水泥混凝土路面快速修补用聚合物改性水泥基材料的研究

摘要

水泥混凝土路面因具有强度高、承载能力强、耐久性好等优点，在各级公路中被广泛采用，但由于施工不当、超载等原因，水泥混凝土路面出现了严重受损，妨碍了正常的交通通行。传统的水泥基修补材料一方面因养生期长，严重影响了开放交通的时间;另一方面则因粘结强度低、耐久性差，导致修补后的水泥混凝土路面短时间就遭到破坏。本文通过碱激发矿渣水泥、P.O和R-SAC复配两条技术路线，研究了超早强基体性能，并采用聚合物乳液进一步改性，研制出了早强性能突出、粘结性能优良、凝结时间适中的水泥混凝土路面快速修补材料，并对早强基体的水化及聚合物改性的机理进行了探索，对快速修补材料的工程应用性能进行了一系列测试。研究结果表明:
　　1、碱激发矿渣水泥砂浆早期强度高，能满足6h开放交通的要求，但是由于碱激发胶凝体系碱性过强，聚合物发生严重破乳，不适合应用于聚合物改性;P.O和R-SAC复配水泥砂浆早期强度相对更高，更能满足6h开放交通的要求，且聚合物乳液在复配胶凝体系中，性能稳定，适合应用于聚合物改性。
　　2、不同减水剂对P.O和R-SAC复配胶凝体系的流动度、流动度经时损失、早期强度有显著影响，其中奈系减水剂FDN最为理想。
　　3、P.O和R-SAC不同的复配比例对复配水泥砂浆早期强度、凝结时间的影响显著，当P.O和R-SAC的复配比例为60％∶40％时，复配水泥砂浆的6h力学强度最高，而且后期力学强度稳定发展，凝结时间适中，配伍性能较好。聚合物乳液的加入延长了复配水泥砂浆的可操作时间，提升了早期和后期的抗折强度及粘结强度，大大提升了复配水泥砂浆的折压比。
　　4、XRD和SEM微观测试结果表明，复配胶凝体系6h就生成了大量的针状钙矾石和C-S-H/AH3凝胶，而且随着龄期的延长，钙矾石稳定、凝胶体增多，因此不仅早期强度显著，而且后期强度稳定发展;聚合物乳液的加入有利于消除水泥浆体的微裂纹，起到填充微孔缺陷的作用，但并没有产生新的水化产物。
　　5、对优选快速修补砂浆的性能测试表明:快速修补水泥砂浆收缩小、耐磨性能好，均优于普通硅酸盐水泥砂浆;不同的养护条件对其力学性能影响较大。配制的早强混凝土早期强度高，能满足6h开放交通的要求。综合研究表明:其能满足水泥混凝土路面快速修补的要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 问题的提出及意义

1．2 国内外路面修补材料的研究现状

1．3 聚合物在改性水泥砂浆中的应用现状及作用机理

1．3．1 应用现状

1．3．2 作用机理

1．4 快速修补材料的性能要求

1．4．1 修补材料的本体强度

1．4．2 新老材料的粘结强度

1．4．3 修补材料的凝结时间

1．4．4 修补材料的收缩性

1．4．5 修补材料的耐磨性

1．5 本文研究的目的与研究内容

第2章 试验原材料和试验方法

2．1 原材料及其基本性能

2．1．1 水泥

2．1．2 高效减水剂

2．1．3 碱激发剂

2．1．4 矿渣

2．1．5 聚合物乳液

2．1．6 砂

2．1．7 消泡剂

2．1．8 水

2．2 试件制备及养护条件

2．2．1 试件制备

2．2．2 试件养护条件

2．3 试验方法

2．3．1 水泥的凝结时间测定

2．3．2 新拌砂浆流动度试验

2．3．3 新拌砂浆密度测定及其含气量的计算

2．3．4 砂浆的强度试验

2．3．5 砂浆的收缩试验

2．3．6 砂浆的耐磨试验

2．3．7 扫描电镜试验

2．3．8 X-射线衍射试验

2．3．9 混凝土力学性能试验

第3章 早强基体的性能研究

3．1 基体早强的技术手段

3．2 碱激发矿渣胶凝材料早强基体

3．2．1 水玻璃模数的选择

3．2．2 胶砂比的选择

3．2．3 碱掺量的选择

3．3 P．O和R-SAC复配早强基体

3．3．1 胶砂比的选择

3．3．2 减水剂的选择

3．3．3 P．O和R-SAC复配比例的选择

3．4 早强基体与改性聚合物的适应性

3．4．1 碱激发矿渣早强基体与改性聚合物的适应性

3．4．2 复配早强基体与改性聚合物的适应性

3．5 本章小结

第4章 聚合物改性复配水泥砂浆性能的研究

4．1 聚合物改性水泥砂浆的新拌性能

4．1．1 聚合物对水泥砂浆含气量的影响

4．1．2 聚合物对水泥砂浆水灰比的影响

4．1．3 聚合物对水泥净浆凝结时间的影响

4．2 聚合物改性复配水泥砂浆的力学性能

4．2．1 聚合物对水泥砂浆抗折抗压强度的影响

4．2．2 聚合物对水泥砂浆折压比的影响

4．2．3 聚合物对水泥砂浆粘接强度的影响

4．3 本章小结

第5章 复配水泥水化及聚合物改性的机理分析

5．1 复配水泥水化机理分析

5．1．1 XRD测试

5．1．2 SEM测试

5．2 聚合物改性机理分析

5．2．1 XRD测试

5．2．2 SEM测试

5．3 本章小结

第6章 快速修补材料的工程应用

6．1 快速修补砂浆的最佳配比选择

6．2 快速修补砂浆的收缩性能

6．3 快速修补砂浆的耐磨性能

6．4 养护条件对快速修补砂浆性能的影响

6．4．1 养护湿度对快速修补砂浆性能的影响

6．4．2 养护温度对快速修补砂浆性能的影响

6．5 超早强混凝土的配制

6．6 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A (攻读学位期间所发表的学术论文)