的安全性和舒适性。然而透水性混凝土力学性能与普通混凝土相比有所下降，因此如何在保证其良好透水性能的基础上增加其强度一直以来是提高其使用性能的关键。因此本作品的目的是：针对透水性混凝土的研究及应用现状，着力于研究高透水性生态混凝土性能并开发相应的试验装置。其创新点包括：通过对高透水性混凝土材料进行试验，研究影响高透水性混凝土材料强度和透水性的因素。并根据实验，研究原材料、配比和孔隙率等因素对透水性混凝土材料的材料强度和透水性的交互影响，从而确定出满足透水性和强度要求的最佳水灰比、孔隙率等参数值。最终为制定透水性混凝土的设计规范、标准和施工技术规程提供实验依据。技术关键和主要技术指标：（1）制作高透水性混凝土渗透实验装置1套，可以用于今后实验室的开放性实验仪器。（2）制定出满足透水性和强度双重要求的最佳水灰比、孔隙率以及制作工艺1套。（3）建立透水性混凝土强度模型、透水性模型以及强度-透水性模型。为今后高透水性混凝土施工提供一定的依据。作品的科学性先进性(必须说明与现有技术相比.该作品是否有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性说明和参考文献资料)虽然透水性凝土的研究和应用越来越广泛，但是仍然存在一些关键共性问题有待解决：首先，透水性混凝土力学性能与普通混凝土相比有所下降，因此如何在保证其良好透水性能的基础上增加其强度一直以来是研究的重点；其次，由于透水性混凝土原料选择和制造工艺的特殊性，其造价略高于普通混凝土。因此通过材料的配比、制造工艺等方面的改进来降低成本亦是重要的研究方向。然而现阶段确定透水性混凝土的原料及配合比缺乏科学的依据。虽然文献12运用正交设计方法对透水性混凝土进行了透水性能和力学性能试验研究。但是没有定量研究透水性和力学性能与水灰比等影响因素直接的定量关系。文献3研究了多种因素（如：水灰比、集灰比、孔隙率）对透水性混凝土的强度和透水性的影响,建立了单因素影响下的渗透性和强度模型。但是，没有研究多因素直接的交互影响规律。因此本作品科学先进性体现在：针对透水性混凝土的研究及应用现状，着力于研究高透水性生态混凝土性能并开发相应的试验装置，并通过拟合出孔隙率、水灰比对透水性混凝土强度、透水性的交互影响关系，建立透水性混凝土强度模型、透水性模型以及强度-透水性模型。最终确定出满足透水性和强度要求的最佳水灰比、孔隙率等参数值。并自主开发高透水性混凝土渗透实验装置。参考文献：1程晓天,张晓燕,李凤兰,等.道路透水性混凝土的透水和力学性能试验研究J.华北水利水电学院学报,2008,29(1):38-40.2宋志斌,张永顺,赵鸿儒. 透水性混凝土路面砖材料的正交试验研究J.混凝土, 2007(4):83-84.3崔新壮,欧金秋,张娜,等. 透水性混凝土强度渗透性模型试验研究J.土木建筑与环境工程, 2013,35(4):114-119.作品所处阶段A实验阶段 B 中试阶段 C 生产阶段 D_(自填) 作品所展示的形式实物 产品 模型图纸 磁盘现场 演示图片 样品 录像 使用说明及该作品的技术特点和优势,提供该产品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测（1）所开发的高透水性混凝土渗透实验装置，简单、易于操作。可以用于混凝土透水性实验。（2）建立的多因素交互影响下的透水性混凝土强度模型、透水性模型以及强度-透水性模型，为制定透水性混凝土的设计规范、标准和施工技术规程提供实验依据。专利申报情况 提出专利申报申报号_ 申报日期： 年 月 日 已获专利权批准批准号_批准日期： 年 月 日 未提出专利申请一种高透水性高强度生态混凝土砖的制作方法B、科技发明制作 申报作品情况说明: 1、必须由申报者本人填写；2、本表可以附有研究报告,并提供图表、曲线、实验数据、原理结构图、外观图(照片),也可以附鉴定证书和应用证书；3、作品分类请按照作品发明或创新点所在类别填表。“高透水性生态混凝土性能的研究及其实验装置的开发”说明书设计者：李香强、程聪武、郭业荣、邓聪指导老师：蒋慧(桂林电子科技大学建筑与交通工程学院，广西 桂林541004)作品内容简介针对透水性混凝土的研究及应用现状，本课题项目着力于研究高透水性生态混凝土性能并开发相应的试验装置。通过对高透水性生态混凝土材料进行试验、对比和分析，讨论影响高透水性生态混凝土材料强度和透水性的各种主要因素。通过实验，研究原材料、配比和孔隙率等因素对透水性混凝土材料的材料强度和透水性的交互影响，从而确定出满足透水性和强度要求的最佳水灰比、孔隙率等参数值。最终为制定透水性混凝土的设计规范、标准和施工技术规程提供一定的实验参考依据。关键词：透水系数、抗压强度、水灰比、孔隙率1.研制背景及意义：现代城市的大部分面积都被混凝土所覆盖，导致降水都通过下水管道流入江河，这就破坏地下水系统的平衡，从而导致地面塌陷。高透水性生态混凝土具有诸多生态方面的优点。由于具有比较大的孔隙率，透水性好，不仅能够将降雨所带来的大部分雨水补充到地下，使地下水资源得到及时的补充。而且有利于调节城市地表的温度和湿度。此外它还起到过滤作用，能够将水流中的污染物微粒沉淀，起到净化水质的作用。高透水性生态混凝土同时也具备很好的吸声降噪效果，它能够吸收车辆行驶所产生的噪声，雨天能够防止路面积水和夜间反光，增加车辆行驶以及路人的安全性和舒适性。总而言之，高透水性生态混凝土是传统混凝土材料走可持续发展之路的必然选择。2.制作方案：2.1高透水性混凝土强度及渗透试验试件制备主要确定透水性混凝土路面材料的配合比设计方案，以及试件制作工艺。透水性混凝土配合比参数主要有孔隙率、水灰比。项目计划取目标孔隙率和水灰比各5种，组成25种配合比，并制作相应的试件。试件制备过程如下图。 骨料筛选 混凝土搅拌制作混凝土试块 养护箱养护试块室内养护试块图1 试件制备过程2.2高透水性混凝土渗透实验装置设计及制作目前市面上还没有国产的成熟的高透水性混凝土渗透实验仪器出售。为了进行渗透实验，准备设计并制作一个满足实验要求的高透水性混凝土渗透实验装置。用于后续进行透水性实验研究。透水仪俯视图 透水仪侧视图图2 高透水性混凝土渗透实验装置2.3高透水性混凝土强度实验 进行透水性混凝土抗压强度、抗折强度实验。确定水灰比对高透水性混凝土强度的影响关系。并通过实验数据拟合，计算出和抗压强度、抗折强度对应的最佳水灰比。并通过实验，可以定量确定孔隙率对透水性混凝土强度的影响关系。2.4高透水性混凝土透水性实验采用上述设计制作的高透水性混凝土渗透实验装置进行透水性实验。通过实验，可以定量研究高透水性混凝土孔隙率和集灰比均与渗透系数的关系。最后，结合强度实验和透水性实验，确定出而确定出满足透水性和强度要求的最佳水灰比。专业名词解释：渗透系数： 渗透系数又称水力传导系数（hydraulic conductivity)。在各向同性介质中，它定义为单位水力梯度下的单位流量，表示流体通过孔隙骨架的难易程度，表达式为：K=kg/，式中k为孔隙介质的渗透率，它只与固体骨架的性质有关，K为渗透系数；为动力粘滞性系数；为流体密度；g为重力加速度。在各向异性介质中，渗透系数以张量形式表示。混凝土抗压强度： 混凝土的强度等级是指混凝土的抗压强度。混凝土的强度等级应以混凝土立方体抗压强度标准值划分。采用符号C与立方体抗压强度标准值（以N/mm2； 或 MPa计）表示。3.技术指标：3.1制作高透水性混凝土渗透实验装置1套，可以用于今后实验室的开放性实验仪器。3.2制定出满足透水性和强度双重要求的最佳水灰比、孔隙率以及制作工艺1套。3.3建立透水性混凝土强度模型、透水性模型以及强度-透水性模型。为今后高透水性混凝土施工提供一定的依据。4.作品的科学性：4.1本项目选题较为前沿。目前我国对透水性混凝土的研究时间不长，研究的深度和广度远远不够，且现阶段我国大力推进绿色建筑发展，实施“建筑能效提升工程”，研究透水性混凝土具有深远的意义和广阔的发展前景。所以开发出研究其性能的实验装置也具有一定的实用性和市场前景。因此，本项目可操作性较强。4.2通过实验研究和数据处理，得出透水性混凝土强度模型、透水性模型以及强度-透水性模型。为今后高透水性混凝土施工提供一定的依据，并可以用于指