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寒冷地区硫铝酸盐基水泥混凝土路面修补材料及性能研究

何立斌  
【摘要】:随着我国经济实力飞速增长,机动车数量成倍增加,物流运输业的发展快速,公路交通中路面损伤日益严重。尤其是对于身处自然环境恶劣的寒冷地区,路面损伤更加严重,这不但影响路面的美观,同时还影响道路的正常使用,严重时甚至会造成交通事故。水泥混凝土路面在公路交通中发挥着重要作用,在长期的自然环境及车载等因素的共同作用下,也出现了多种形式的路面损伤,亟待修补养护。因此,研究水泥混凝土路面修补材料就显得尤为重要。硫铝酸盐水泥(Sulphate Aluminium Cement简称SAC)因具有快硬早强的优点,用其来制备路面修补材料具有很大的优势。因此,本课题开展以SAC为胶凝材料的缓凝型聚丙烯纤维增强砂浆(Retarding polypropylene fibers reinforced mortar简称RPFRM)的研究。主要包括RPFRM的配合比优化,力学性能以及耐久性能的研究。并对RPFRM进行水泥混凝土路面损伤修补模拟及实际工程应用研究。研究得出修补材料RPFRM在硫铝酸盐水泥中加入0.6%硼砂,6%硅灰,14%矿渣粉,0.9kg/m3聚丙烯纤维(Polypropylene Fibers简称PFs)时,流动性能良好。此时RPFRM 3d抗压强度44MPa,抗折强度5.6MPa,粘结强度3.8MPa、修补后新旧材料间抗剪切破坏力4.5KN;28d抗压强度45.6MPa,抗折强度6.2MPa,粘结强度5.2MPa、修补后新旧材料间抗剪切破坏力4.9KN。可见RPFRM具有良好的力学性能。并且其修补后试件的干缩率为0.334×10-3与被修补材料的收缩相近。氯离子渗透试验后RPFRM试件的总电通量为1435(C);经过150次干湿循环,RPFRM试件的耐蚀系数为98.7%;经过300次冻融循环,RPFRM试件的质量损失率1.59%,声速损失率30.79%。证明RPFRM具有良好的抗Cl-渗透,抗SO42-腐蚀和抗冻能力。将研究得出的RPFRM用于水泥混凝土路面损伤修补的实际工程应用并进行经济分析。经历气候环境及车载的耦合影响作用,证明RPFRM具有价格低廉,修补效果良好的优势。


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