氯氧镁水泥道路混凝土材料组成设计与应用关键技术

摘要

我国西部地区气候干旱寒冷、日温差大、低温时间长、水分蒸发快，恶劣的气候条件制约着水泥混凝土的水化进程和初期强度形成，并且易导致其发生开裂、冻害等现象。与普通硅酸盐水泥不同，氯氧镁水泥是利用水合氯氧镁离子在一定条件下发生缩合反应形成的一种气硬性凝结材料，具有凝结硬化快、早期强度高、易养护、耐久性好等优点。同时随着西部地区盐湖资源的蓬勃开发，大量副产物老卤（氯化镁）工业废弃物的大量堆积，严重污染了周边环境。鉴于此，对氯氧镁水泥道路混凝土材料组成设计与应用关键技术进行系统研究，攻克氯氧镁水泥在道路工程应用中的技术问题。
　　基于氯氧镁水泥水化作用机理和晶体相变转变理论，对其基本组成材料进行优化筛选，确定氯氧镁水泥合理组成，并提出氯氧镁水泥力学特性与耐水性指标要求；开发4种系列复合氯氧镁水泥（粉煤灰氯氧镁水泥、石粉氯氧镁水泥、白云石粉镁水泥和抗水镁水泥），研究掺合料对氯氧镁水泥性能的影响，确定合理的掺加方法、掺量及指标要求；提出了低温环境适应性试验方法，评价了氯氧镁水泥低温适应性。
　　针对青海等地区的气候特点，重点研究氯氧镁水泥替代普通硅酸盐水泥后道路混凝土关键参数对混凝土工作性能和力学特性的影响，确定氯氧镁水泥混凝土关键参数的合理取值范围；针对氯氧镁水泥混凝土强度高、易开裂等问题，采用纤维增强技术手段，对氯氧镁水泥混凝土进行了增强增韧设计；基于现有的外加剂不能满足氯氧镁水泥混凝土施工的需求，采用分子结构设计技术，研发出适用于氯氧镁水泥的缓凝型聚羧酸减水剂；借鉴普通水泥混凝土设计流程框架，基于工作特性、力学特性及耐水性指标要求，提出了氯氧镁水泥混凝土材料技术要求及组成设计方法，并对氯氧镁水泥路用性能进行了系统研究。
　　根据氯氧镁水泥混凝土耐水性分析结论，对青海省潮湿系数分布状况进行调研，划分了全省气候分区，提出氯氧镁水泥混凝土在青海省各气候分区的耐水性指标要求；基于氯氧镁水泥混凝土材料组成特点，结合普通水泥混凝土的制备工艺，提出氯氧镁水泥混凝土制备新技术；结合现场示范性工程实践，确定以工艺流程、时间控制及混凝土材料缓凝措施共用的技术措施，结合已有普通水泥混凝土施工流程优化，最终形成了氯氧镁水泥混凝土路面工程与涵洞工程的施工工艺，对竣工通车2年来的使用效果进行了跟踪评价，并采用性价比评价方法评价了其经济效益。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 存在问题

1.4 主要研究内容与技术路线

第二章 氯氧镁水泥材料组成与设计优化

2.1 原材料技术要求及氯氧镁水泥基本组成优化

2.2 复合氯氧镁水泥开发

2.3 青海省低温环境适应性

2.4 氯氧镁水泥的早期水化行为

2.5 本章小结

第三章 氯氧镁水泥道路混凝土材料组成关键参数研究

3.1 氯氧镁水泥道路混凝土性能影响因素分析

3.2 氯氧镁水泥道路混凝土增强增韧设计

3.3 本章小结

第四章 氯氧镁水泥聚羧酸减水剂分子结构设计与性能

4.1 聚羧酸减水剂合成工艺

4.2 聚羧酸系减水剂的分子设计与合成

4.3 聚羧酸系减水剂掺量的确定

4.4 缓凝组分对氯氧镁水泥性能的影响

4.5 现有聚羧酸减水剂性能对比分析

4.6 氯氧镁水泥聚羧酸减水剂表征

4.7 氯氧镁水泥聚羧酸减水剂性能评价

4.8 本章小结

第五章 氯氧镁水泥混凝土材料要求及组成设计方法

5.1 氯氧镁水泥混凝土原材料技术要求

5.2 氯氧镁水泥混凝土配合比设计

5.3 氯氧镁水泥混凝土材料组成设计实例

5.4 氯氧镁水泥混凝土路用性能研究

5.5 本章小结

第六章 氯氧镁水泥混凝土路面与涵洞施工关键技术

6.1 青海省气候分区及氯氧镁水泥混凝土耐水性要求

6.2 氯氧镁水泥混凝土制备技术

6.3 氯氧镁水泥混凝土路面施工技术

6.4 氯氧镁水泥混凝土涵洞施工技术

6.5 经济与环境效益分析

6.6 本章小结

第七章 主要结论及创新点

7.1 主要结论

7.2 创新点

7.3 研究展望

参考文献

攻读博士学位期间取得的研究成果

致谢