内陆干旱区平原水库防蒸发的 EPS轻质混凝土试验研究.pdf

第 3 2卷 第 4期 2 0 1 5年 4 月 长 江科学 院 院报 J o u r n a l o f Ya n g t z e Ri v e r S c i e n t i fi c Re s e a r c h I n s ti t u t e Vo 1 3 2 N o 4 Ap r 2 0 1 5 D OI ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 1 5 4 8 5 2 0 1 5 0 4 0 2 4 内陆干旱区平原水库防蒸发的 E P S 轻质混凝土试验研究 宋兴亮， 侍亮斌。 严新军， 信玉良， 董秀斌 ( 新疆农业大学 水利与土木工程学院， 乌鲁木齐8 3 0 0 5 2 ) 摘要： 内陆干旱区年蒸发量大， 通过研制一种干硬后可漂浮于水面的轻质混凝土， 后期将其制成板状结构覆盖于 水库水体之上， 将大大减少平原水库的无效蒸发 ， 以期达到节水 目的。E P S ( 聚苯乙烯泡沫塑料 E x p a n d e d p o l y s t y r e n e s p h e r e ) 是一种稳定的、 不吸水的、 憎水性的、 封闭式的超轻颗粒， 用以取代混凝土的粗集料和细集料， 通过加入 适量的粉煤灰 、 高效引气减水剂和对施工工艺的改良， 可改善 E P S 颗粒与水泥浆体的黏结性， 按照试验前事先制定 好的要求 ， 可制得表观密度 1 5 MP a 的 E P S轻质混凝土。该混凝土制成板可应用于内陆 干旱区平原水库的防蒸发节水技术上。 关键词： 内陆干旱区； E P S ； 轻质混凝土； 防蒸发； 节水 中图分类号： T U 5 2 8 2 文献标志码： A 文章编号 1 o 0 l 一 5 4 8 5 ( 2 0 1 5 ) 0 4 0 1 2 5 0 4 1 研究背景 世界上有相当一部分区域都属于内陆干旱区， 这 些区域的基本特征是年降水量小、 年蒸发量大。在该 区域有许多平原水库 ， 其特点是面积大、 水深小、 水库 无效蒸发损失很大。例如在新疆已建的 4 7 7座水库 中， 绝大多数都为平原水库， 这些水库的总库容约为 5 9 31 0 m 。根据已有研究成果估算 ， 新疆水库的 年蒸发量为2 6 1 1 0 IT I ， 年渗漏量为8 1 3 合 计每年损失水量约3 4 1 Q 。 针对内陆干旱区平原水库无效蒸发损失很大的 特点 ， 旨在寻求符合我 国国情 ， 在现有科技 、 工艺和 材料水平条件下 ， 研制出一种在风浪条件下， 满足防 渗、 抗风、 抗冻、 抗老化、 结构坚固、 廉价， 抑制蒸发效 果 良好的固体覆盖物材料 。 早在 2 0世纪 7 0年代 ， C o o k就对 E P S作为混凝 土的集料进行了研究 J 。国内对 E P S轻质混凝士 的 研究起步相对较晚， 经过l Q 多年的研雍和探索， 现多用于墙体保漏材料。 但将其应用于干旱区平原 水库防蒸发节水技术上鲜见 ， 均处在探索阶段 。现 代社会越来越重视保护环境， 废弃的聚苯乙烯泡沫 塑料( E P S ) 由于其 自 身的特点性能稳定， 不易降解， 容易产生“ 白色垃圾” ， 对环境污染很大。倘若采用 原生或破碎后再生的 E P S颗粒， 将其作为骨料取代 粗集料和细集料， 以水泥、 粉煤灰为胶结料， 加入适 量的高效弓 l 气减水剂， 经搅拌、 成型、 养护而制成 E P S轻质混凝土 ， 不但可 以降低 能耗 和减少 环境污 染， 将其与平原水库蒸发量大的实际情况结合起来， 研制出一种可漂浮于平原水库上的固体覆盖物， 并 对该固体覆盖物包裹一层憎水材料， 可显著减少平 原水库 乖效蒸发。 要求 该 E P 8轻 质混凝土 体积密度 D 5 0 0 k tCm ； 抗折强度厂 1 5 0 MP a 。 2 试验配比及制作 2 1 原料与配比 E P S颗粒 ： 采用原 生 E 聆 颗粒 ， 新 疆乌鲁 木齐 天雄时代钢 结梅有限公司生产， 发泡级， 平均粒径 3 Q r n ， 堆积密糜为l 2 2 k g m ； 水泥： 采用新疆天 山水泥厂生产的 P 0 4 2 5 R 普通硅酸盐水泥 2 8 d 抗 压强度为5 2 M P a ； 采用新疆玛纳瓤电 生产的 I 级 粉煤灰； 外加剂为高效弓 【 气减水剂、 防水剂； 采用实 验室自来水 试验配方见表 1 。 2 2 试件制作 2 2 ， 1 搅 拌 工艺 搅拌工艺对E P s 轻质瀑凝土 成型、 抗压强 收稿 日期 ： 2 0 1 31 1 1 9； 修 回日期 ： 2 0 1 4-0 1 0 5 基金项 目： 新疆科技支撑计划项 目( 2 0 1 2 3 3 1 3 2 ) ； 新疆水利水电工程重点学科基 助项 目( X J Z D X K 2 0 1 0 0 2 1 2 ) 作 简 ： 宋兴亮( 1 9 8 6 一 ) ， 男， 新疆哈密人， 硕士研究生， 主幕 蠹干旱髓 廉水库节水及周边土壤次生盐渍化防治研究 e 电话) 1 5 9 0 9 0 0 6 1 0 7 ( 电子信箱) 4 9 8 7 6 9 9 1 0 q q q 0 胛 。 1 2 8 长江科 学院 院报 2 0 1 5正 土制成板 ， 应用于内陆干旱区平原水库的防蒸发节 水技术上会是一种新思路新方法 。 参考文献 ： 1 侍克斌 在新疆实行水库节水的设想 C 力学与西 部开发会议 乌鲁木齐： 中国力学学会， 2 0 0 1 ： 4 1 ( S H I K e b i n T h e I d e a o f R e s e r v o i r Wa t e r S a v i n g i n Xi i a n g C P r o c e e d i n g s o f C o n f e r e n c e o n Me c h a n i c s a n d W e s t e r n Chi na De v e l o pme n t Ur u mqi ： Ch i ne s e So c i e t y o f T h e o r e t i c a l a n d A p p l i e d Me c h a n i c s ， 2 0 0 1 ： 4 1 ( i n C h i n e s e ) ) 2 严新军 内陆干旱 区平原水库 防蒸 发节水试验研 究 D 乌鲁木齐 ： 新疆农业 大学 ， 2 0 0 4 ( Y A N X i n j u n S t u d y o 13 Wa t e r S a v i n g b y P r e v e n t i n g E v a p o r a t i o n E x p e r i m e n t i n I n l a n d A r i d A r e a P l a i n R e s e r v o i r s D U r u m q i ： X i i a n g A g ri c u l t u r a l U n i v e r s i t y ， 2 0 0 4 ( i n C h i n e s e ) ) 3 C O O K D J E x p a n d e d P o l y s t y r e n e B e a d s a s L i g h t w e i g h t A g g r e g a t e f o r C o n c r e t e J P r e c a s t C o n c r e t e ，1 9 7 3 ， 4 ( 4 ) ： 6 9 1 6 9 3 4 吴秋生， 余其俊 ， 韦江雄， 等 E P S轻骨料混凝土工作性 能改善 与 评 价 方 法 研 究 J 新 型 建 筑 材 料 ， 2 0 0 7 ， ( 1 I ) ： 6 36 7 ( WU Q i u - s h e n g ， Y U Q i d u n ， WE I J i a n g x i o n g ， e t a 1 Me t h o d s Av a i l a b l e f o r I mp r o v i n g a n d Ev a l u a ri n g t h e Wo r k a b i l i t y o f E P S L i g h t We i g h t C o n c r e t e J N e w B u i l d i n g Ma t e r i a l s ， 2 0 0 7， ( 1 1 ) ： 6 3 6 7 ( i n C h i n e s e ) ) 5 秦至谦， 张志恒， 宁寻安 膨胀聚苯乙烯轻骨料混凝土 6 7 【 8 9 研制 J 广东工业大学学报， 2 0 0 8 ， 2 5 ( 3 ) ： 1 0 31 0 6 ( Q I N Z h i q i a n ， Z H A N G Z h i h e n g ，N I N G X u n a n E x p a n de d Po l y s t y r e n e Li g h t we i g ht Ag g r e g a t e Co nc r e t e i s De v e l o p e d J J o u rna l o f G u a n g d o n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o gy ， 2 0 0 8 ， 2 5 ( 3 ) ： 1 0 31 0 6 ( i n C h i n e s e ) ) 薛宗明 聚苯乙烯轻质骨料掺量对混凝土砌块性能影响 的试验研究 J 施工技术， 2 0 0 5 ， 3 7 ( 2 ) ： 9 5 9 8 ( X U E Z o n g mi n g T e s t R e s e a r c h e s o n I n f l u e n c e s o f P o l y s t y r e n e A g gre g a t e C o n t e n t o n C o n c r e t e B l o c k P r o p e r t i e s J C o n s t me t i o n T e c h n o l o g y ，2 0 0 5 ， 3 7( 2 ) ： 9 59 8 ( i n C h i n e s e ) ) G B T 5 0 0 8 0 -2 0 0 2 ， 普通混凝土拌合物 性能试验方 法 s ( G B T 5 0 0 8 0 -2 0 0 2 ，T e s t M e t h o d s f o r t h e P e r f o r ma n c e o f O r d i n a r y C o n c r e t e M i x t u r e S ( i n C h i n e s e ) ) 任雨 对高效引气减水剂的探讨 J 广东建材， 2 0 0 8 ， ( 9 ) ： 2 72 8 ( R E N Y u D i s c u s s i o n o n E mc i e n t A i r e n t r a i n i n g a n d Wa t e r R e d u c i n g A g e n t J G u a n g d o n g B u i l d i n g Ma t e ri a l s ， 2 0 0 8 ， ( 9 ) ： 2 72 8 ( i n C h i n e s e ) ) 胡俊， 巫绪涛， 胡时胜 E P S 混凝土动态力学性能研 究 J 振动与冲击， 2 0 1 1 ， 3 0 ( 7 ) ： 2 0 5 2 0 9 ( I -I U J u n ， W U Xu t a o， HU Sh i s h e ng Dy na mi c Me c h a n i c a l Be h a v - i o r o f E P S C o n c r e t e J J o u r n a l o f V i b r a t i o n a n d S h o c k ， 2 0 l 1 ， 3 0 ( 7 ) ： 2 0 52 0 9 ( i n C h i n e s e ) ) ( 编辑 ： 王慰 ) A Li g ht - we i g h t e d Co n c r e t e M a d e o f EPS t o Pr e v e n t Re s e r v o i r Ev a p o r a t i o n i n I n l a n d Ar i d Pl a i n Ar e a S O N G X i n g l i a n g ，S H I K e b i n ，Y A N X i n - j u n ， X I N Y u l i a n g ， D O N G X i u b i n ( S c h o o l o f H y d r a u l i c a n d C i v i l E n g i n e e ri n g ， X i n j i a n g A g ri c u l t u r a l U n i v e r s i t y ， U r u mq i 8 3 0 0 5 2 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： A l i g h t we i g h t e d c o n c r e t e i s d e v e l o p e d t o r e d u c e t h e i n v a l i d e v a p o r a t i o n a n d s a v e wa t e r i n i n l a n d a rid p l a i n a r e a s I t c o ul d flo a t o n wa t e r s u r f a c e a f t e r d r y i n g a n d s o i s ma de i n t o p l a t e l i ke s t r u c t u r e o v e r l y i n g o n t h e wa t e r S u rf a c e i n r e s e r v o i r E P S( e x p a n d e d p o l y s t y r e n e s p h e r e )i s a s u p e r - l i g h t c l o s e d p a r t i c l e w h i c h i s s t a b l e ，n o n wa t e r a b s o r b e n t ，a n d h y d r o p h o b i c I t i s u s e d t o r e p l a c e t h e c o a r s e a n d fin e a g g r e g a t e s i n c o n c r e t e，a n d b y a d d i n g a n a p p r o p r i a t e a mo u n t o f fl y a s h，e f f i c i e n t a i r - e n t r a i n i n g wa t e r r e d u c i n g a g e n t a n d i mp r o v i n g t h e p r o d u c t i o n t e c h n i q u e，t h e c o h e s i v e ne s s b e t we e n EPS pa r t i c l e s a n d c e me nt mo rta r i s i mp r o v e d Ac c o r d i n g t o r e q u i r e me n t s s e t b e f o r e t he t e s t ，t h e l i g h t we i g h t e d c o n c r e t e wi t h a p pa r e n t d e n s i t y l e s s t h a n 5 0 0 kg m a n d fle x u r a l s t r e n g t h l a r g e r t h a n 1 5 MPa i s p r o d u c e dPl a t e s ma d e o f t hi s l i g h t we i g h t e d c o n c r e t e c o ul d b e a p p l i e d t o p r e v e n t i ng t h e e v a p o r a t i o n i n r e s e r v o i r s i n i n l a nd a r i d p l a i n a r e a s Ke y wo r d s： i n l a nd a rid a r e a s；EPS；l i g h t we i g h t e d c o n c r e t e；e v a po r a t i o n p r e v e n t i o n；wa t e r c o ns e rva t i o n