乳化沥青改性水泥砂浆在寒冷地区裂缝修补中的应用研究

摘要

水泥混凝土路面是我国路面的主要结构形式之一，在建设工程中得到了广泛的应用，作为一种非均质脆性材料，在车辆荷载以及长期自然环境作用下，混凝土结构会逐渐恶劣并出现不同程度的破坏。我国寒冷地区，冬季寒冷且漫长，气温极低加上冻融循环及除冰盐的作用，破坏形势更加严峻，裂缝是主要的破坏形式。针对寒冷地区路面破坏的特点及对修补材料的要求，本文在对混凝土路面裂缝修补材料广泛调研的基础上，采用SBR改性乳化沥青对水泥砂浆进行改性，旨在研发出适合寒冷地区混凝土路面裂缝的修补材料。
　　研究中，首先分析了混凝土路面的破坏现状及机理，然后选择水灰比、聚灰比(P/C)、减水剂掺量及成型方式作为影响混凝土路面裂缝修补材料性能的四个关键因素，分别选取三个水平，同时以砂浆的初始流动度、3天及28天压折比作为评价指标，采用正交试验设计进行直观分析，对原材料的范围进行探寻，在此基础上确定SBR改性乳化沥青砂浆的初始配合比。
　　对不同聚灰比条件下SBR改性乳化沥青砂浆的性能进行系统的试验研究，分析了SBR改性乳化沥青掺量对裂缝修补材料的工作性、力学性能、耐久性、收缩以及粘结性能的影响规律。试验结果表明:
　　①在P/C≤20％的范围内，SBR改性乳化沥青可提高砂浆流动度，当P/C=15％时改善效果最明显;流动度为275mm时可作为5mm左右裂缝的可灌性临界值。SBR改性乳化沥青对砂浆的凝结时间有滞缓作用，且随着SBR改性乳化沥青的增加滞缓效果越明显。
　　②P/C=15％～20％时，SBR改性乳化沥青可有效地改善砂浆的柔韧性，提高砂浆的变形能力;同时降低砂浆的收缩性，在P/C=15％时出现微膨胀。
　　③当P/C=10％～20％时，SBR改性乳化沥青可有效地改善砂浆的抗冻性、渗透性以及耐磨性。
　　④SBR改性乳化沥青的加入有效地改善了砂浆与旧基体材料的界面粘结性能，且在P/C=15％～20％时，SBR改性乳化沥青砂浆与基体材料的界面粘结效果最好。
　　研究采用X射线衍射及孔结构测试，分析了SBR改性乳化沥青对裂缝修补材料的影响，揭示了材料的微观结构与路用宏观性能之间的关系，最终推荐出了满足各项路用技术性能要求的水泥混凝土路面微裂缝修补材料。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究概况

1．2．1 国外混凝土裂缝修补材料研究概况

1．2．2 国内混凝土裂缝修补材料研究概况

1．2．3 乳化沥青改性水泥砂浆的研究现状

1．3 主要研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究思路

第二章 水泥混凝土路面裂缝调查及分析

2．1 混凝土路面裂缝现状调查

2．2 裂缝的开裂机理

2．3 混凝土路面裂缝的预防与处治

2．4 本章小结

第三章 原材料的比选与配合比设计

3．1 原材料性能检验

3．1．1 水泥

3．1．2 聚合物乳液

3．1．3 细集料

3．1．4 高效减水剂

3．2 配合比设计

3．2．1 正交配合比设计

3．2．2 初始配合比的确定

3．3 本章小结

第四章 SBR改性乳化沥青砂浆性能研究

4．1 新拌SBR改性乳化沥青砂浆性能研究

4．1．1 工作性

4．1．2 凝结时间

4．1．3 密度及含气量

4．2 硬化后SBR改性乳化沥青砂浆性能研究

4．2．1 力学性能

4．2．2 耐久性

4．2．3 收缩性

4．2．4 界面粘结性能

4．3 本章小结

第五章 SBR改性乳化沥青砂浆微观结构研究

5．1 X射线衍射分析(XRD)

5．2 孔结构分析

5．3 本章小结

第六章 工程应用

6．1 试验路基本情况

6．2 裂缝修补施工工艺

6．3 裂缝修补效果

第七章 结论与展望

7．1 主要结论与创新点

7．2 进一步研究展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果