【博士】季凍區(qū)高性能路面水泥混凝土路用性能研究【2005】

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　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：長安大學(xué)　　學(xué)位年度： 2005年　　水泥混凝土路面作為一種主要的路面結(jié)構(gòu)類型在我國占有相當(dāng)大的比例，從全國來看，目前水泥路面(等級公路)約占總里程的50％，吉林省約占60％。然而，在原材料、施工控制和環(huán)境等影響因素的共同作用下，水泥路面發(fā)生了多種病害，尤其在季凍區(qū)混凝土耐久性劣化現(xiàn)象十分突出，給后期維修養(yǎng)護(hù)帶來極大的困難，為解決路面混凝土出現(xiàn)的問題，充分體現(xiàn)水泥路面強(qiáng)度高、抗車轍、使用年限長的優(yōu)點，結(jié)合季凍區(qū)的特點，開展高性能路面水泥混凝土的研究具有十分重要的意義。　　本論文依托吉林省重點工程科研課題，首次系統(tǒng)性地提出了摻入礦質(zhì)超細(xì)粉和高效引氣減水劑實現(xiàn)路面混凝土高性能化系統(tǒng)的技術(shù)方法，對配制的高性能路面混凝土(簡稱HPPC)各項路用性能進(jìn)行了全面地研究?！　≌撐氖紫确治隽思质∷嗷炷谅访娌『C(jī)理特征，針對問題丌展了本地區(qū)活性摻合料的物理化學(xué)性能試驗，并通過5種超細(xì)粉的活性對比和超細(xì)粉與水泥品種和外加劑的配伍性試驗研究，提出了適合季凍區(qū)HPPC的材料組成和技術(shù)指標(biāo)要求?！　￠_展了基于耐久性的高性能路面混凝土配合比研究，采用“最大緊方密度試驗方法”選擇粗集料級配和最優(yōu)砂率，通過正交設(shè)計試驗優(yōu)化了混凝土配合比，找出顯著性影響因素，提出了以耐久性為主要考核目標(biāo)(抗凍性、抗?jié)B性和強(qiáng)度)、適合季凍區(qū)高性能路面混凝土的配合比設(shè)計方法?！　⊥ㄟ^力學(xué)性能研究(抗壓、抗折強(qiáng)度，彎拉彈性模量)，比選確定了HPPC中礦質(zhì)超細(xì)粉的最佳摻量、雙摻的比例和膠凝材料的總量，并對各指標(biāo)的影響因素進(jìn)行分析研究。論文全面系統(tǒng)地對HPPC耐磨性、抗?jié)B性、抗凍性、收縮性以及抗疲勞性等耐久性能進(jìn)行了分析研究，針對季凍區(qū)氣候特點，自行設(shè)計了鹽凍耦合加速凍融破壞試驗方法，試驗表明HPPC抗鹽凍能力、抗?jié)B水性能大幅超過基準(zhǔn)普通混凝土；同時也指出摻入沸石粉和粉煤灰要慎重，不合適的摻入量和配合比會降低混凝土的耐磨性和收縮性能。　　本研究還通過掃描電鏡(SEM)、壓汞測孔法和x一射線衍射(xlmA)、差熱(DTA)分析試驗，全面、深入地分析了HPPC的強(qiáng)度和耐久性形成的微觀機(jī)理和結(jié)構(gòu)特征。研究結(jié)果顯示：HPPC中C—S—H的含量遠(yuǎn)高于基準(zhǔn)混凝土，其孔隙率明顯降低，孔結(jié)構(gòu)、孔級配得到了很好地改善，混凝土中膠凝孔(<10nm)占總孔比例的70％以上，因此其抗凍、抗?jié)B性能更好。本研究還修筑了HPPC的試驗路，試驗證明HPPC具有施工控制技術(shù)可行，工作性易于控制，路面平整度好、裂縫較少等優(yōu)點，后期取芯試驗表明HPPC的抗彎拉強(qiáng)度、抗氯離子滲透能力，內(nèi)部氣泡形態(tài)、數(shù)量等特性均優(yōu)于對比路段?！　∽詈?，通過對HPPC的綜合性能及性價比的評價分析得出，HPPC在抗凍性、抗?jié)B性、力學(xué)性能、疲勞壽命這四個主要指標(biāo)上均較基準(zhǔn)混凝土有明顯的提高，其綜合性能是基準(zhǔn)混凝土的1．65倍，其性價比是基準(zhǔn)混凝土的1．6倍，證明了HPPC不僅具有優(yōu)良的路用性能，而且還具有較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。　　由此可見，本研究成果對提高季凍區(qū)水泥混凝土路面的建設(shè)質(zhì)量，充分利用地產(chǎn)資源，改進(jìn)本地區(qū)水泥路面混凝土的設(shè)計和施工技術(shù)，推動水泥路面在季凍區(qū)的發(fā)展具有積極的意義!　　

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