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【博士】季凍區(qū)高性能路面水泥混凝土路用性能研究【2005】
內(nèi)容簡介
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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