聚丙烯纤维水泥浆板底灌浆材料性能研究

摘要

论文以“广东清连高速公路水泥混凝土路面养护材料及技术研究”项目为依托，针对其采用的普通水泥浆灌浆材料，提出了采用具有阻裂、增韧作用的聚丙烯纤维水泥浆的研究思路。从施工性入手，对其进行了流动性和坍落直径测试，给出不同纤维长度下的最大体积掺量，通过早期强度、冲击等实验首先优选出最佳纤维长度，而后对其不同纤维体积掺量下的常规强度、收缩、韧性、抗裂等方面进行了系统研究，优选出最佳配合比。论文主要研究内容和成果如下:
　　根据施工性的流动度、坍落直径要求，确定不同纤维长度下的最大体积掺量，在最大掺量范围内，选用几个不同的掺量，在同掺量下对强度、冲击性能等进行了实验，优选纤维最佳长度为9mm，根据不泌水要求，微调水灰比，确定纤维最大体积掺量为0.4％。
　　在确定9mm为纤维最佳长度后，研究了纤维不同体积掺量对水泥浆灌浆材料流动性、坍落直径的影响，随着纤维体积掺量增加，其流动时间变长，坍落直径变小;抗塑性收缩开裂性能随着纤维体积掺量的增加而不断提高，开裂面积减少56％～89％;聚丙烯纤维的掺入有效地改善了水泥净浆的抗干燥收缩能力，在纤维体积掺量为0.4％时，抗收缩效果最好，28d比普通水泥净浆试件收缩率降低了48.2％。
　　聚丙烯纤维的掺入提高了浆体的抗折强度，以试样28d的抗折强度作为考察对象，在0.4％的体积掺量下，抗折强度提高幅度最大，为14.1％;在基体水泥净浆中掺入聚丙烯纤维，总体上抗压强度都有不同程度的提高，而仅在个别龄期某一掺量下抗压强度略有降低
　　采用ASTM C1018方法评价其弯曲、压缩韧性，结果表明:聚丙烯纤维能够增强水泥净浆的韧性。掺入体积掺量0.1％～0.4％的聚丙烯纤维时，弯曲韧性指数I5、I10比普通水泥净浆分别提高了28％～123％、61％～267％。;压缩韧性指数I5、I10分别是普通水泥净浆的1.15～1.66倍、1.24～2.03倍;聚丙烯纤维的掺入显著改善了水泥净浆的抗冲击性能。在同等龄期的条件下，聚丙烯纤维掺入0.4％体积掺量的水泥浆，其抗冲击性能要明显优于其他纤维体积掺量;聚丙烯纤维的掺入，对水泥净浆断裂韧性的改善效果明显，随着纤维体积掺量的增加，提高幅度先增大后减小。
　　根据实验情况，选出聚丙烯纤维的最佳体积掺量为0.4％。
　　通过电镜扫描分析得知，聚丙烯纤维的加入，加速了水泥水化进程，纤维表面变得粗糙，表面被水化物包裹，表明聚丙烯纤维与周边结构形成有效粘结。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 我国公路水泥混凝土路面脱空病害

1．2 板底脱空灌浆技术研究进展

1．3 研究思路的提出

1．4 本文研究内容

1．5 论文研究技术路线

第二章 水泥混凝土路面板底脱空机理及危害

2．1 水泥混凝土路面板底脱空机理

2．2 影响水泥混凝土路面板底脱空的因素

2．3 水泥混凝土路面板底脱空对路面的危害

2．4 本章小结

第三章 聚丙烯纤维水泥浆配合比设计及施工性

3．1 实验原材料

3．2 板底灌浆材料基本要求

3．3 板底灌浆材料配合比设计

3．3．1 纤维长度的选择

3．3．2 初始配合比

3．4 施工性

3．4．1 流动度试验

3．4．2 坍落直径试验

3．4．3 流动度和坍落直径的关系

3．5 本章小结

第四章 聚丙烯纤维水泥浆的性能研究

4．1 抗折性能

4．1．1 实验概况

4．1．2 实验结果及分析

4．2 抗压性能

4．2．1 实验概况

4．2．2 实验结果及分析

4．2．3 抗压试件破坏形态

4．3 弹性模量

4．4 抗塑性收缩开裂性能

4．5 抗干燥收缩性能

4．6 弯曲韧性性能

4．6．1 ASTM C1018弯曲韧性评价方法简介

4．6．2 试验概况

4．6．3 试验结果及分析

4．7 压缩韧性试验

4．7．1 试验概况

4．7．2 试验结果及分析

4．8 冲击韧性试验

4．8．1 摆锤冲击试验方法

4．8．2 试验概况

4．8．3 试验结果及分析

4．9 断裂韧性试验

4．9．1 断裂韧性测试原理

4．9．2 试验概况

4．9．3 试验结果及分析

4．10 本章小结

第五章 微观形貌

5．1 试样制备及取样

5．2 聚丙烯纤维水泥浆水化过程的微观形貌演变

5．2．1 1d龄期微观形貌

5．2．2 3d龄期微观形貌

5．2．3 7d龄期微观形貌

5．2．4 14d龄期微观形貌

5．2．5 28d龄期微观形貌

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果