高抗折强度路面混凝土材料组成与路用性能研究

摘要

随着我国国民经济和公路运输事业的告诉发展，公路运输出现了“重载、大流量和渠化交通”的特点，重型货车及超载车辆急剧上升，引起实际累计标准轴次的急剧增加。 从目前的使用状况看，普通混凝土路面很难满足重载交通的需要，导致路面早期破坏严重。 本文主要针对目前普通路面混凝土的不足，在其基础上研究开发了高抗折强度路面混凝土，并对其配合比设计方法、主要性能、施工技术等进行了系统研究，以适应重载交通的需要。主要内容归纳如下： (1)高抗折强度路面混凝土的配合比设计方法研究。 根据HBSPC的使用性能、应用特点，结合试验研究及相关规范，提出HBSPC用原材料的技术要求，明确了利用不同品种、不同质量的掺合料等量或超量取代混凝土中的部分水泥，是提高混凝土强度和耐久性的主要技术途径。在普通路面混凝土配合比设计方法的基础上，通过理论分析和试验研究，提出适合于HBSPC的半经验半理论的配合比设计方法。 (2)高抗折强度路面混凝土强度特性研究。 研究不同类型、不同掺量和不同龄期HBSPC的抗折强度、抗压强度和劈裂强度特性，并分析HBSPC不同强度之间的关系。研究分析了高抗折强度混凝土抗折弹性模量的特性，得出了高抗折强度路面混凝土抗折弹性模量与抗折强度的关系及规律； (3)高抗折强度路面混凝土体积稳定性研究与脆性研究。 通过系统地进行HBSPC的温度收缩和干燥收缩试验，首次全面研究了HBSPC的体积稳定性。根据研究结果，分析了HBSPC路面施工中裂缝的成因和影响因素，提出了相应的防治措施。研究HBSPC的脆性特征，并分析了HBSPC脆性的影响因素和低脆性的实现途径。 (4)高抗折强度路面混凝土耐久性研究。 根据疲劳试验研究了HBSPC的疲劳特性和疲劳规律，并通过大量的耐磨性、抗冻性试验，系统研究了其耐久性，并与普通路面混凝土耐久性进行了对比分析。 (5)高抗折强度路面混凝土的组成、结构及其与性能的关系研究。 深入研究了不同类型高抗折强度路面混凝土的微观结构、界面特征及宏观行为，通过对比分析揭示了结构-性能之间的关系。 (6)高抗折强度混凝土路面施工关键技术 结合试验路工程，认真总结了试验路施工从基层检测修整到新修路面养护整个高抗折路面施工过程中的问题和经验，提出适合华北地区的高抗折强度混凝土路面的施工关键技术；总结了试验路检测结果，为今后高抗折强度路面混凝土进一步研究提供了参考资料。 (7)高抗折强度混凝土路面结构设计与寿命分析 研究重载高抗折强度水泥混凝土路面结构组合设计方法和运用重载水泥混凝土路面轴载计算方法对高抗折强度水泥混凝土路面进行寿命分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1问题的提出及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究内容和研究方法

1.3.1主要研究内容

1.3.2研究方法

第二章高抗折强度路面混凝土配合比设计方法研究

2.1高抗折强度路面混凝土原材料

2.1.1一般原材料

2.1.2掺合料

2.2 HBSPC的配制目标

2.2.1高抗折强度

2.2.2工作性

2.2.3耐久性

2.2.4经济性

2.3 HBSPC配合比设计方法

2.3.1试配抗折强度

2.3.2水灰(胶)比计算和确定

2.3.3砂率

2.3.4单位用水量

2.3.5单位水泥用量

2.3.6砂石料用量

2.3.7掺合料用量

2.3.8确定实验室配合比

2.4本章小结

第三章高抗折强度路面混凝土强度特性研究

3.1 HBSPC强度试验

3.1.1设计强度

3.1.2试验方法和依据

3.2粉煤灰HBSPC强度特性研究

3.3矿渣HBSPC强度特性研究

3.4沸石粉HBSPC强度特性研究

3.5硅粉HBSPC强度特性研究

3.6纤维网HBSPC强度特性研究

3.7聚合物HBSPC强度特性研究

3.8不同HBSPC强度特性对比研究

3.9 HBSPC抗折弹性模量研究

3.9.1抗折弹性模量

3.9.2结果分析

3.10本章小结

第四章高抗折强度路面混凝土体积稳定性与脆性研究

4.1 HBSPC干燥收缩特性研究

4.1.1 HBSPC干燥收缩试验

4.1.2结果分析

4.2 HBSPC温度收缩特性研究

4.2.1 HBSPC温度收缩试验

4.2.2结果分析

4.3 HBSPC路面施工中裂缝成因与防止

4.3.1裂缝产生原因

4.3.2裂缝防止方法

4.4 HBSPC脆性研究

4.4.1 HBSPC脆性破坏机理分析

4.4.2 HBSPC脆性指标分析

4.4.3 HBSPC脆性主要影响因素和低脆性实现途径

4.5本章小结

第五章高抗折强度路面混凝土耐久性研究

5.1 HBSPC耐磨性能研究

5.1.1 HBSPC耐磨性试验

5.1.2结果分析

5.2 HBSPC抗冻性能研究

5.2.1 HBSPC抗冻性试验

5.2.2结果分析

5.3 HBSPC疲劳特性研究

5.3.1概述

5.3.2疲劳试验

5.3.3 HBSPC疲劳性能分析

5.3.4 HBSPC疲劳破坏机理分析

5.4本章小结

第六章高抗折强度路面混凝土组成、结构与性能的关系

6.1 HBSPC水泥石微结构

6.2 HBSPC界面结构和性质

6.2.1单掺高效减水剂HBSPC界面结构和性质

6.2.2粉煤灰HBSPC界面结构和性质

6.2.3矿渣HBSPC界面结构和性质

6.2.4沸石粉HBSPC界面结构和性质

6.2.5硅粉HBSPC界面结构和性质

6.2.6纤维网HBSPC界面结构和性质

6.2.7聚合物HBSPC界面结构和性质

6.3本章小结

第七章HBSPC路面结构设计与寿命分析

7.1重载HBSPC路面结构设计研究

7.1.1《公路水泥混凝土路面设计规范》轴载计算方法

7.1.2公路重载水泥混凝土路面特点

7.1.3重载水泥混凝土路面荷载图式

7.1.4设计标准

7.1.5设计参数

7.1.6重载水泥混凝土路面设计流程与算例

7.2 HBSPC寿命分析

7.2.1河北省主要干线公路轴载调查

7.2.2设计参数及方案对比

7.2.3不同HBSPC路面类型寿命分析

7.3本章小结

第八章实体工程及HBSPC路面施工关键技术

8.1 HBSPC实体工程

8.1.1试验路依托工程简介

8.1.2试验路方案

8.2 HBSPC施工关键技术

8.2.1施工工艺

8.2.2施工关键技术及常见问题处理

8.3试验路检测

8.4本章小结

第九章结论与展望

9.1主要结论

9.2主要创新点

9.3进一步研究建议

参考文献

攻读博士期间取得的研究成果

致 谢