聚丙烯纤维水泥浆板底灌浆材料性能研究

发布时间：2019-07-14 19:42

【摘要】：论文以“广东清连高速公路水泥混凝土路面养护材料及技术研究”项目为依托,针对其采用的普通水泥浆灌浆材料,提出了采用具有阻裂、增韧作用的聚丙烯纤维水泥浆的研究思路。从施工性入手,对其进行了流动性和坍落直径测试,给出不同纤维长度下的最大体积掺量,通过早期强度、冲击等实验首先优选出最佳纤维长度,而后对其不同纤维体积掺量下的常规强度、收缩、韧性、抗裂等方面进行了系统研究,优选出最佳配合比。论文主要研究内容和成果如下：根据施工性的流动度、坍落直径要求,确定不同纤维长度下的最大体积掺量,在最大掺量范围内,选用几个不同的掺量,在同掺量下对强度、冲击性能等进行了实验,优选纤维最佳长度为9mm,根据不泌水要求,微调水灰比,确定纤维最大体积掺量为0.4%。在确定9mm为纤维最佳长度后,研究了纤维不同体积掺量对水泥浆灌浆材料流动性、坍落直径的影响,随着纤维体积掺量增加,其流动时间变长,坍落直径变小；抗塑性收缩开裂性能随着纤维体积掺量的增加而不断提高,开裂面积减少56%-89%；聚丙烯纤维的掺入有效地改善了水泥净浆的抗干燥收缩能力,在纤维体积掺量为0.4%时,抗收缩效果最好,28d比普通水泥净浆试件收缩率降低了48.2%。聚丙烯纤维的掺入提高了浆体的抗折强度,以试样28d的抗折强度作为考察对象,在0.4%的体积掺量下,抗折强度提高幅度最大,为14.1%；在基体水泥净浆中掺入聚丙烯纤维,总体上抗压强度都有不同程度的提高,而仅在个别龄期某一掺量下抗压强度略有降低采用ASTM C1018方法评价其弯曲、压缩韧性,结果表明：聚丙烯纤维能够增强水泥净浆的韧性。掺入体积掺量0.1%-0.4%的聚丙烯纤维时,弯曲韧性指数I5、E10比普通水泥净浆分别提高了28%-123%、61%-267%。；压缩韧性指数I5、乃0分别是普通水泥净浆的1.15～1.66倍、1.24～2.03倍；聚丙烯纤维的掺入显著改善了水泥净浆的抗冲击性能。在同等龄期的条件下,聚丙烯纤维掺入0.4%体积掺量的水泥浆,其抗冲击性能要明显优于其他纤维体积掺量；聚丙烯纤维的掺入,对水泥净浆断裂韧性的改善效果明显,随着纤维体积掺量的增加,提高幅度先增大后减小。根据实验情况,选出聚丙烯纤维的最佳体积掺量为0.4%。通过电镜扫描分析得知,聚丙烯纤维的加入,加速了水泥水化进程,纤维表面变得粗糙,表面被水化物包裹,表明聚丙烯纤维与周边结构形成有效粘结。
文内图片：

图片说明：现的裂纹在车辆荷载、环境温度等因素的作用下，将逐渐向下扩展并贯穿面层，逡逑此时，裂纹断面两侧将产生相对位移，在这样的情况下，若是裂纹没有扩展至基逡逑层，则在裂纹断面的附近必然会出现面层与基层的脱离，形成脱空（图２．１）。逡逑＜逦Ａ）！心逦：‘逦＜逡逑■逦．邋／＇：＜）逦．．逦Ｓ逡逑；邋＊逦＇Ｖ逦ｉ邋Ｓ＞Ｖ：ｉ＇邋．邋ｓ逡逑／邋？邋■，，逡逑图２．１面层与基层的分离形成的脱空逡逑面层与基层之间的这种分离，将会产生微小的层间间隙，而由于水泥混凝±逡逑路面的脆性特性，，致使面层不能够适应这种层间的支承状态改变，承载力就会成逡逑倍下降。这是因为面层与基层的分离并不是表面看到的一个简单的界面分离，实逡逑际上分离作为一种破坏形式，其中在分离界面附近还伴随着材料的破坏，在雨水逡逑的冲刷、连续车辆荷载等的不断作用下，分离界面附近的材料将会遭到严重的破逡逑坏，进而在面层和基层么间形成破碎层（图２．２（ａ））。大量的路面钻芯取样也表明逡逑了破碎层的严重（图２．２（的）。逡逑逦逦逦邋Ｗ邋ｆ邋智Ｊ邋—邋‘、b8逡逑＾｜＇｜＇｜．＇胃胃；ｉ’＂？＂中逡逑破巧掉逦＾逡逑图（ａ）层间分离后形成的破碎成逦图化）钻芯发现的破碎层逡逑图么２分离界面附近破碎层逡逑面层与基层之间的过渡层破碎后
文内图片：

图片说明：从而破坏了混凝±面板与基层密贴的设计机理，使弹性地基上的弹性薄板受力模逡逑式变成悬臂薄板的受力模式。特别是在板角、板边部位，在行车荷载的作用下，逡逑将产生过大的应力、应变和弯沉，过早地导致混凝±板断裂（如图２．３）、破碎。逡逑这样就加快了雨水的侵入，加大了脱空区的面积和深度，进而使断裂增加，这样逡逑反复作用，最终导致面板严重破碎，严重影响水泥混凝±路面板的使用性能和疲逡逑劳寿命。逡逑车巧逡逑Ｉ逡逑ｔ尸向逡逑图２．邋３脱空引起的开裂逡逑表２．２列出了养护规范中提到的常见水泥混凝±路面破坏形式，有的属于结构逡逑性破坏，有的属于功能性破坏，从中可发现路面损坏的一个重要原因是板的支逡逑承条件的恶化。除大面积纵向裂缝的出现与新老路基的结合和不均匀冻胀有关外，逡逑其余支承条件的恶化常与板底脱空有关。另外，研究表明纵向裂缝也存在着与交逡逑通渠化、路面结构设计及板下脱空相关的可能。逡逑１１逡逑
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U418.6;U414

【相似文献】