掺聚丙烯纤维的水泥混凝土路面薄层快速修补材料性能研究

摘要

近年来我国水泥混凝土路面破损日益严重，导致路面的修补工作量剧增，其抗冲击能力弱、耐磨性和承载能力差是破损的重要因素。鉴于此，本文通过掺聚丙烯纤维配制水泥混凝土路面薄层快速修补材料，来提高修补混凝土的使用性能，主要研究内容与结论如下： 1、对薄层快速修补胶凝材料的配伍进行了深入研究，研究结果表明：当普通硅酸盐水泥与SAC、UFA以合适比例复配，胶砂比为1：1时，砂浆凝结时间、工作性能均能较好地满足现场施工要求。其2h抗折、抗压强度分别达到了4.1MPa、16.9MPa，能够满足2h开放交通的要求（抗折强度3.15MPa，抗压强度12.0MPa），1d抗折强度为7.4MPa，完全达到设计强度（4.5MPa）的要求，且后期强度稳步增加，28d抗折、抗压强度达到了16.2MPa、64.7MPa。掺入3％SF时，其28d抗压强度达到75.4MPa。 2、在优化胶凝材料配伍的基础上，系统研究了砂率、复合胶凝材料配伍、聚丙烯纤维掺量等因素对薄层快速修补混凝土力学性能的影响，并优选出适宜的混凝土配比。试验结果表明：选用配伍合理的胶凝材料和适宜的水胶比、砂率、聚丙烯纤维掺量配制的薄层快速修补混凝土4h抗折、抗压强度达到了4.7MPa、18.4MPa，满足4h开放交通的要求，1d抗折强度达到设计强度的。后期强度稳步增加，90d抗折、抗压强度达到了16.4MPa、85.0MPa。掺加5％SF时，其90d抗压强度达到85.8MPa。 3、新老混凝土的粘结强度随着龄期的增加而增长。双掺聚丙烯纤维（0.9kg/m3）和硅灰（5％），界面的粘结强度最大，28d粘结强度达到了4.0MPa，比未掺试件强度增长了25％。 4、开展了掺聚丙烯纤维配制的薄层快速修补混凝土耐磨性能研究，探讨了砂率、复合胶凝材料配伍、聚丙烯纤维掺量等因素对薄层快速修补混凝土耐磨性能的影响。当选用配伍合理的胶凝材料和适宜的砂率、聚丙烯纤维掺量时，配制的薄层快速修补混凝土具有较好的早期耐磨性能。1d磨损量最小仅为3.224kg/㎡，小于行业标准《水泥胶砂耐磨性试验方法》（JC/T421-2004）规定的最大磨损率3.600kg/㎡。 5、通过掺入适量的聚丙烯纤维可以大幅度提高混凝土的抗冲击性能。当聚丙烯纤维掺量为0.9kg/m3，混凝土抗冲击性能最好。4h、1d混凝土的破坏冲击韧性较未掺纤维的试件分别提高了1.6倍、1.7倍，初裂到破坏阶段所吸收的能量较未掺纤维试件分别提高了83％、100％。 6、利用多元回归分析，对薄层快速修补混凝土的耐磨性能进行预测，除个别实测磨损量与模拟磨损量的相对误差较大外，其它的相对误差均较小，表明该模型预测精度良好，可用于薄层快速修补混凝土耐磨性能的预测。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1问题的提出

1.2国内外聚丙烯纤维混凝土的研究现状及应用

1.2.1国外研究现状及应用

1.2.2国内研究现状及应用

1.3国内外薄层快速修补材料的研究现状及应用

1.3.1国外水泥混凝土路面薄层快速修补材料的研究现状及应用

1.3.2国内水泥混凝土路面薄层快速修补材料的研究现状及应用

1.4本文研究的主要内容

第二章 原材料及试验方法

2.1原材料的特点与要求

2.1.1水泥

2.1.2低碱度硫铝酸盐水泥

2.1.3粉煤灰

2.1.4硅粉

2.1.5粗骨料

2.1.6细集料

2.1.7外加剂的选用

2.1.8纤维选用

2.2试验方法

2.2.1原材料试验方法

2.2.2混凝土力学性能试验方法

2.2.3混凝土耐磨性能试验方法

2.2.4混凝土抗冲击性能的试验方法

第三章 水泥混凝土路面薄层快速修补复合胶凝材料的配制研究

3.1胶砂比的确定

3.2 SAC适宜掺量范围的确定

3.2.1不同SAC掺量对复合胶凝材料凝结时间的影响规律研究

3.2.2不同SAC掺量对复合胶凝材料强度的影响规律研究

3.3矿物掺合料对复合胶凝材料强度影响规律研究

3.3.1 UFA对复合胶凝材料强度的影响规律研究

3.3.2双掺UFA和SF对复合胶凝材料强度的影响规律研究

3.4小结

第四章 掺聚丙烯纤维的快硬高早强混凝土力学性能、新老混凝土的粘结性能研究

4.1薄层修补材料的性能要求

4.1.1早期强度

4.1.2粘结强度

4.1.3抗冲击性

4.1.4耐磨性

4.1.5修补厚度

4.2掺聚丙烯纤维快硬高早强混凝土的配制技术

4.3掺聚丙烯纤维快硬高早强混凝土的配制研究

4.3.1试探性实验

4.3.1砂率对混凝土抗折、抗压强度的影响研究

4.3.2复合凝胶料配伍对混凝土抗折、抗压强度的影响研究

4.3.3聚丙烯纤维掺量对混凝土抗折、抗压强度的影响研究

4.3.4粘结强度的研究

4.4小结

第五章 掺聚丙烯纤维的薄层快速修补混凝土耐磨性、抗冲击性能研究

5.1耐磨性的评价标准

5.1.1按磨耗深度

5.1.2按磨耗长度或体积

5.1.3按质量损失

5.2抗冲击性的评价标准

5.2.1摆锤式冲击试验

5.2.2弯曲冲击试验法

5.2.3模拟打桩的冲击试验方法

5.2.4 ACI 544冲击试验方法

5.3耐磨性试验结果及分析

5.3.1砂率对耐磨性的影响

5.3.2复合胶凝材料配伍对耐磨性的影响

5.3.3聚丙烯纤维掺量对耐磨性的影响

5.4抗冲击试验结果及分析

5.5小结

第六章 薄层快速修补混凝土耐磨性能的多元回归预测

6.1多元回归

6.1.1多元线性回归模型

6.1.2回归的检验及方差分析

6.2多元回归模型的建立

6.2.1讨论水胶比与磨损量的关系

6.2.2讨论砂率与磨损量的关系

6.2.3讨论聚丙烯纤维掺量与磨损量的关系

6.2.4建立多元回归模型

6.3回归分析结论

6.4小结

第七章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参与科研及发表论文情况