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【6h】

高韧性聚合物改性水泥混凝土路面材料的研究

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摘要

本文针对高等级公路路面出现的一些问题,结合路面材料韧性高、弹性模量低、弯拉强度高、变形能力好、动载冲击性能好等要求,研究设计了一种高韧性、高弯拉强度的聚合物改性水泥混凝土路面材料。
　　 (1)对国内外混凝土弯曲韧性的试验方法和评价指标进行了分析,并针对PCC弯曲韧性的特点,提出用荷载.挠度曲线上拟合直线的斜率、曲线所包围的面积(弯曲韧性)、跨中极限挠度等指标来对PCC弯曲韧性进行评价;
　　 (2)通过聚合物改性砂浆(PCM)对几种聚合物的改性效果进行了研究,利用聚合物乳液的减水率、PCM的力学性能和弯曲韧性为评价指标,优选出丁苯乳液作为PCC改性用聚合物,并对PCM的流动性、成型方式、抗湿热性能进行研究和探索,结果表明,PCM的最佳流动度在130mm左右,并且不同流动度的PCM需要施以不同的成型方式,湿热养护环境促进了PCM韧性的发展;
　　 (3)对PCC的集料级配进行了系统的研究与设计,对不同公称粒径、不同级配类型的集料进行了评价。优选最佳级配为SMA-10和AC-13;对PCC的最佳工作性、成型方式、投料方式进行了探索,结果表明,低塑性是PCC的最佳工作性能,此时最佳成型方式是振动成型,二次搅拌工艺有利于提高PCC的强度和韧性;
　　 (4)对水泥、聚合物、纤维对PCC的强度和韧性的影响规律进行系统的研究,得到结论:PCC的强度主要靠水泥来提供,对确定的集料级配有其最佳的水泥用量,聚合物乳液对胶凝浆体进行改性,显著提高PCC的弯曲韧性和冲击韧性,并在一定程度上提高抗折强度和降低抗压强度,这种改性的效果随聚合物用量的增加而增加。有机纤维连同聚合物一起对PCC进行复合增韧改性,增强了聚合物对PCC的改性效果,进一步提高了PCC的力学性能和韧性。
　　 (5)在集料级配为SMA-10,聚合物用量为90kg/m3的情况下,最佳水泥用量为325kg/m3,纤维最佳体积掺量为0.14％,得到7d、28d抗折强度为5.20MPa、6.70MPa,比普通混凝土高出31.0%和36.7%,抗压强度为30.0MPa、37.8MPa;跨中极限挠度和弯曲韧度比普通混凝土高出88.8%和163.1%,冲击韧性比普通混凝土高出6.56倍。

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