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《武汉理工大学》 2011年
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高性能支座灌浆材料的研究与应用

李正冈  
【摘要】:高速铁路具有高速、安全、便捷的特点,因此对基础设施提出了更高的要求。本文针对我国高铁的建设情况,尤其是高铁对特殊材料的要求而研制出一种具有优良的技术性能、易于施工、低成本、高适应性等优点的支座灌浆材料。 本课题所研制的高性能支座灌浆材料是以快硬水泥为主要胶凝材料,以优质石英砂为细集料,配之以减水剂、缓凝剂、膨胀剂等化学外加剂组合而成的一种高性能支座砂浆。该产品具有良好的流动性能和早强性能,浆体微膨胀且性能稳定,耐久性好。 本课题的主要研究内容有: (1)进行支座灌浆材料的初步配合比设计:通过对实验所需原材料的选择以及各种原料掺量的变化来研究其对砂浆具体性能的影响,包括工作性能、强度与自由膨胀率等。具体研究路线为:1)对高性能支座灌浆材料的胶凝材料进行筛选,水泥选用快硬水泥;2)细集料为优质石英砂,并对不同粒度的石英砂进行级配得到最佳密堆积效果;3)通过比较萘系、三聚氰胺系、聚羧酸系三种高效减水剂对砂浆的流动性、强度以及膨胀性能的影响得出三聚氰胺系减水剂对快硬水泥的适应性较好;4)选用与水泥适应性最好,缓凝作用最好的无机缓凝组分H1作为砂浆的缓凝剂,可以有效延缓砂浆的早期水化:5)膨胀剂选用石灰系与其他类型膨胀剂复合,对砂浆的膨胀有明显的促进作用;6)在砂浆中掺少量的聚丙烯纤维可以使砂浆的浆体均匀分散,防止泌水以及分层离析,抑制微裂纹的产生。 (2)支座灌浆材料配合比的优化:在初步配合比的基础上加入自研发优化组分对砂浆性能进行优化,并研究水料比和温度对砂浆各种性能的影响。研究表明:1)添加自研发优化组分可使砂浆在流动度满足要求的前提下抗压强度提前半个小时达到要求,优化组分的掺加对砂浆早期抗压强度增长明显,但是也可以增大砂浆的流动度经时损失;2)水料比对砂浆流动度影响最为明显,水料比低,砂浆流动度小,随着水料比的逐渐增大,砂浆流动度也相应增加。随着水料比的逐渐增大,砂浆2 h抗压强度逐渐降低。3)温度对砂浆早期强度起着至关重要的作用,温度过低会抑制砂浆的早期水化,使得砂浆早期强度过低。随着温度的升高,快硬水泥水化反应加快,砂浆2 h抗压强度有明显提高。 (3)支座灌浆材料的施工细则与工程应用:讨论如何应对环境因素对材料性能的影响以及在施工中应注意的问题。提出了各季节施工的注意事项,研究了施工中经常出现的问题以及解决方法。本文研制的支座砂浆经过实验室试验和工程检验,已经推广应用。
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