氯氧镁水泥道路混凝土材料组成设计与应用关键技术

发布时间：2018-12-28 07:29

【摘要】：我国西部地区气候干旱寒冷、日温差大、低温时间长、水分蒸发快,恶劣的气候条件制约着水泥混凝土的水化进程和初期强度形成,并且易导致其发生开裂、冻害等现象。与普通硅酸盐水泥不同,氯氧镁水泥是利用水合氯氧镁离子在一定条件下发生缩合反应形成的一种气硬性凝结材料,具有凝结硬化快、早期强度高、易养护、耐久性好等优点。同时随着西部地区盐湖资源的蓬勃开发,大量副产物老卤(氯化镁)工业废弃物的大量堆积,严重污染了周边环境。鉴于此,对氯氧镁水泥道路混凝土材料组成设计与应用关键技术进行系统研究,攻克氯氧镁水泥在道路工程应用中的技术问题。基于氯氧镁水泥水化作用机理和晶体相变转变理论,对其基本组成材料进行优化筛选,确定氯氧镁水泥合理组成,并提出氯氧镁水泥力学特性与耐水性指标要求;开发4种系列复合氯氧镁水泥(粉煤灰氯氧镁水泥、石粉氯氧镁水泥、白云石粉镁水泥和抗水镁水泥),研究掺合料对氯氧镁水泥性能的影响,确定合理的掺加方法、掺量及指标要求;提出了低温环境适应性试验方法,评价了氯氧镁水泥低温适应性。针对青海等地区的气候特点,重点研究氯氧镁水泥替代普通硅酸盐水泥后道路混凝土关键参数对混凝土工作性能和力学特性的影响,确定氯氧镁水泥混凝土关键参数的合理取值范围;针对氯氧镁水泥混凝土强度高、易开裂等问题,采用纤维增强技术手段,对氯氧镁水泥混凝土进行了增强增韧设计;基于现有的外加剂不能满足氯氧镁水泥混凝土施工的需求,采用分子结构设计技术,研发出适用于氯氧镁水泥的缓凝型聚羧酸减水剂;借鉴普通水泥混凝土设计流程框架,基于工作特性、力学特性及耐水性指标要求,提出了氯氧镁水泥混凝土材料技术要求及组成设计方法,并对氯氧镁水泥路用性能进行了系统研究。根据氯氧镁水泥混凝土耐水性分析结论,对青海省潮湿系数分布状况进行调研,划分了全省气候分区,提出氯氧镁水泥混凝土在青海省各气候分区的耐水性指标要求;基于氯氧镁水泥混凝土材料组成特点,结合普通水泥混凝土的制备工艺,提出氯氧镁水泥混凝土制备新技术;结合现场示范性工程实践,确定以工艺流程、时间控制及混凝土材料缓凝措施共用的技术措施,结合已有普通水泥混凝土施工流程优化,最终形成了氯氧镁水泥混凝土路面工程与涵洞工程的施工工艺,对竣工通车2年来的使用效果进行了跟踪评价,并采用性价比评价方法评价了其经济效益。
[Abstract]:In the western part of China, the climate is dry and cold, the daily temperature difference is big, the low temperature time is long, the moisture evaporates quickly, the bad climate conditions restrict the hydration process and the initial strength formation of the cement concrete, and it is easy to cause the phenomenon such as cracking, freezing injury and so on. Different from ordinary Portland cement, magnesium oxychloride cement is a kind of gas-hard condensation material formed by condensation reaction of magnesium oxychloride hydrate under certain conditions. It has the advantages of fast setting hardening, high early strength, easy maintenance, good durability and so on. At the same time, with the rapid development of salt lake resources in the western region, a large number of by-products (magnesium chloride) industrial waste accumulation, seriously polluted the surrounding environment. In view of this, the key technology of material composition design and application of magnesium oxychloride cement road concrete is studied systematically, and the technical problems of magnesium oxychloride cement application in road engineering are solved. Based on the hydration mechanism of magnesium oxychloride cement and the theory of crystal phase transition, the basic composition of magnesium oxychloride cement was optimized and screened, and the reasonable composition of magnesium oxychloride cement was determined, and the requirements of mechanical properties and water resistance index of magnesium oxychloride cement were put forward. Four series of composite magnesium oxychloride cement (fly ash magnesium oxychloride cement, stone powder magnesium oxychloride cement, dolomite magnesium cement and water-resistant magnesium cement) were developed, and the influence of admixture on the properties of magnesium oxychloride cement was studied. Quantity and index requirement; The low temperature adaptability test method of magnesium oxychloride cement was put forward and the low temperature adaptability of magnesium oxychloride cement was evaluated. According to the climatic characteristics of Qinghai and other areas, the influence of the key parameters of road concrete after replacing ordinary Portland cement with magnesium oxychloride cement on the working performance and mechanical properties of concrete is studied. Determine the reasonable range of key parameters of magnesium oxychloride cement concrete; Aiming at the problems of high strength and easy cracking of magnesium oxychloride cement concrete, the strengthening and toughening design of magnesium oxychloride cement concrete is carried out by means of fiber reinforcement technique. Based on the fact that the existing admixture can not meet the needs of construction of magnesium oxychloride cement concrete, a retarded polycarboxylic acid water reducer suitable for magnesium oxychloride cement is developed by using molecular structure design technology. The technical requirements and composition design method of magnesium oxychloride cement concrete material are put forward based on the design flow frame of ordinary cement concrete and the requirements of working characteristics, mechanical properties and water resistance index. The road performance of magnesium oxychloride cement was studied systematically. According to the conclusion of water resistance analysis of magnesium oxychloride cement concrete, the distribution of moisture coefficient in Qinghai Province is investigated, and the climatic zone of Qinghai Province is divided, and the requirement of water resistance index of magnesium oxychloride cement concrete in every climate zone of Qinghai Province is put forward. Based on the composition characteristics of magnesium oxychloride cement concrete and the preparation technology of ordinary cement concrete, a new preparation technology of magnesium oxychloride cement concrete is put forward. Combined with the field demonstration engineering practice, the technical measures shared by the process flow, time control and concrete material retarding measures were determined, and combined with the existing ordinary cement concrete construction process optimization, Finally, the construction technology of magnesium oxychloride cement concrete pavement engineering and culvert project is formed. The application effect of completion and opening to traffic for 2 years is evaluated, and its economic benefit is evaluated by using the evaluation method of performance-price ratio.
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U414

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本文编号：2393677