摘要
随着经济发展，河流中的油类污染物逐渐增多，对于具有高效吸附性能的混凝土材料的研发需求日益增多。但是吸附性混凝土强度严重不足，无法满足结构对材料强度的需求。本文着眼于提高吸附性混凝土抗压强度，同时使其保持高效的吸油性能，以求拓宽吸附性混凝土使用范围。本文基于碱激发原理，利用酸、碱对具有吸附性的贝壳粉进行不同方式的改性处理，以求制备出强度高于 15 MPa的高吸附性混凝土。研究 NaOH 含量、不同改性方式以及不同用量对高吸附性混凝土的吸油性能与抗压强度的影响。提出一种脚踩式L型挡土墙砖，利用ABAQUS有限元分析软件对4种不同结构类型以及 3 种排列方式的吸附性挡土墙砖，进行力学以及变形性能的对比分析。讨论挡土墙砖变形以及受力，以求得出最优设计方案。主要研究内容及结果如下： (1) 使用胶凝材料颗粒级配、化学活性匹配等综合调控方法，制备宏观吸油性能不小于 100 kg/m3的高吸附性混凝土。通过对甲壳素进行提取，并制备壳聚糖。研究了不同 NaOH 含量、外掺贝壳粉(SC)、碱改性贝壳粉(SSC)、酸碱改性贝壳粉(CSC)，不同掺量的高吸附性混凝土的抗压强度。 (2) 通过压汞试验(MIP)和扫描电镜(SEM)，对高吸附性混凝土的孔结构以及微观形貌进行研究。结果表明，掺入 10%的 CSC，混凝土在孔径为 10–100 mm区间的占比相比普通混凝土增加 17.7%。并将 10–100 nm 范围内的毛细孔占比超过 55%的混凝土定义为高吸附性混凝土。 (3) 利用内标 ZnO 进行定量 X 射线衍射试验(QXRD)，对高吸附性混凝土中无定形态的凝胶等物相进行定量分析。结果表明，高吸附性混凝土中提供强度的无定形态凝胶含量仅为 58.8%。掺加 10%的 CSC后，促进高吸附混凝土中无定形态凝胶以及 AFt含量升高，其含量分别达到 63.1%以及 2.2%。另外 CSC 促进水碳铝钙石的形成，28 d龄期含量达到1.8%。三者协同作用，提高吸附性混凝土强度。 (4) 设计了脚踩式 L 型挡土墙砖，通过 ABAQUS 有限元分析 4 种不同结构形式以及 3 种排列方式的挡土墙砖，通过装配在自重以及行车荷载的作用下受力及变形。结果表明，在相同荷载条件下，倒置植生脚踩式L型挡土墙产生的总位移最小，为1.148 mm相比普通矩形挡土墙总位移降低 22.43%。故推荐采用植生脚踩式 L型挡土墙砖作为优选的结构形式，同时建议采用倒置式排列方式以实现最佳的挡土墙性能。
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