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全球新型城市更新行动迫在眉睫,海绵城市建设首当其冲,环氧树脂混凝土(EPC)作为新型市政排水沟材料,其抗压强度高、耐腐蚀、抗渗透性强,不易老化。近年来得到了广泛的应用,然而由于成本高、材料脆性大、制备工艺繁琐,导致其受到了一定限制。本文基于降本增韧出发,首先通过体积法进行基准配合比的优选,利用活性掺合料、硅烷偶联剂、消泡剂对其进行成本和性能优化,其次通过正交试验优选纤维,考虑纤维、纳米材料、液体橡胶三因素耦合作用。最后基于上述成本、性能最优配合比进行了耐久性能研究,探讨了相关反应机理,总结了相关反应规律。本文主要研究内容及所得结论如下:(1)通过选取粒径4.75-9.5mm、9.5-16mm骨料,利用体积法综合考虑骨料级配、砂率、胶骨比、胶固比、胶稀比影响进行试验设计,其次优选出最佳试验基准配合比。结果表明:各因素对EPC强度影响程度依次为骨料级配>胶骨比>砂率>胶固比>胶稀比,最优配合比为:骨料级配(4.75-9.5:9.5-16=4:6)、砂率(35%)、胶骨比(13%)、胶固比(2:1)、胶稀比(4:1),最大强度为49.46MPa。(2)基于上述最优配合比,通过对比粉煤灰、硅灰、水泥增强EPC进行成本优化试验优选出最佳掺加材料,与此同时考虑硅烷偶联剂、消泡剂对EPC性能增强,最后通过粉煤灰、硅烷偶联剂、消泡剂正交试验优选出成本最低、性能最优组合。结果表明:试验最优组合为:粉煤灰9%、消泡剂0.2%。硅烷偶联剂4%,单一最佳掺量为:粉煤灰10%、硅灰5%、水泥20%、消泡剂0.3%、硅烷偶联剂3%。三种因素共同作用下EPC性能达到最强,最大抗压强度为54.67MPa,三者对EPC影响程度依次为消泡剂>硅烷偶联剂>粉煤灰。(3)基于最优基准配合比,通过聚丙烯纤维、玄武岩纤维、钢纤维、纳米二氧化硅、液体丁腈橡胶增韧改性结果优选出纤维及纳米二氧化硅、液体丁腈橡胶最佳掺量,最后进行纤维、纳米二氧化硅、液体丁腈橡胶正交试验设计优选。结果表明:单一纤维最佳掺量为:聚丙烯纤维1.5%、玄武岩纤维2%、钢纤维3%、纳米二氧化硅4%、液体丁腈橡胶1.5%。最佳配合比组合,○1三种纤维增韧EPC最佳组合为:聚丙烯纤维:玄武岩纤维:钢纤维=2.0:2.4:3,其抗折强度达到23.21,抗压强度达到47.36,折压比达到0.49,○2玄武岩纤维:纳米二氧化硅:液体丁腈橡胶=2.4:2:1.5,最大抗折强度为18.73,最大抗压强度为46.825MPa,最优折压比为0.40.(4)基于基准配合比组、成本性能最佳组、韧性强度最佳组进行EPC冻融循环试验研究,结果表明:当达到100次冻融循环时,#1(基准配合比组)平均质量损失率达0.06,#2(粉煤灰、消泡剂、硅烷偶联剂组)平均质量损失率达0.05,#3平均质量损失率达0.04,#2相较于#1平均质量损失率下降16.7%,#3(玄武岩纤维、纳米二氧化硅、液体橡胶组)相较于#1平均质量损失率下降33.3%。当达到100次冻融循环时,#1平均强度损失率达8.73,#2平均强度损失率达7.74,#3平均强度损失率达7.20,#2相较于#1平均强度损失率下降11.3%,#3相较于#1平均强度损失率下降17.5%。当冻融循环作用发生时,混凝土内部水体积发生改变,硬化混凝土内部毛细管及大孔隙里的自由水易结冰发生冻胀,当孔隙水发生冻结时,凝胶孔内部水分会在混凝土内部发生迁移并随机分布,从而产生渗透压,随着冻融循环次数的增加,损伤累积,最终造成混凝土内部孔隙扩大、裂纹扩展,相互连通,造成混凝土产生破坏。(5)基于基准配合比组、成本性能最佳组、韧性强度最佳组进行EPC抗氢氧化钠侵蚀试验研究,结果表明:随着碱浸次数的增多,环氧树脂混凝土平均抗折强度呈现先上升后下降的趋势,平均强度变化率先增大后下降,当碱浸天数达到28天时,#1平均抗折强度达到最大值12.73MPa,#2峰值抗折强度为13.76MPa#3峰值抗折强度为18.78MPa,#1,#2,#3平均强度变化率均呈现先上升后下降的趋势,在28天之前#1,碱浸天数达到28天时,#1,#2,#3强度变化率均达到峰值,峰值强度变化率为30.3%,30.79%,36.48%,当处于碱性溶液中时,溶液会通过EPC扩散,特别是对于结构中存在空隙的样品。碱性溶液侵蚀骨料与环氧树脂之间的界面,从而削弱粘结强度,并在环氧树脂上产生微裂纹,但对强度影响微弱,这说明EPC具有优异的耐碱性能。