公路隧道聚合物改性水泥混凝土路面设计与施工技术研究

发布时间：2017-09-02 14:00

  本文关键词：公路隧道聚合物改性水泥混凝土路面设计与施工技术研究

  更多相关文章： 聚合物改性水泥混凝土 PCC配合比 路面结构设计 路面抗滑

【摘要】：在我国道路工程高速发展的同时,公路桥梁隧道数量与日俱增。由于隧道路面的特殊性,基于防火、施工等因素,隧道中的路面适宜采用水泥混凝土路面的铺筑形式。隧道水泥混凝土路面规范要求必须具有以下特征:抗滑性能好耐久性能好、噪声小、粉尘污染小、适用于潮湿环境以及具有耐油性和阻燃性等特点。然而我国缺少关于隧道路面安全性和抗滑性的相关要求。由于隧道所处的环境相对封闭,加之隧道内部湿度特别大,隧道内路面长期处于潮湿状态,普通水泥混凝土路面抗滑构造维持时间不长,因此路面磨损后高速车辆溜滑,交通事故不断发生已经成为了隧道路面亟待解决的严重问题之一。聚合物改性水泥基材料因为其在变形能力、粘结性能、耐久性、动载力学性能、防水性能、弯拉强度、耐化学介质侵蚀等多方面性能相比于其他同类材料表现良好,在国外已经被广泛应用。本文基于武罐高速公路八标汪家坝隧道混凝土路面项目施工对聚合物改性水泥混凝土路面开展了系统研究,选用三种聚合物乳液(SBR、PAE以及EVA)分别进行改性砂浆掺配设计,进行了PCC面层材料级配组成对聚合物混凝土力学与抗滑的影响以及路面抗滑特性的研究;采用ANSYS有限元数值分析模拟技术对PCC-PCCP复合式路面在不同的受力特征、荷载应力以及温度应力条件下的应力应变分布进行相关研究;通过铺筑试验路段对PCC的搅拌、运输以及摊铺和铺筑后的路面养生、切缝、灌封处理、路面质量检测等保证质量的施工工艺进行了探索;最后,对聚合物改性水泥混凝土路面进行了经济效益分析。研究表明聚合物改性砂浆强度及其耐久性的改善一方面是聚合物含量的作用,即砂浆中聚合物的含量;另一方面是砂浆中用水量的降低,使混合料水灰比降低;聚合物改性混凝土表面具有较大的宏观构造;同时,PCC路面具有致密的空间网状结构,因此PCC路面具有优良的力学性能、耐久性和耐磨性;在温度梯度作用下提出了PCC—PCCP复合式路面结构型式能够承受温度梯度的作用;聚合物改性水泥混凝土避免了沥青混合料加热拌合的能耗,节省了沥青路面采用压路机碾压造成的额外费用,同时,其使用寿命相比沥青混凝土路面延长近1倍,具有显著的经济社会效益。
【关键词】：聚合物改性水泥混凝土 PCC配合比 路面结构设计 路面抗滑
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.216
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 研究背景8-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 聚合物改性水泥基材料的研究现状10-11
• 1.2.2 聚合物改性水泥基材料的应用现状11-12
• 1.2.3 纤维增强聚合物改性水泥基材料的研究现状12-13
• 1.3 主要研究内容13-14
• 2 原材料选择14-20
• 2.1 水泥14
• 2.2 集料14-15
• 2.2.1 粗集料14-15
• 2.2.2 细集料15
• 2.3 聚合物乳液15-16
• 2.3.1 聚合物选择15
• 2.3.2 项目选用聚合物乳液技术指标15-16
• 2.4 有机纤维的种类及优选16-17
• 2.5 外加剂的选择17-18
• 2.6 水性炭黑色浆18-19
• 2.7 水19-20
• 3 聚合物改性水泥混凝土配合比设计与性能20-36
• 3.1 聚合物对水泥砂浆性能的影响20-23
• 3.1.1 试验方案20
• 3.1.2 试验结果分析20-23
• 3.2 考虑抗滑功能需求的PCC配合比设计23-29
• 3.2.1 矿料级配23
• 3.2.2 PCC组成设计方法23-25
• 3.2.3 级配组成对聚合物混凝土的力学与抗滑性能影响研究25-29
• 3.3 聚合物改性水泥混凝土路面抗滑特性研究29-35
• 3.3.1 集料粒径对构造深度、摆值的影响29-30
• 3.3.2 基于分形理论路面抗滑特性研究30-35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 PCC-PCCP复合式路面结构设计及有限元分析36-47
• 4.1 PCC-PCCP复合式路面板厚设计36-38
• 4.2 PCC复合式路面结构有限元分析38-46
• 4.2.1 荷载应力有限元分析38-43
• 4.2.2 温度应力有限元分析43-46
• 4.3 PCC-PCCP复合式路面接缝布置46
• 4.4 本章小结46-47
• 5 聚合物水泥混凝土路面试验路研究47-59
• 5.1 试验路简介47-48
• 5.2 施工工艺48-54
• 5.2.1 施工前准备阶段48-52
• 5.2.2 PCC摊铺施工52-53
• 5.2.3 路面养生53
• 5.2.4 PCC路面的切缝及灌缝53-54
• 5.3 聚合物改性水泥混凝土路面质量检测54-57
• 5.4 经济效益分析57-59
• 5.4.1 聚合物改性混凝土表面功能层与水泥混凝土路面对比58
• 5.4.2 聚合物改性混凝土表面功能层与与沥青混凝土路面对比58-59
• 结论59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-62

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本文编号：778934