水泥混凝土路面快速修补材料的研究与开发

摘要

水泥混凝土路面由于具有强度高、耐久性好等优点而在公路网中占据着重要的地位，但早期破损问题十分严重，由此造成的社会影响和经济损失不可估量。传统修补材料养生期长，严重地影响了道路的通行能力，已不能满足现代道路养护的需求。因此，新型水泥混凝土路面快速修补材料的研究与开发意义重大。 本论文设计了一种基于普通硅酸盐水泥-高铝水泥-二水石膏三元复配胶凝体系的新型混凝土路面快速修补材料，并对其胶凝材料配伍、配合比设计、改性材料种类及其添加量进行了系统的研究，研究内容与结论如下： 1.通过试验并结合前人研究成果确定了适合本快速修补材料的水灰比、胶砂比、外加剂种类及其添加量，在此基础上对胶凝材料配伍进行了深入研究。结果表明：普硅水泥、高铝水泥及二水石膏以适当比例复配，砂浆体系凝结时间、工作性能均能较好地满足快速修补的需求，胶凝体系水化后早期(6h)强度高、后期强度无倒缩，水化早期可产生微膨胀。微观分析表明：合理配伍的胶凝材料在水化早期生成了大量矾石，能满足6h快硬的需求；水化体系中未出现介稳态的晶型，水热养护条件下钙矾石也未发生晶型转变。 2.本文采用微硅粉对最优配伍胶凝体系进行了改性，系统研究了不同掺合量微硅粉对体系性能的影响，通过试验确定了其最佳掺合比例。宏观性能和微观分析结果表明：适量微硅粉改性复配胶凝体系，增加了体系密实度，降低了体系宏观缺陷，提高了胶凝体系后期水化程度。 3.本文针对修补材料施工后新老界面粘结性能差等的问题，系统研究了不同PH值、不同添加量丁苯乳液对体系的改性作用，通过试验确定了丁苯乳液添的适宜添加量及相应PH值。试验结果表明：丁苯乳液的加入改善了新老混凝土界面的粘结性能，碱性乳液改性效果依次优于中性和酸性乳液。丁苯乳液的加入降低体系早期的抗压强度。微观检测分析表明：丁苯乳液的加入有利于消除微裂纹，-填充微孔缺陷；丁苯乳液未与水化体系发生化学作用。 4.本文对优选试样进行综合性能对比，试验结果表明：J3型水泥混凝土路面快速修补材料综合性能最好，能够满足特重交通等级路面快速修补的要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外水泥混凝土路面快速修补材料的研究现状及应用

1.2.1国内水泥混凝土路面快速修补材料的研究现状及应用

1.2.2国外水泥混凝土路面快速修补材料的研究现状及应用

1.3国内外现有技术存在问题

1.4本课题技术路线及可行性分析

1.4.1本课题技术路线

1.4.2可行性分析

1.5本论文研究目的及内容

1.5.1本论文研究目的

1.5.2本论文研究内容

第二章实验原材料及实验方法

2.1实验原材料

2.2实验仪器

2.3试验方法

2.3.1宏观性能检测

2.3.2微观性能检测

2.5论论文使用的设计及分析软件

2.4本课题拟定技术路线

2.5本章小结

第三章水泥混凝土路面快速修补材料配方研究

3.1水泥外掺剂选择及添加量确定试验

3.2水灰比和胶砂比的确定

3.3矿物掺合料选择试验

3.4基础胶凝材料配伍试验

3.4.1普硅水泥-高铝水泥二元复配体系适应性试验

3.4.2普硅水泥-高铝水泥-二水石膏三元复配试验

3.5微硅粉改性基础胶凝材料试验

3.6聚合物改性试验

3.7优选试样路用性能对比试验

第四章快速修补材料微观结构及改性机理分析

4.1水化体系XRD分析

4.2扫描电镜对水化体系微观结构的检测

4.2.1凝胶体系水化初期微观形貌扫描电镜分析

4.2.2硅粉改性复配胶凝体系微观形貌扫描电镜分析

4.2.3丁苯乳液改性复配体系水化微观形貌扫描电镜分析

4.2.4修补界面微观形貌分析

4.3不同PH值丁苯乳液改性复合体系的红外光谱分析

结论与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

附 表

致谢