【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(zhǎng)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(guó)占有相當(dāng)大的比例，從全國(guó)來看，目前水泥路面(等級(jí)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(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合季凍區(qū)的特點(diǎn)，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(diǎn)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(shí)現(xiàn)路面混凝土高性能化系統(tǒng)的技術(shù)方法，對(duì)配制的高性能路面混凝土(簡(jiǎn)稱HPPC)各項(xiàng)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(duì)問題丌展了本地區(qū)活性摻合料的物理化學(xué)性能試驗(yàn)，并通過5種超細(xì)粉的活性對(duì)比和超細(xì)粉與水泥品種和外加劑的配伍性試驗(yàn)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(yàn)方法”選擇粗集料級(jí)配和最優(yōu)砂率，通過正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)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(jì)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(duì)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(duì)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(duì)季凍區(qū)氣候特點(diǎn)，自行設(shè)計(jì)了鹽凍耦合加速凍融破壞試驗(yàn)方法，試驗(yàn)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(shí)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(huì)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(cè)孔法和x一射線衍射(xlmA)、差熱(DTA)分析試驗(yàn)，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(jí)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(yàn)路，試驗(yàn)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(diǎn)，后期取芯試驗(yàn)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(duì)比路段。　　最后，通過對(duì)HPPC的綜合性能及性價(jià)比的評(píng)價(jià)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(gè)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(jià)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(huì)效益?！　∮纱丝梢?，本研究成果對(duì)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(jì)和施工技術(shù)，推動(dòng)水泥路面在季凍區(qū)的發(fā)展具有積極的意義!　　

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