[博士]水泥混凝土路面裂縫修補材料研究

內容簡介

　　[博士]水泥混凝土路面裂縫修補材料研究　　學科專業(yè)：道路與鐵路工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：長安大學　　學位年度：2004　　水泥混凝土路面因強度高、耐久性優(yōu)良、水泥來源廣而在全國范圍內得到迅速發(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，對于早期微裂縫，公路養(yǎng)護部門多采用瀝青及環(huán)氧栩旨等有機材料及時進行修補，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、造價高、不利于環(huán)保等缺陷。針對這種現(xiàn)狀，本文選擇超細及普通水泥作為裂縫修補的基質材料，并摻加具有柔性和雙組分防水及粘結性能的聚合物乳液5400及苯乙烯I丙烯酸脂類共聚物8161進行改性，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)濟環(huán)保的水泥混凝土路面早期微縫修補材料?！　? 論文首先系統(tǒng)分析了我國水泥混凝土路面設計、施工及養(yǎng)護現(xiàn)狀，認為路面破壞過程和開裂機理是一個非常復雜的問題，路面開裂是多種因素綜合作用的結果，它不僅涉及到混凝土材料、路面設計理論和方法，還與交通荷載及溫度應力的計算理論和方法以及其他相關學科有關?！　? 結合路面裂縫的特殊性質及材料市場供應狀況，對裂縫修補的基質材料及改性材料進行了篩選，設計了科學的試驗研究方案。論文深人研究了聚合物改性水泥的流動性、可灌性、穩(wěn)定性、填充飽滿性等流變性質，一以粘度、凝結時間和可灌性為工作性控制目標，優(yōu)化了改性水泥類路面微裂縫修補材料配合比設計。論文還從聚合物改性水泥的水化過程、凝結硬化、抗折及抗壓強度、收縮變形等方面研究了修補材料的力學特性及路用性能，并對其影響因素進行了研究探討。結果顯示，聚合物乳液S400及8161的加人使水泥水化放熱及凝結硬化過程發(fā)生了變化，抗折強度大幅度提高，柔韌性及收縮變形性質都得到了改善?！　? 裂縫修補材料與舊棍凝土的界面粘結性能優(yōu)劣關系到修補成功與否，論文圍繞粘結性試驗方法及評價指標展開研究，并模擬路面實際受力狀況設計了彎拉粘結強度和拉伸剪切粘結強度試驗方法，提出了評價指標。試驗結果表明:超細水泥中加人S4f?0，其彎拉粘結強度較未改性水泥提高20%以上，8161改性提高可達36%;改性普通水泥提高幅度可達3d% o　　論文在深人分析路面微裂縫修補材料耐久性含義的基礎上，重點研究其抗?jié)B、抗腐蝕及耐磨性。試驗中選用了鹽酸、硫酸和冰醋酸溶液作為腐蝕性介質，以浸泡后的抗壓強度損失率做為耐腐蝕性指標。試驗結果顯示，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。磨性試驗表明，當聚灰比P/C>15%，耐磨耗性能改善效果非常顯著。聚合物顆粒細小可充填水泥漿體內部的孔隙，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)代物相分析技術研究5400及8161改性超細及普通水泥的水化過程、水化產物、水化機理、硬化漿體的亞微觀形貌及孔結構。研究結果顯示，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物，形成不完全連續(xù)的、填充密實的空間網(wǎng)架結構，使得材料結構明顯細化，水化產物取向性減小，結構更加致密。　　論文首次對聚合物乳液改性超細水泥的孔隙率、孔特征及孔結構進行了系統(tǒng)研究，深入分析了孔級配隨聚合物摻量及養(yǎng)護齡期的變化規(guī)律，揭示了聚合物改性水泥材料組成、結構與宏觀技術性能之間的內在聯(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)理論和加和排序評價兩種方法對聚合物改性材料進行多指標綜合性能評價，計算分析了經(jīng)濟性，確定了各類材料的適用條件及范圍，優(yōu)選出性能優(yōu)異的修補材料，通過某高速公路水泥路面微裂縫修補檢驗，效果良好。

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