【硕士】道路工程混凝土结构物复合修补材料研究

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内容简介

　　 学科专业：道路与铁道工程　　 授予学位： 硕士 　　 学位授予单位：北京工业大学　　 学位年度：2007　　 随着我国国民经济的高速发展，近20、30年是道路工程领域的大规模基本建设时期，修建了大量的以水泥混凝土桥梁和水泥混凝土道面为代表的道路工程水泥混凝土结构。但是由于水泥混凝土自身的缺陷，同时也是由于原有建筑材料和施工技术水平的不足，早期修建的混凝土桥梁等结构物甚至近10年修建的混凝土结构物在恶劣的使用环境作用下产生了一系列的耐久性问题。早在上个世纪60、70年代美国等西方国家也出现过同样的问题。这种混凝土结构物使用性能上的损害给生产和生活带来了很大的不便，同时也产生了很高的维护成本。本文简要的分析了国内外对于水泥混凝土结构耐久性问题的研究现状，指出开发满足混凝土结构修补耐久性要求材料的必要性．　　 通过比选确定了使用聚合物改性水泥基材料(PMCC)为主进行研究，通过文献分析和调研，明确了维修材料开发的性能要求和试验流程。在试验研究中使用的聚合材料主要有两种：有机硅乳液和丁苯乳液。同时，为了提高材料的性能并且改善其内部结构，使复合材料达到更高的耐久性和适用性，在试验中选择了适量的GGBS和纳米石灰作为掺合料使用。　　使用控制砂浆流动度的方法初步确定了力学强度试验的PMCC材料配合比以后，通过室内试验研究来比较普通水泥砂浆、两种聚合物改性PMCC材料以及磨细高炉矿渣粉(03BS)掺合料使用前后的力学强度表现。结果表明，使用聚合物改性以后其力学强度并没有较大幅度的提升，甚至部分试件的抗压强度有了不同程度的下降，但是均能够满足道路工程的使用需要。对比不同养护条件的结果，证明使用聚合物改性的材料其适应不利条件的能力更强。值得一提的是，使用有机硅乳液改性的PMCC材料其粘结强度有了大幅度的提升。　　 混凝土材料作为多孔材料的性质之一就是有渗透性，这也是影响混凝土结构耐久性的一个重要方面。本项研究中使用砂浆试件的渗水试验作为代用试验来评价PMCC材料的抗渗性能，即修补材料的耐久性。通过做图分析试件各个龄期高度含水率的分布，发现使用有机硅乳液材料改性以后的修补材料的抗渗性能有了明显的提高，在试验时间内其最高含水率不足普通砂浆的一半。C,-6BS单独使用在普通水泥砂浆中时对其抗渗性能没有明显影响。　　在本项研究中通过压汞试验来分析修补材料的微观结构，进而分析聚合物和GGBS对PMCC材料的改性作用。试验结果表明，聚合物材料的使用并没有改变PMCC的内部孔隙分布形态，而是使总孔隙率、中值孔径和平均孔径等指标适当的减小，孔级配曲线的峰值向较小孔径的方向偏移。其主要作用的孔径范围是0．01um～1001ma即过渡孔和毛细孔，影响的是混凝土的强度和渗透性。而CrGBS的使用则改变了PMCC材料的孔隙分布形态，使过渡孔和凝胶孔都受到了影响，从而影响到了材料的耐久性和收缩、蠕变等性能。　　 结合PMCC材料的力学强度、耐久性和微观结构分析，可以看出使用GGBS和有机硅乳液的PMCC材料较之普通水泥砂浆在各个方面均有所改善，作为道路工程水泥混凝土结构物修补材料是合适的。　　　　 共65页　　

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