磷酸镁水泥无砟轨道损伤快速修复应用研究

摘要

磷酸镁水泥（MPC）是一种通过酸-碱中和反应形成胶凝作用的新型水泥基材料，具有快凝、早强、粘结强度高和良好的体积稳定性等技术特征。高速铁路无砟轨道维修工程受到复杂运营环境与荷载条件的影响，对维修材料的凝结时间控制与耐久性方面存在较高要求，而现有维修材料存在诸多缺陷难以完全满足修复要求。将磷酸镁水泥用于无砟轨道快速维修是一种极为有益的尝试，对于拓展磷酸镁水泥的工程应用和发展无砟轨道快速维修技术具有重要的意义。　　论文围绕磷酸镁水泥在高速铁路无砟轨道快速修复中应用开展以下两方面研究工作：　　（1）针对磷酸镁水泥在无砟轨道快速修复工程应用中的技术瓶颈，开展了磷酸镁水泥凝结时间控制技术研究并探究了磷酸镁水泥的耐水性改性措施。研究结果表明：原材料中磷酸盐组分的种类与含量是控制凝结时间和反应温度的主要因素，可通过调整其掺量实现磷酸镁水泥凝结时间在5-20min；掺入氧化铝可优化硬化体基体孔隙率，显著改善磷酸镁水泥耐水性。通过室内试验，所制备的磷酸镁水泥具有凝结时间可控、良好的施工性能和较高的粘结强度以及优异的体积稳定性，满足高铁无砟轨道快速修复性能需求。　　（2）基于ABAQUS有限元软件，建立了无砟轨道结构模型，采用预设修补裂缝的方法，研究分析磷酸镁水泥修复后无砟轨道的受力特性并与环氧树脂修复的无砟轨道对比分析。有限元模拟结果表明，磷酸镁水泥有效减小无砟轨道轨道板裂缝处的应力集中，具有与旧混凝土间良好的工作协同性能。裂缝宽度大于3mm时，磷酸镁水泥具有优于环氧树脂的快速损伤修复能力。

目录

第一章 绪论

1.1 磷酸镁水泥特性及应用研究现状

1.2 国内外高速铁路无砟轨道发展概况

1.3 板式无砟轨道病害及修复

1.4 论文主要研究内容

第二章 磷酸镁水泥的制备和试验方法

2.1 试验原材料

2.2 磷酸镁水泥试验方法

2.3 本章小结

第三章 磷酸镁水泥砂浆的工程性能研究

3.1 磷酸镁水泥新拌性能研究

3.2 磷酸镁水泥的力学性能研究

3.3 磷酸镁水泥耐水性研究

3.4 磷酸镁水泥抗冻性及耐腐蚀性研究

3.5 本章小结

第四章 无砟轨道损伤修复数值模拟及结果分析

4.1 无砟轨道ABAQUS有限元分析

4.2 CRTS II板型无砟轨道三维有限元模型的建立

4.3 无砟轨道温度荷载及工况

4.4 温度作用下无砟轨道结构应力及变形分析

4.5 磷酸镁水泥对预设修补裂缝轨道板修复效果模拟分析

4.6 磷酸镁水泥与环氧树脂性能对比分析

4.7 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 主要研究结论

5.2 后续研究工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

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