文摘

城市热岛热岛效应是构建环境问题相关的人行道上。它需要减少路面高表面温度在夏天减轻热岛效应。高表面温度也影响板温差(顶部表面温度-底部板的表面温度)。增加板温差引起开裂混凝土道路的可能性非常高。本研究的主要目的是减少板坯表面温度通过使用回收玻璃作为细骨料和沸石水泥混凝土。回收玻璃是用来取代细骨料的比例为10%,20%和30%骨料的总重量。沸石取代波特兰水泥的比例在10%和30%三种不同比例的回收玻璃混凝土混合物。最佳比例确定通过检查样品的力学性能和alkali-silica反应。注意到使用回收的玻璃和沸石在混凝土在夏天可以减少路面表面温度和温度梯度。

1。介绍

建立环境问题相关的人行道是城市热岛热岛效应。热岛效应可以被认为是表面和大气热量群岛(1,2]。热人行道导致热岛效应。地表热岛效应会影响人体热舒适性和空气质量。70 - 80°C的人行道上表面温度测量在炎热的夏天在凤凰城,亚利桑那州(3]。作为一个主要的热特性,太阳能反射率或反照率(1号的太阳吸收率)是一个表面的反射能力的一项指标。它被定义为反射太阳辐射的比值的入射太阳辐射表面。它是无量纲的分数和测量范围从0到1。反照率为0意味着没有反映权力和反照率1意味着全反射(4]。增加路面表面的太阳能反射率通过堆焊材料的光颜色或应用彩色涂层暗堆焊材料可以降低路面表面温度(5- - - - - -8]。太阳能反光材料可以认定为一个最有前途的解决方案来消除城市热岛[9]。

波特兰水泥混凝土(PCC)人行道受到温度的影响差异。板的顶部表面温度高于白天底部。上倾向于扩大而下倾向于合同。板的顶部表面温度低于晚上底部和顶部的合同。郭(10)推荐使用白天装载在板的中心和加载的边缘板在夜间在分析混凝土路面。负温度梯度(夜间)不考虑混凝土路面设计,尤其是在德国。这是因为负梯度小于正梯度(白天)11]。

导热系数是用来估计混凝土路面的温度梯度(12]。温度梯度是热的均匀流在一个特定的示例从一边到另一边。平板厚度内的温度梯度扮演一个关键的角色在PCC路面计算热应力,称为卷曲(13]。减少混凝土的热导率也会降低混凝土路面的温度梯度,降低热混凝土板裂缝。有必要减少产生的卷曲压力波动的温度梯度。

骨料类型、水泥浆的百分比、粗骨料、细骨料、孔隙度、辅助胶结材料(scm)、当地环境的湿度和温度的因素,影响混凝土的导热系数(13- - - - - -16]。做过调查研究,与高细骨料混合比例相比有更高的热导率高的粗骨料比例(14,17]。使用结构热阻高已经成为非常重要的在炎热的天气温度可以达到高水平的国家尤其是在夏季(18]。导热系数的低价值是可取的,因为相关能力提供保温(19]。

本研究主要集中在减少导致热混凝土路面裂缝和温度梯度也降低热岛。的影响不同比例的回收玻璃和沸石作为细骨料和波特兰水泥,分别进行调查。抗压强度、抗弯强度和alkali-silica反应(ASR)的比例确定材料了。板温度测量在不同深度的三种不同类型的人行道控制回收玻璃和沸石的影响混凝土路面的温度梯度。路面表面温度测量在夏天为不同类型的混凝土混合物。确定理想的混凝土混合物的表面温度较低。

2。玻璃和混凝土的沸石

玻璃水吸收能力几乎为零,当它被用作混凝土骨料,它降低了吸水率和干燥收缩值即为混凝土所需的属性(20.]。水泥混凝土ASR发生在当碱金属与自由硅在某些聚合反应形成alkali-silica凝胶(21]。这种现象减少了影响结构的使用寿命。SiO的玻璃有更高的价值₂和林等。20.)观察是否ASR膨胀将在混凝土和玻璃混合料配合比设计的时候有足够的水分。这是观察到,如果玻璃的比例低于25%重量的混凝土的骨料,ASR的扩张是可以忽略的水平。拜亚斯et al。22)确定玻璃粒子的反应通常随粒径在1 - 2毫米。玻璃粒子下面这个尺寸似乎减少对ASR的倾向在较大的玻璃颗粒。预拌混凝土由火山灰和/或玻璃砂显示增加力量发展到1年,表明火山灰从细玻璃粒子的贡献。Krishnamoorthy和Zujip23)确定使用回收玻璃作为细骨料混凝土导热系数降低。

沸石是一种天然或合成水合铝硅酸盐矿物的碱和碱土金属以开放的三维晶体结构。沸石混凝土更频繁的研究主题是与粉煤灰、硅灰、或地面粒状高炉矿渣作为scm。最重要的影响减少使用沸石作为水泥混凝土的膨胀由于alkali-silica反应,抗酸和硫酸袭击,火山灰硅酸盐水泥水化的食用氢氧化钙组件的粘贴。天然沸石在砂浆/混凝土的性能比较其他火山灰质材料的性能(24- - - - - -26]。Poon et al。25)确定的反应程度的天然沸石在粘贴更高比例的替换低于粘贴的替代比例较低。陈和霁26)注意到火山灰反应之间的天然沸石是粉煤灰和硅灰。Kılıncarslan [27)确定使用沸石作为硅酸盐水泥混凝土的导热系数降低。

3所示。路面表面温度

李等人。4)调查了反照率对混凝土路面表面温度的影响,他们认为表面温度44°C, 50°C,和59°C的混凝土混合物的反照率0.29,0.26,和0.18,分别。热导率和热容的影响被认为相同的研究。秦和希勒认为最大热板的拉应力会增加0.3 MPa时,路面表面的太阳能吸收率增加从0.65到0.85 (28]。虽然这种应力值可以被假定为小,从交通结合外部载荷后,一块的总应力接近弯曲抗拉强度。

当混凝土表面的反射率高,混凝土的导热系数很低,人行道上表面的温度波动会每天在最低温度梯度会减少。这也会减少热裂缝对混凝土路面和降低表面温度将减轻热岛。

砂作为细骨料具有良好的导热性,如果材料用作砂混凝土不会引起ASR如果材料导热系数低于砂,卷曲压力将减少混凝土路面板。此外,这可以减少通过取代硅酸盐水泥材料具有较低的导热系数。Pancar和Akpınar29日)用玻璃珠作为细骨料在混凝土路面和他们获得较低的表面温度在夏季反照率是一样的。混凝土路面表面温度降低12.5°C,在他们的研究中使用玻璃珠。如果替代材料作为细骨料和波特兰水泥轻颜色细骨料和波特兰水泥用于控制混合物,反照率也会增加,这个属性也将有助于减少路面表面温度在夏天。

4所示。方法

十个不同类型的混合物是为了研究回收玻璃和天然沸石的影响抗压强度、抗弯强度、和ASR的混凝土。其中一个混合物是控制混合的混合物和三个10%,20%,30%的比例回收玻璃骨料的总重量。六种不同的混合物与不同比例(10%和30%)的沸石为每个回收玻璃样本比例也准备好了。粗和细骨料是石灰岩控制混合料配合比设计。细骨料更有效导热系数比粗骨料。由于这个原因,回收玻璃作为细骨料获得低板温度在这个研究。聚集在这项研究中的应用是石灰岩和波特兰水泥42.5 R是用于所有的混合物。混合物被命名使用的类型和比例回收玻璃和沸石的混凝土混合物。例如,G10Z0代表了混凝土混合物的比例由10%回收玻璃骨料的总重量和沸石水泥的比例0%。在所有混合水/水泥比率为0.50。 Standard 15 cm × 15 cm × 15 cm cube C30/37 strength class concrete specimens were prepared for the testing program. Mixture designs of the concrete samples are in Table1。筛分分析回收的玻璃,作为细骨料和标准细集料表2和3,分别。化学性质的细骨料、回收玻璃、沸石、硅酸盐水泥在桌子上4。

潜在的ASR膨胀准备砂浆(25×25×285毫米)水灰比为0.47评估按照ASTM C1260 [30.]。总共十砂浆系列的准备。在这些系列,三种不同比例(10%、20%和30%)的回收玻璃和两种不同比例(10%和30%)的沸石为每个回收玻璃样品准备和控制混合物。测试周期是28天。砂浆试样测试结果如图1。ASR膨胀需要符合ASTM C1260规定的14天内(< 0.1%)。混合的比例砂浆在桌子上5。

抗压和抗弯强度测量完成所有样品在28天和90天。抗压强度值需要至少37 MPa C30/37类型的混凝土的28天测量。ASR和抗压强度测量之后,一些混合样本的消除和温度测量混凝土路面是理想的混合物。为了监测白天温度资料,温度传感器被安装在每一个5厘米深度三种不同类型的25厘米厚的混凝土板。板的长度和宽度是1米和1.5米,分别。

5。结果

观察到,在这项研究中使用的所有样本能够满足ASR膨胀的需求。使用回收玻璃,小于1毫米,细骨料增加扩张后14天,使用沸石作为硅酸盐水泥显著降低混合物的扩张与回收的玻璃。ASR测试结果如图十不同类型的混合物1。

抗压和抗弯强度的10个不同类型的混合物为28和90天是在表6。G30Z0、G30Z10 G30Z30混合物不符合C30/37类型的混凝土的抗压强度要求和消除这些混合物温度梯度的测量。

ASR和抗压强度测量后发现标准的混合物,G20Z0混合物,混合物G20Z30适合温度梯度测量,这些测量完成这些样品。之前在网站上测量温度梯度、热导率的标准混合物,G20Z0混合物,混合物G20Z30具体测量通过使用服务- 635产品。热导率测定为2.57 W / m·K, 2.2 W / m·K,和2.08 W / m·K标准混合物,G20Z0混合物,分别和G20Z30的混合物。其中一个板是标准混凝土混合料类型和其他人G20Z0 G20Z30类型的混凝土。传感器被安装在中间的石板,石板上25厘米厚粉碎石灰石基层层。板温度在不同深度测量8月份喂饲点和下午6点之间。温度测量数据2,3,4三种不同类型的混凝土板。

它是观察从图2顶部表面的最高温度测量控制混合的板是在下午2点和50.0°C。表面上的最大温差板在测试时间为20.0°C。的最大温差在底部板在测试时间为4.0°C。的最大温差的顶部和底部表面板是14.0°C下午2点。底部表面温度变化的范围34°C-38°C在测量时间。

它是观察从图3最高温度测量的顶面G20Z0混合板是在下午2点和41.0°C。表面上的最大温差板在测试时间为13.0°C。的最大温差在底部板在测试时间为4.0°C。的最大温差的顶部和底部表面板是7.0°C下午2点。底部表面温度变化的范围30°C-34°C在测量时间。

它是观察从图4最高温度测量的顶面G20Z30混合板是在下午2点和38.0°C。表面上的最大温差板在测试时间为10.0°C。的最大温差在底部板在测试时间为3.0°C。的最大温差的顶部和底部表面板是5.0°C下午2点。底部表面温度变化的范围30°c33°C在测量时间。

6。讨论

它是观察从图5标准的混合物的表面温度高于G20Z0混合物上午8点至下午6点和G20Z0混合物的表面温度高于G20Z30上午十时和下午6点之间的混合物。使用可回收的玻璃集料比例的总重量的20%减少最大的混凝土路面表面温度从50°C在下午2点41°C。取代沸石与硅酸盐水泥的比例30%,这种类型的再生混凝土混合物最大降低了表面温度3°C。

顶部和底部表面温差测量三个具体的样品图6。可以看出这些差异非常接近0°C上午10点和下午5点。顶部和底部表面温度之间的差异是增加小时来最高点下午2点三个样品。最大的顶部和底部表面温差14°C, 7°C和5°C标准样品和G20Z0 G20Z30样本,分别。

反射系数或反照率并不是衡量一个设备在这个研究。然而基于视觉观察是决定G20Z0混合物和标准混合物几乎相同的表面颜色和G20Z30混合物的颜色稍浅,这些混合物(图7)。年底的这项研究中,它是确定混凝土路面表面温度可以减少从50°C至38°C利用G20Z30类型的混凝土混合物而不是控制混合物和最大的顶部和底部表面温度差异可能会减少从14°C到5°C用这种方法。

7所示。结论

如果温度梯度值很高,很可能看到裂缝混凝土道路。温度梯度也需要降低。这可以通过减少混凝土的路面表面温度和热导率。降低表面温度也有助于减轻热岛效应。本研究的第一个问题是减少混凝土路面表面温度和温度梯度在混凝土的混凝土强度,同时保持必要的限制在夏天白天。

骨料用于本研究石灰岩。回收玻璃(小于1毫米)被用来取代细骨料的比例在10%,20%和30%骨料的总重量。沸石取代波特兰水泥的比例在10%和30%三种不同比例的回收玻璃混凝土混合物。ASR测量和所有样本进行了ASR膨胀的需求。使用回收玻璃增加了ASR膨胀但用沸石取代硅酸盐水泥比例的30%减少这些显著扩张。抗压强度和抗弯强度的样本以28天和90天。样本比例的30%回收玻璃作为细骨料不满足抗压强度需求是否添加沸石。G30Z0、G30Z10 G30Z30混合物消除了温度梯度的测量。温度梯度的测量是在混凝土板标准混合物,G20Z0混合物,G20Z30混合物在夏天喂饲点和下午6点之间。最后本研究观察到,回收玻璃(小于1毫米)可以作为细骨料比例的骨料在混凝土混合物总重量的20%。 Using recycled glass in proportion of 20% by total weight of aggregate decreases the biggest surface temperature of concrete pavement from 50°C to 41°C. Replacing zeolite with Portland cement in proportion of 30% in this type of recycled concrete mixture decreases the biggest surface temperature 3°C more. Using G20Z0 and G20Z30 mixtures mitigates heat island effect by decreasing surface temperature. The biggest temperature differences between top and bottom surfaces of concrete slab occur at 2:00 PM in summer. These differences are 14°C, 7°C, and 5°C for standard mixture, G20Z0 mixture, and G20Z30 mixture, respectively. G20Z0 and G20Z30 mixtures have smaller temperature gradients in summer and they are good alternative mixtures to prevent thermal cracks.

回收玻璃(小于1毫米),需要使用的可持续性,作为细骨料和沸石,减少排放的二氧化碳释放在生产水泥,硅酸盐水泥的混凝土,可以用沸石在混凝土混合物,这些混合物非常有效缓解热岛和减少混凝土路面的温度梯度。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

确认

本研究支持了Ondokuz Mayıs大学,在项目没有。PYO.MİM.1902.15.001。