水泥混凝土路面因強度高、耐久性?xún)?yōu)良、水泥來(lái)源廣而在全國范圍內得到迅速發(fā)展,路面里程不斷增長(cháng)。但在現代交通及自然因素作用下,路面早期病害不斷出現,其中裂縫較為普遍,對于早期微裂縫,公路養護部門(mén)多采用瀝青及環(huán)氧樹(shù)脂等有機材料及時(shí)進(jìn)行修補,這類(lèi)材料雖有粘合和封閉作用,但存在著(zhù)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。針對這種現狀,本文選擇超細及普通水泥作為裂縫修補的基質(zhì)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S400及苯乙烯/丙烯酸脂類(lèi)共聚物R161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。 論文首先系統分析了我國水泥混凝土路面設計、施工及養護現狀,認為路面破壞過(guò)程和開(kāi)裂機理是一個(gè)非常復雜的問(wèn)題,路面開(kāi)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(guān)學(xué)科有關(guān)。
結合路面裂縫的特殊性質(zhì)及材料市場(chǎng)供應狀況,對裂縫修補的基質(zhì)材料及改性材料進(jìn)行了篩選,設計了科學(xué)的試驗研究方案。論文深入研究了聚合物改性水泥的流動(dòng)性、可灌性、穩定性、填充飽滿(mǎn)性等流變性質(zhì),以粘度、凝結時(shí)間和可灌性為工作性控制目標,優(yōu)化了改性水泥類(lèi)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(guò)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(xué)特性及路用性能,并對其影響因素進(jìn)行了研究探討。結果顯示,聚合物乳液S400及R161的加入使水泥水化放熱及凝結硬化過(guò)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(zhì)都得到了改善。
裂縫修補材料與舊混凝土的界面粘結性能優(yōu)劣關(guān)系到修補成功與否,論文圍繞粘結性試驗方法及評價(jià)指標展開(kāi)研究,并模擬路面實(shí)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(jià)指標。試驗結果表明:超細水泥中加入S400,其彎拉粘結強度較未改性水泥提高20%以上,R161改性提高可達36%;改性普通水泥提高幅度可達30%。 論文在深入分析路面微裂縫修補材料耐久性含義的基礎上,重點(diǎn)研究其抗滲、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(zhì),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R161能顯著(zhù)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(lèi)、摻量、水泥品。
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