半刚性基层快速修补材料研究

摘要

近年来在高等级公路上多采用半刚性基层(主要为二灰碎石和水泥稳定碎石或沙砾)，这种结构层具有一定良好的性能。但其强度形成需要足够长的时间。所以本课题致力于研制出一种特殊的半刚性材料，在很短的时间内就达到开放交通的要求。 免振捣自密实水泥混凝土因其简单的施工工艺和良好的力学性能正受到国内外众多学者的关注和深入研究，本课题在高流动性混凝土的基础上，分析混凝土刚度高的原因，寻找出降低刚度的合理微观结构，最后通过大量的试验和数据来证明高流动超早强乳化沥青水泥混凝土用作基层快速修补优越性。 为了满足高流动性、超早强的要求，课题通过优化配置途径和大量试验研制了修补材料的配比。通过水泥净浆试验比较选择了萘系高效早强减水剂；在混凝土中掺加一定量的外掺料来取代水泥，降低单位造价，增加和易性并提高其后期强度；粗集料裹覆适量的乳化沥青来降低混凝土的刚度，得到乳化沥青作为粗集料的第一结合料、水泥砂浆作为第二结合料的乳化沥青水泥混凝土，使之满足规范对半刚性基层材料强度和刚度要求。并对其抗压、抗折、新老界面粘结强度及抗冻性等进行了实验研究。考虑到修补材料中水泥掺量较大，单位造价高，在课题的后部研究进一步降低水泥掺量的修补材料的性能，并推荐出一种不掺沥青就可满足要求的修补材料。 在室内试验的基础上，进行了破损基层的工程修补试验，对修补效果进行了检测，并结合原材料成本及修补效益对修补混凝土进行了技术经济分析。 本研究最终推荐出两种配比供道路养护部门选择。 高流动超早强乳化沥青水泥混凝土在国内外尚未曾发现有关研究的报道，应属首次，其单位造价较高，但其增加的费用完全可以由减少的劳动力工时与所耗的环境保护治理费来补偿，仍可适用于基层破损的小型修补。本课题仅初步研究了乳化沥青水泥混凝土的几项路用性能，由于时间和个人的一些不足，尚有很多不足和许多内在机理需要深入探讨。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1-1问题的提出

1-1-1大量公路进入养护维修期的原因分析

1-1-2基层修补应具备的路用性能

§1-2国内外公路养护发展现状

1-2-1国外公路养护发展现状

1-2-2国内公路养护发展现状

§1-3课题意义及研究内容

1-3-1课题意义

1-3-2主要研究内容简介

1-3-3技术路线

第二章半刚性基层快速修补材料配制的研究

§2-1高流动性早强乳化沥青水泥混凝土配制途径

2-1-1当前配制途径简述

§2-2修补材料选材要求

2-2-1配制高流动性混凝土的性能要求

2-2-2原材料选择

§2-3外加剂的选择和性能试验

2-3-1我国减水剂应用现状及减水机理

2-3-2水泥净浆扩展度试验

2-3-3膨胀剂的选择

§2-4外掺料和外加剂的相容性试验

2-4-1掺合料的含义及分类

2-4-2掺合料的作用机理

2-4-3外加剂和外掺料的相容性试验

§2-5胶结材料与集料的选择

2-5-1试验用水泥性能检测

2-5-2乳化沥青

2-5-3粗集料

2-5-4试验用砂

第三章高流动性快速修补材料研究

§3-1高流动性混凝土的配制

3-1-1配合比设计

3-1-2影响混凝土工作性的因素

§3-2乳化沥青-水泥混凝土的配制及其强度发展规律

3-2-1乳化沥青-水泥混凝土的配制

3-2-2乳化沥青-水泥混凝土强度发展规律

3-2-3乳化沥青-水泥混凝土的脆性

3-2-4本节小结

§3-3粘结性能试验

3-3-1试验设计与实施

3-3-2粘结强度试验分析

§3-4耐久性能试验

§3-5本章小结

3-5-1路用性能的适用性

3-5-2小结

第四章较低水泥掺量的快速修补材料的研制

§4-1试验用原材料

4-1-1试验用水泥性能检测

4-1-2试验用碎石

4-1-3试验用砂

4-1-4试验用水

§4-2室内试验方案设计

4-2-1.正交试验因素、水平的确定

4-2-2.试验项目及试验方法

§4-3强度试验结果分析

4-3-1抗压强度试验结果及分析

4-3-2劈裂强度试验结果及分析

§4-4刚度试验结果分析

4-4-1刚度试验结果分析

§4-5本章小结

第五章半刚性基层快速修补材料的机理分析

§5-1水泥-乳化沥青混凝土强度机理分析

5-1-1水泥混凝土刚度高的原因和改进途径分析

5-1-2乳化沥青水泥混凝土的试验验证

5-1-3强度机理

§5-2水泥混凝土强度机理分析

5-2-1水泥混凝土的结构模型

5-2-2水泥石-粗集料界面粘结

第六章工程实践及技术经济分析研究

§6-1工程应用研究

6-1-1路面破坏情况分析

6-1-2修补工艺

6-1-3修补效果评价

§6-2技术经济分析

第七章结论与展望

§7-1结论

§7-2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果