公路工程智能超载感应混凝土的制备研究

发布时间：2017-09-13 01:12

  本文关键词：公路工程智能超载感应混凝土的制备研究

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【摘要】：公路运营中车辆超载不仅损坏路面结构而且会引发桥梁的垮塌及其他事故。超载感应混凝土具有较好导电性和压敏性,利用其压敏性和周围混凝土基体材料的相容性,可将碳纤维混凝土作为路面材料,对超载车辆进行实时智能监控。同时也可以避免传统方法成本高、影响运营速度等缺点。本文针对超载现象从智能混凝土及重载交通混凝土路面发展现状入手,提出将高强混凝土和智能混凝土相结合,制备以碳纤维、钢纤维和石墨为导电相的超载感应混凝土,利用超载感应混凝土的电阻率与荷载间的对应关系实现对荷载的实时监控。主要做了以下工作:首先,探讨了超载感应混凝土的制备工艺,重点研究了碳纤维的分散问题。本文利用聚羧酸高效减水剂对束状碳纤维进行处理,由于聚羧酸高效减水剂带有的大分子量长侧链在水中可以电离出羧基、羟基和磺酸基等基团,这些基团所带的电荷与碳纤维表面的电荷电性相反,所以在碳纤表面的吸附作用下可以大大提高碳纤维的分散性能。其次,通过正交试验设计了制备超载感应混凝土的工艺参数,对其电阻率和抗压强度两大试验指标进行了测试,通过直观分析法和方差分析法分析了碳纤维、钢纤维、石墨和硅灰4个因素对超载感应混凝土两试验指标的影响,并且得到了最佳配比。结果表明碳纤维、钢纤维和石墨的掺量对试件的电阻率有显著性影响,随着三者体积掺量的增加试件的电阻率减小;石墨和硅灰掺量对该混凝土的抗压强度有显著性影响,试件的抗压强度随着石墨掺量的增加而减小,随着硅灰掺量的增加而增大。再次,通过试验研究了水化龄期、纤维掺量、湿度、粗骨料的掺量和粒径对其电阻率稳定性的影响。试件的电阻率随着龄期的延长而增加,前期增幅较大,后期增幅减缓最终趋于稳定;少量的碳纤维即可有效改善试件的电阻率,随着碳纤维含量的增加电阻率减小;粗骨料掺量增加、粒径增大都会阻碍导电相间的搭接从而破坏导电网络的形成进而致使试件的电阻率增大。最后,研究了极限荷载及循环荷载下超载感应混凝土的压敏性即电阻变化率与压应力的关系,并且研究了粗集料的体积掺量和粒径大小对超载感应混凝土压敏性的影响,进而对超载感应混凝土的路用性能进行了评价。结果表明电阻变化率与荷载间存在一一对应的关系;极限荷载作用下,电阻率先减小接近试件破坏时电阻率会突然增大;在弹性范围内等幅循环加卸载作用下,各循环过程电阻率增减幅度、曲线形状基本相同,电阻变化率具有可逆性;通过理论和试验分析得知超载感应混凝土强度较高,压力敏感性较好,另外与周围基体间相容性较好可应用于公路工程超载检测中。
【关键词】：超载感应混凝土 导电性 压敏性 电阻变化率
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U414
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 智能混凝土国内外研究现状11-12
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12
• 1.3 重载交通水泥混凝土路面研究现状12-13
• 1.4 研究目的及内容13-15
• 1.4.1 研究目的13-14
• 1.4.2 研究内容14-15
• 第二章 原材料与试验方法15-32
• 2.1 原材料15-19
• 2.2 主要的实验设备19-21
• 2.3 试样制备21-27
• 2.3.1 碳纤维分散21-24
• 2.3.2 电极布置24-26
• 2.3.3 超载感应混凝土试件的制备26-27
• 2.4 性能测试方法27-31
• 2.4.1 电阻测试27-29
• 2.4.2 抗压强度测试29-30
• 2.4.3 抗折强度测试30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 超载感应混凝土的制备32-43
• 3.1 试验参数的确定32-38
• 3.1.1 试验参数指标的确定32
• 3.1.2 试验影响因素的确定32-38
• 3.2 试验结果与分析38-42
• 3.2.1 直观分析38-41
• 3.2.2 方差分析41-42
• 3.3 本章小结42-43
• 第四章 超载感应混凝土导电性及电阻率稳定性研究43-53
• 4.1 超载感应混凝土的导电机理分析43-44
• 4.1.1 碳纤维混凝土的导电机理43-44
• 4.1.2 超载感应混凝土的导电机理分析44
• 4.2 超载感应混凝土电阻率稳定性试验研究44-52
• 4.2.1 水化龄期对电阻率稳定性影响的试验研究44-47
• 4.2.2 含水率对电阻率稳定性影响的试验研究47-48
• 4.2.3 碳纤维掺量对电阻率稳定性影响的试验研究48-50
• 4.2.4 粗集料的粒径及掺量对电阻率稳定性的试验研究50-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第五章 超载感应混凝土压敏性试验研究53-66
• 5.1 压敏机理分析53-54
• 5.2 压敏性试验研究54-58
• 5.2.1 极限荷载下超载感应混凝土压敏性试验研究55-56
• 5.2.2 循环荷载下超载感应混凝土压敏性试验研究56-58
• 5.3 粗骨料对超载感应混凝土压敏性的影响58-62
• 5.3.1 粗集料的体积掺量对压敏性影响的试验研究59-60
• 5.3.2 粗集料粒径大小对压敏性影响的试验研究60-62
• 5.4 路用性能评价62-65
• 5.4.1 重载交通作用下路面的破坏形式62-63
• 5.4.2 车辆荷载作用下路面的应力一应变关系特点63-64
• 5.4.3 路用可行性试验研究64-65
• 5.5 本章小结65-66
• 第六章 结论与展望66-68
• 6.1 结论66-67
• 6.2 展望67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 钱觉时;谢从波;邢海娟;贾兴文;江楠;;聚羧酸减水剂对水泥基材料中碳纤维分散性的影响[J];功能材料;2013年16期

2 刘玉辉;;浅析智能混凝土的发展和应用[J];黑龙江科技信息;2013年19期

3 刘业桃;李明阳;;超载治理与动态快速称重检测系统分析[J];湖南交通科技;2012年03期

4 陈久胜;;用于公路桥梁融雪除冰的导电混凝土研究现状[J];科技致富向导;2011年11期

5 李建峰;卜娜蕊;;智能混凝土的现状和发展趋势[J];河北建筑工程学院学报;2011年01期

6 吴献;周志强;杜志强;李龙清;王丽娜;;碳纤维混凝土在动态称重中的应用[J];沈阳建筑大学学报(自然科学版);2010年01期

7 程显强;;智能混凝土的研究现状及其发展趋势[J];低温建筑技术;2009年05期

8 吴剑锋;王彩华;张丽娜;;碳纤维在混凝土中的应用[J];建材技术与应用;2009年02期

9 侯作富;李卓球;王建军;;碳纤维水泥基复合材料研究中存在的若干问题探讨[J];电工材料;2007年02期

10 侯作富,李卓球,王建军;集料掺量对融雪化冰用碳纤维导电混凝土性能的影响[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2005年05期

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本文编号：840634