负温环境下路面快速修补用碱激发矿渣ECC性能研究
发布时间：2021-02-11 07:20
随着经济的迅猛发展,对路面修补开放时间的要求越来越高,但是目前路面快速修补技术大都受限于常温环境。我国国土辽阔,60%以上的面积冬季施工时间达到1/3。因此研究能够在负温环境中实现路面修补且后期性能稳定的修补材料至关重要。本课题选用碱激发矿渣作为基体材料（Alkaline Activated Slag,AAS）,以寒区负温环境为切入点,针对碱激发矿渣砂浆存在脆性大和收缩值高的问题,在其中掺入聚乙烯纤维（Polyethylene,简称PE纤维）和钢纤维制备高延性水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composites,简称ECC）,为改性后碱激发矿渣ECC（AAS-ECC）在寒区负温环境中的路面快速修补中的应用奠定基础。本文主要研究在-5℃和-10℃环境下,AAS-ECC和掺入钢纤维改性后AASECC的力学性能和收缩性能,并设计计算该路面修补材料实际应用的配筋。为模拟在实际路面修补中会遇到的环境,设计了标准养护、负温养护,预养护后转负温养护和预养护后负温转正温养护四种养护制度。研究结果表明AAS-ECC的抗压强度和抗折强度随温度降低而降低,预养护后强度明显提高...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
整体研究思路
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-14-2.1.4纤维本课选用扬州阳泰化工厂生产的聚乙烯纤维，以下简称PE(Polyethylene)纤维和河北致泰公司生产的钢纤维，以下简称ST纤维。两者实物图分别为图2-1(a)和图2-1(b)，各项物理性质如表2-3所示。(a)(b)图2-1(a)聚乙烯纤维(b)钢纤维表2-3纤维物理性质材料直径(μm)长度(mm)拉伸强度(MPa)模量(GPa)延伸率(%)密度(g/cm3)PE纤维241830001102.420.97钢纤维15013285022047.82.1.5原材料温度矿渣、砂、水玻璃、水、氢氧化钠、PE纤维和钢纤维均放置于室温环境下，在室温环境中利用水、氢氧化钠和水玻璃配置不同水灰比的碱激发溶液，配置完毕后立即测量溶液温度，测得为55℃—60℃，根据试验现象观察可知，溶液温度越高，在初期的流动性更好，但是凝结时间也随之缩短，最终确定将溶液温度控制在30℃时最为适宜，溶液配制完后需要将溶液放置于室温环境中，放凉至30℃备用。2.2测试方法2.2.1碱激发矿渣ECC力学性能碱激发矿渣ECC抗压强度试验参照《水泥胶砂强度检验方法（ISO法》（GB/T17671-1999）。利用YAW-300型微机全自动水泥压折试验机对ECC抗压强度和抗折强度进行测量。抗压强度测试试件选用尺寸为50mm×50mm×50mm的
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-15-钢模具，加载速度为1kN/s，一组测得三个数据后，取其平均值，若存在一个数据超过±10%的平均值，取另外两个抗压强度数值的平均值作为ECC的抗压强度值；若存在两个数据超过±10%的平均值，则该组数据整体作废。抗折强度测试试件选用尺寸为40mm×40mm×160mm的塑料模具，加载速率为50N/s，一组测得三个数据后，取其平均值，若存在一个数据超过±10%的平均值，取另外两个抗折强度数值的平均值作为ECC的抗折强度值；若存在两个数据超过±10%的平均值，则该组数据整体作废。碱激发矿渣ECC的抗拉强度及在拉伸作用下呈现的性能，根据JSCE推荐的电子万能试验机进行了单轴拉伸试验。在加载速度为0.2mm/min的位移控制下进行试验，测量拉伸强度和应变率。在拉伸试件的中心两侧安装两个线性可变差式位移传感器(LVDTs)，用来测量拉伸应变率。抗拉强度选用的试件样品标距长度为80mm，标距长度内的横截面尺寸为30mm×13mm。图2-2显示了试样的几何形状和试验装置。通过测得的数据，得到拉伸应力—应变曲线、拉伸强度和极限拉伸应变。拉伸实验后破坏的试件，裂缝细而密集，直接观察效果并不清楚，使用刷子将试件表面涂上白色的石膏粉末，方便进行拉伸性能的观察，并将实验结果拍照记录。(a)(b)图2-2(a)试件几何形状(b)试验装置2.2.2碱激发矿渣ECC体积变形参照《水泥砂浆干缩试验方法》（JC/T603—2004）使用比长仪对碱激发矿渣砂浆、PE纤维碱激发矿渣ECC和PE/ST纤维碱激发矿渣ECC不同温度和不同养护制度下的体积变形和密封条件下体积变形进行测量。模具选用40mm×40mm×160mm两端带有收缩头接口的钢模具，成型后放于室温养护6h，6h之后进
【参考文献】：
期刊论文
[1]高吸水性树脂对碱激发矿渣收缩与开裂性能的影响[J]. 姚嘉斌,袁洁,宋学锋,巨建涛. 硅酸盐通报. 2019(07)
[2]矿渣基水泥混凝土路面修补材料界面黏结性能试验[J]. 李铭,支喜兰,姚爱玲. 西安工业大学学报. 2019(01)
[3]PVA-ECC受压弹性模量及泊松比试验研究[J]. 王玉清,孙亮,刘曙光,刘潇,张亚乐. 混凝土. 2018(10)
[4]碱激发矿渣混凝土的力学性能[J]. 万小梅,张宇,赵铁军,张淑文,程杨杰. 材料导报. 2018(12)
[5]硫铝酸盐水泥修复材料研究综述[J]. 刘斌清,徐国栋,叶超强,黄泽国. 西部交通科技. 2018(06)
[6]超早强硫铝酸盐水泥混凝土修补材料的应用研究[J]. 扶庭阳,郭保林,罗玉萍,张家伟. 混凝土. 2018(02)
[7]磷酸镁水泥用作道路的快速修补材料研究[J]. 孙佳龙,黄煜镔,范英儒,兰兴阳,牛欣川. 功能材料. 2018(01)
[8]钢纤维对超高性能混凝土干燥收缩的影响[J]. 吴林妹,史才军,张祖华,王浩. 材料导报. 2017(23)
[9]高吸水性树脂对碱矿渣水泥砂浆强度与收缩性能的影响[J]. 姚晓乐,江星,朱效宏,张帆. 混凝土与水泥制品. 2017(06)
[10]磷酸镁水泥研究进展[J]. 齐召庆,汪宏涛,徐哲. 四川兵工学报. 2015(12)
博士论文
[1]ECC机场道面加铺层的材料及结构研究[D]. 马辉.东南大学 2017
硕士论文
[1]水泥混凝土路面快速修补材料性能研究[D]. 王戈.重庆交通大学 2018
[2]碱激发矿渣胶凝材料的低温力学性能[D]. 赵美杰.哈尔滨工业大学 2017
[3]超早强硫铝酸盐水泥基材料研究与应用[D]. 扶庭阳.烟台大学 2017
[4]碱激发矿渣制备绿色ECC的研究[D]. 杨清荔.重庆大学 2016
[5]中日欧现有建筑抗震性能评估方法比较研究[D]. 罗琨.北京交通大学 2011
[6]地聚合物基路面修补材料的制备及性能研究[D]. 李硕.重庆大学 2008
[7]超高韧性水泥基复合材料与钢筋粘结性能的试验研究[D]. 王洪昌.大连理工大学 2008
本文编号：3028748
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
整体研究思路
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-14-2.1.4纤维本课选用扬州阳泰化工厂生产的聚乙烯纤维，以下简称PE(Polyethylene)纤维和河北致泰公司生产的钢纤维，以下简称ST纤维。两者实物图分别为图2-1(a)和图2-1(b)，各项物理性质如表2-3所示。(a)(b)图2-1(a)聚乙烯纤维(b)钢纤维表2-3纤维物理性质材料直径(μm)长度(mm)拉伸强度(MPa)模量(GPa)延伸率(%)密度(g/cm3)PE纤维241830001102.420.97钢纤维15013285022047.82.1.5原材料温度矿渣、砂、水玻璃、水、氢氧化钠、PE纤维和钢纤维均放置于室温环境下，在室温环境中利用水、氢氧化钠和水玻璃配置不同水灰比的碱激发溶液，配置完毕后立即测量溶液温度，测得为55℃—60℃，根据试验现象观察可知，溶液温度越高，在初期的流动性更好，但是凝结时间也随之缩短，最终确定将溶液温度控制在30℃时最为适宜，溶液配制完后需要将溶液放置于室温环境中，放凉至30℃备用。2.2测试方法2.2.1碱激发矿渣ECC力学性能碱激发矿渣ECC抗压强度试验参照《水泥胶砂强度检验方法（ISO法》（GB/T17671-1999）。利用YAW-300型微机全自动水泥压折试验机对ECC抗压强度和抗折强度进行测量。抗压强度测试试件选用尺寸为50mm×50mm×50mm的
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-15-钢模具，加载速度为1kN/s，一组测得三个数据后，取其平均值，若存在一个数据超过±10%的平均值，取另外两个抗压强度数值的平均值作为ECC的抗压强度值；若存在两个数据超过±10%的平均值，则该组数据整体作废。抗折强度测试试件选用尺寸为40mm×40mm×160mm的塑料模具，加载速率为50N/s，一组测得三个数据后，取其平均值，若存在一个数据超过±10%的平均值，取另外两个抗折强度数值的平均值作为ECC的抗折强度值；若存在两个数据超过±10%的平均值，则该组数据整体作废。碱激发矿渣ECC的抗拉强度及在拉伸作用下呈现的性能，根据JSCE推荐的电子万能试验机进行了单轴拉伸试验。在加载速度为0.2mm/min的位移控制下进行试验，测量拉伸强度和应变率。在拉伸试件的中心两侧安装两个线性可变差式位移传感器(LVDTs)，用来测量拉伸应变率。抗拉强度选用的试件样品标距长度为80mm，标距长度内的横截面尺寸为30mm×13mm。图2-2显示了试样的几何形状和试验装置。通过测得的数据，得到拉伸应力—应变曲线、拉伸强度和极限拉伸应变。拉伸实验后破坏的试件，裂缝细而密集，直接观察效果并不清楚，使用刷子将试件表面涂上白色的石膏粉末，方便进行拉伸性能的观察，并将实验结果拍照记录。(a)(b)图2-2(a)试件几何形状(b)试验装置2.2.2碱激发矿渣ECC体积变形参照《水泥砂浆干缩试验方法》（JC/T603—2004）使用比长仪对碱激发矿渣砂浆、PE纤维碱激发矿渣ECC和PE/ST纤维碱激发矿渣ECC不同温度和不同养护制度下的体积变形和密封条件下体积变形进行测量。模具选用40mm×40mm×160mm两端带有收缩头接口的钢模具，成型后放于室温养护6h，6h之后进
【参考文献】：
期刊论文
[1]高吸水性树脂对碱激发矿渣收缩与开裂性能的影响[J]. 姚嘉斌,袁洁,宋学锋,巨建涛. 硅酸盐通报. 2019(07)
[2]矿渣基水泥混凝土路面修补材料界面黏结性能试验[J]. 李铭,支喜兰,姚爱玲. 西安工业大学学报. 2019(01)
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[5]硫铝酸盐水泥修复材料研究综述[J]. 刘斌清,徐国栋,叶超强,黄泽国. 西部交通科技. 2018(06)
[6]超早强硫铝酸盐水泥混凝土修补材料的应用研究[J]. 扶庭阳,郭保林,罗玉萍,张家伟. 混凝土. 2018(02)
[7]磷酸镁水泥用作道路的快速修补材料研究[J]. 孙佳龙,黄煜镔,范英儒,兰兴阳,牛欣川. 功能材料. 2018(01)
[8]钢纤维对超高性能混凝土干燥收缩的影响[J]. 吴林妹,史才军,张祖华,王浩. 材料导报. 2017(23)
[9]高吸水性树脂对碱矿渣水泥砂浆强度与收缩性能的影响[J]. 姚晓乐,江星,朱效宏,张帆. 混凝土与水泥制品. 2017(06)
[10]磷酸镁水泥研究进展[J]. 齐召庆,汪宏涛,徐哲. 四川兵工学报. 2015(12)
博士论文
[1]ECC机场道面加铺层的材料及结构研究[D]. 马辉.东南大学 2017
硕士论文
[1]水泥混凝土路面快速修补材料性能研究[D]. 王戈.重庆交通大学 2018
[2]碱激发矿渣胶凝材料的低温力学性能[D]. 赵美杰.哈尔滨工业大学 2017
[3]超早强硫铝酸盐水泥基材料研究与应用[D]. 扶庭阳.烟台大学 2017
[4]碱激发矿渣制备绿色ECC的研究[D]. 杨清荔.重庆大学 2016
[5]中日欧现有建筑抗震性能评估方法比较研究[D]. 罗琨.北京交通大学 2011
[6]地聚合物基路面修补材料的制备及性能研究[D]. 李硕.重庆大学 2008
[7]超高韧性水泥基复合材料与钢筋粘结性能的试验研究[D]. 王洪昌.大连理工大学 2008
本文编号：3028748
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