[博士]水泥混凝土路面裂縫修補(bǔ)材料研究

內(nèi)容簡介

　　[博士]水泥混凝土路面裂縫修補(bǔ)材料研究　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵路工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：長安大學(xué)　　學(xué)位年度：2004　　水泥混凝土路面因強(qiáng)度高、耐久性優(yōu)良、水泥來源廣而在全國范圍內(nèi)得到迅速發(fā)展，路面里程不斷增長。但在現(xiàn)代交通及自然因素作用下，路面早期病害不斷出現(xiàn)，其中裂縫最為普遍，對(duì)于早期微裂縫，公路養(yǎng)護(hù)部門多采用瀝青及環(huán)氧栩旨等有機(jī)材料及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，這類材料雖有粘合和封閉作用，但存在著與路面水泥混凝土相容性差、易老化、造價(jià)高、不利于環(huán)保等缺陷。針對(duì)這種現(xiàn)狀，本文選擇超細(xì)及普通水泥作為裂縫修補(bǔ)的基質(zhì)材料，并摻加具有柔性和雙組分防水及粘結(jié)性能的聚合物乳液5400及苯乙烯I丙烯酸脂類共聚物8161進(jìn)行改性，旨在研發(fā)與路面混凝土相容性好、性能優(yōu)良、施工方便、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的水泥混凝土路面早期微縫修補(bǔ)材料。　　論文首先系統(tǒng)分析了我國水泥混凝土路面設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)現(xiàn)狀，認(rèn)為路面破壞過程和開裂機(jī)理是一個(gè)非常復(fù)雜的問題，路面開裂是多種因素綜合作用的結(jié)果，它不僅涉及到混凝土材料、路面設(shè)計(jì)理論和方法，還與交通荷載及溫度應(yīng)力的計(jì)算理論和方法以及其他相關(guān)學(xué)科有關(guān)。　　結(jié)合路面裂縫的特殊性質(zhì)及材料市場供應(yīng)狀況，對(duì)裂縫修補(bǔ)的基質(zhì)材料及改性材料進(jìn)行了篩選，設(shè)計(jì)了科學(xué)的試驗(yàn)研究方案。論文深人研究了聚合物改性水泥的流動(dòng)性、可灌性、穩(wěn)定性、填充飽滿性等流變性質(zhì)，一以粘度、凝結(jié)時(shí)間和可灌性為工作性控制目標(biāo)，優(yōu)化了改性水泥類路面微裂縫修補(bǔ)材料配合比設(shè)計(jì)。論文還從聚合物改性水泥的水化過程、凝結(jié)硬化、抗折及抗壓強(qiáng)度、收縮變形等方面研究了修補(bǔ)材料的力學(xué)特性及路用性能，并對(duì)其影響因素進(jìn)行了研究探討。結(jié)果顯示，聚合物乳液S400及8161的加人使水泥水化放熱及凝結(jié)硬化過程發(fā)生了變化，抗折強(qiáng)度大幅度提高，柔韌性及收縮變形性質(zhì)都得到了改善。　　裂縫修補(bǔ)材料與舊棍凝土的界面粘結(jié)性能優(yōu)劣關(guān)系到修補(bǔ)成功與否，論文圍繞粘結(jié)性試驗(yàn)方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)展開研究，并模擬路面實(shí)際受力狀況設(shè)計(jì)了彎拉粘結(jié)強(qiáng)度和拉伸剪切粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)方法，提出了評(píng)價(jià)指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果表明:超細(xì)水泥中加人S4f?0，其彎拉粘結(jié)強(qiáng)度較未改性水泥提高20%以上，8161改性提高可達(dá)36%;改性普通水泥提高幅度可達(dá)3d% o　　論文在深人分析路面微裂縫修補(bǔ)材料耐久性含義的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究其抗?jié)B、抗腐蝕及耐磨性。試驗(yàn)中選用了鹽酸、硫酸和冰醋酸溶液作為腐蝕性介質(zhì)，以浸泡后的抗壓強(qiáng)度損失率做為耐腐蝕性指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，S400及8161能顯著提高改性水泥材料的抗腐蝕性能，提高的程度因聚合物種類、摻量、水泥品種而異。磨性試驗(yàn)表明，當(dāng)聚灰比P/C>15%，耐磨耗性能改善效果非常顯著。聚合物顆粒細(xì)小可充填水泥漿體內(nèi)部的孔隙，阻礙水分的吸附及滲透，從而提高了抗?jié)B性。　　借助于XRD, DTAITG, SEM、壓汞法測孔等多種現(xiàn)代物相分析技術(shù)研究5400及8161改性超細(xì)及普通水泥的水化過程、水化產(chǎn)物、水化機(jī)理、硬化漿體的亞微觀形貌及孔結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果顯示，聚合物乳液在水泥石中不但能夠充分成膜，而且可浸潤和滲透水泥水化產(chǎn)物，形成不完全連續(xù)的、填充密實(shí)的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，使得材料結(jié)構(gòu)明顯細(xì)化，水化產(chǎn)物取向性減小，結(jié)構(gòu)更加致密。　　論文首次對(duì)聚合物乳液改性超細(xì)水泥的孔隙率、孔特征及孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，深入分析了孔級(jí)配隨聚合物摻量及養(yǎng)護(hù)齡期的變化規(guī)律，揭示了聚合物改性水泥材料組成、結(jié)構(gòu)與宏觀技術(shù)性能之間的內(nèi)在聯(lián)系。取得了一些創(chuàng)新性研究成果?！　? 研究中采用灰色系統(tǒng)理論和加和排序評(píng)價(jià)兩種方法對(duì)聚合物改性材料進(jìn)行多指標(biāo)綜合性能評(píng)價(jià)，計(jì)算分析了經(jīng)濟(jì)性，確定了各類材料的適用條件及范圍，優(yōu)選出性能優(yōu)異的修補(bǔ)材料，通過某高速公路水泥路面微裂縫修補(bǔ)檢驗(yàn)，效果良好。

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