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早强、高结合强度碱矿渣道路修补材料的制备和机理试验研究

作　者: 纪涛
导　师: 曹德光；陈益兰
学　校: 广西大学
专　业: 化学工艺
关键词: 道路修补材料碱激发水淬矿渣结合强度早强
分类号: U414
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

水泥混凝土破损路面修补材料需要具有足够高的粘聚性、早强性等特点，通过调研发现目前国内使用的道路修补材料存在成本相对较高的缺点，因此结合碱矿渣胶凝材料具有原材料来源广、强度发挥快和干缩大等特点，本课题有针对性地对碱矿渣胶凝材料应用于道路修补工程进行了改性试验研究。试验研究围绕道路修补混凝土的特殊性能要求，从基料的组成、配合比设计到混凝土配合比和工作性能调整进行了多因素影响规律的试验研究，试验结果表明，在合理的设计混凝土配合比和正确选用调凝外加剂的条件下，可以获得具有早期强度高、粘结性能好、干缩率较低、工作性能较好的碱矿渣混凝土：外加调凝剂可使材料初凝时间由原来的15分钟延长，至70分钟；混凝土6小时抗压强度可以达到24MPa，7天抗压强度达到80MPa；12小时结合面抗折强度达到1.4MPa，是硅酸盐水泥结合面抗折强度的2倍，1天结合面抗折强度与硅酸盐水泥7天的相近，且结合面长期抗折强度也不低于硅酸盐水泥；外加发泡剂和玻璃纤维的细集料混凝土干缩率28天可以控制在0.03％以内。耐磨试验表明碱矿渣胶凝材料的早期耐磨性能明显优于硅酸盐水泥，7天龄期磨损质量仅为硅酸盐水泥的1／5。论文工作还通过红外光谱分析、SEM等现代分析测试手段对碱矿渣胶凝材料凝结硬化反应进行了有益的探索，通过对碱矿渣胶凝材料早期表面白度值同抗压强度的比较，发现二者具有相应的数学相关性，并对原材料变化、配合比变化、养护条件变化等条件进行对比，发现在原材料不变、气养养护条件下材料的抗压强度可以用材料表面颜色进行间接表征；通过微观结构发现，碱矿渣胶凝材料与水泥净浆、集料间的结合能力优良，并认为碱矿渣胶凝材料与水泥净浆的良好结合性能归结于材料间的化学键、机械咬合和范德华力等的共同作用。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-19
  1.1 问题的提出  11-12
  1.2 道路修补材料的性能要求  12-13
  1.3 道路修补材料研究现状  13-15
  1.4 碱矿渣胶凝材料的优势  15-17
    1.4.1 碱激发胶凝材料的发展过程  15-16
    1.4.2 碱矿渣胶凝材料的性能特点  16-17
  1.5 课题研究意义  17-18
  1.6 研究内容及技术方案  18-19
    1.6.1 研究内容  18
    1.6.2 技术方案  18-19
第二章原材料分析及试验方法  19-31
  2.1 试验原材料  19-27
    2.1.1 矿渣  19-22
    2.1.2 液态水玻璃  22-26
    2.1.3 其他原材料  26-27
  2.2 试验仪器  27
    2.2.1 净浆试验仪器  27
    2.2.2 胶砂试验仪器  27
    2.2.3 混凝土试验仪器  27
    2.2.4 性能改进试验仪器  27
  2.3 试验方法  27-31
    2.3.1 水玻璃模数调整试验方法  27-28
    2.3.2 净浆制备及凝结时间测定方法  28
    2.3.3 胶砂试验方法  28-29
    2.3.4 碱矿渣混凝土试验方法  29
    2.3.5 材料性能改进试验方法  29-31
第三章道路修补材料制备条件试验研究  31-56
  3.1 净浆配合比试验  31-43
    3.1.1 碱性激发剂水玻璃模数的选择  31-34
    3.1.2 激发剂用量对胶凝材料的影响  34-37
    3.1.3 改变配制工艺对凝结时间的影响  37-39
    3.1.4 缓凝剂对凝结时间的影响  39-42
    3.1.5 小结  42-43
  3.2 胶砂配合比试验  43-51
    3.2.1 原材料不同掺加顺序对胶砂成型的影响  43
    3.2.2 水玻璃模数对胶砂强度、流动度的影响  43-44
    3.2.3 水灰比对胶砂强度、流动度的影响  44-46
    3.2.4 灰砂比对胶砂强度的影响  46-47
    3.2.5 养护条件对胶砂强度的影响  47-48
    3.2.6 胶砂强度发展规律探讨  48
    3.2.7 结合强度对比试验  48-51
    3.2.8 小结  51
  3.3 混凝土配合比试验  51-56
    3.3.1 灰砂比对细集料混凝土强度的影响  51-52
    3.3.2 混凝土塌落度和强度试验  52-53
    3.3.3 粗集料掺入量对混凝土强度的影响  53-54
    3.3.4 缓凝剂对混凝土强度的影响  54-55
    3.3.5 小结  55-56
第四章修补材料收缩和耐磨特性的试验研究  56-60
  4.1 收缩特性及其改善情况的试验研究  56-59
    4.1.1 材料抑制收缩试验  56-58
    4.1.2 外加物对结合性能的影响  58-59
  4.2 耐磨性能的试验研究  59
  4.3 小结  59-60
第五章道路修补材料反应机理及结合机理探讨  60-73
  5.1 碱矿渣胶凝材料凝结和硬化机理概述及研究  60-68
    5.1.1 试验方法  61
    5.1.2 试块表面白度值和强度相关性试验研究  61-64
    5.1.3 胶凝材料产物形态分析  64-65
    5.1.4 胶凝材料不同龄期反应IR光谱分析  65
    5.1.5 激发剂模数对胶凝材料内部结构的影响  65-66
    5.1.6 二氧化硅和氧化钠含量对反应进程的影响  66-68
  5.2 胶凝材料结合机理  68-71
    5.2.1 试验方法  68
    5.2.2 碱矿渣胶凝材料结合面显微结构分析  68-70
    5.2.3 结合面SEM分析  70-71
  5.3 小结  71-73
第六章结论及展望  73-75
  6.1 结论  73-74
  6.2 展望  74-75
参考文献  75-79
致谢  79-80
攻读学位期间发表的学术论文目录  80

早强、高结合强度碱矿渣道路修补材料的制备和机理试验研究

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