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高性能桥面铺装混凝土的研究与应用

单俊鸿  
【摘要】:水泥混凝土桥面铺装层屡有发生的过早严重损坏而影响交通现象,已受到高度关注。本文结合交通部西部交通建设科技项目“巴东长江大桥大体积混凝土防裂与高性能混凝土的研究”中有关“桥面铺装高韧性防水高性能混凝土研究”课题,在分析研究水泥混凝土桥面铺装层损坏原因及有限元计算的基础上,提出了用于桥面铺装混凝土的技术要求和界面粘结剂的性能要求;为解决水泥混凝土桥面铺装层易开裂和脱粘的技术难题,设计了高性能桥面铺装混凝土(BDO-HPC)—一种微膨胀聚丙烯纤维混凝土,采用多种无机材料和功能材料研制了一种具有与混凝土线膨胀系数相近的、粘结性能良好的用于提高桥面板和桥面铺装层粘结强度的无机界面粘结剂。 系统研究了聚丙烯纤维、膨胀剂、粉煤灰等对BDO-HPC的物理力学性能、韧性和耐久性能的影响,结果表明,BDO-HPC综合了聚丙烯纤维混凝土、补偿收缩混凝土和高性能混凝土的优点,充分发挥了聚丙烯纤维的阻裂、增韧,膨胀剂的补偿收缩、提高抗渗性,缓凝高效减水剂的减水作用以及它们的相互叠加效应,具有较高的韧性和抗折强度、很好的抗裂、抗渗、抗冲击和耐磨等性能特点。同时,研究了聚丙烯纤维、膨胀剂及粉煤灰对水泥砂浆在塑性和干燥收缩条件下抗裂性的影响及膨胀剂对不同养护条件下的水泥砂浆干缩性能的影响,结果发现:聚丙烯纤维、聚丙烯纤维与膨胀剂复合或聚丙烯纤维与粉煤灰复合较好地增加了水泥砂浆的抗裂性,掺膨胀剂的砂浆在潮湿养护条件下才能有好的抗裂性。 研究制定了提高水泥混凝土桥面铺装层施工质量的技术措施,提出了桥面板糙化、清洁与润湿处理、无机界面粘结剂喷涂、加强BDO-HPC早期保湿养生及铺装层表面防滑构造设置的方法与工艺。 上述研究成果在巴东长江公路大桥桥面铺装层施工中得到了全面应用,铺装层早期未出现有害裂缝。经过近两年的运行,巴东长江公路大桥的桥面铺装层仅发现有少量的细微裂缝,没有出现脱粘和损坏现象。应用BDO-HPC和无机界面粘结剂,延长了桥面铺装层的使用寿命,减少了由于修补而带来的交通不便,降低了高额的维修费用,取得了良好的社会经济效益,这对今后类似桥梁的水泥混凝土桥面铺装具有参考意义。


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