負溫環(huán)境下路面快速修補用堿激發(fā)礦渣ECC性能研究
發(fā)布時間：2021-02-11 07:20
隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,對路面修補開放時間的要求越來越高,但是目前路面快速修補技術大都受限于常溫環(huán)境。我國國土遼闊,60%以上的面積冬季施工時間達到1/3。因此研究能夠在負溫環(huán)境中實現(xiàn)路面修補且后期性能穩(wěn)定的修補材料至關重要。本課題選用堿激發(fā)礦渣作為基體材料（Alkaline Activated Slag,AAS）,以寒區(qū)負溫環(huán)境為切入點,針對堿激發(fā)礦渣砂漿存在脆性大和收縮值高的問題,在其中摻入聚乙烯纖維（Polyethylene,簡稱PE纖維）和鋼纖維制備高延性水泥基復合材料（Engineered Cementitious Composites,簡稱ECC）,為改性后堿激發(fā)礦渣ECC（AAS-ECC）在寒區(qū)負溫環(huán)境中的路面快速修補中的應用奠定基礎。本文主要研究在-5℃和-10℃環(huán)境下,AAS-ECC和摻入鋼纖維改性后AASECC的力學性能和收縮性能,并設計計算該路面修補材料實際應用的配筋。為模擬在實際路面修補中會遇到的環(huán)境,設計了標準養(yǎng)護、負溫養(yǎng)護,預養(yǎng)護后轉負溫養(yǎng)護和預養(yǎng)護后負溫轉正溫養(yǎng)護四種養(yǎng)護制度。研究結果表明AAS-ECC的抗壓強度和抗折強度隨溫度降低而降低,預養(yǎng)護后強度明顯提高...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：84 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
整體研究思路
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-14-2.1.4纖維本課選用揚州陽泰化工廠生產(chǎn)的聚乙烯纖維，以下簡稱PE(Polyethylene)纖維和河北致泰公司生產(chǎn)的鋼纖維，以下簡稱ST纖維。兩者實物圖分別為圖2-1(a)和圖2-1(b)，各項物理性質(zhì)如表2-3所示。(a)(b)圖2-1(a)聚乙烯纖維(b)鋼纖維表2-3纖維物理性質(zhì)材料直徑(μm)長度(mm)拉伸強度(MPa)模量(GPa)延伸率(%)密度(g/cm3)PE纖維241830001102.420.97鋼纖維15013285022047.82.1.5原材料溫度礦渣、砂、水玻璃、水、氫氧化鈉、PE纖維和鋼纖維均放置于室溫環(huán)境下，在室溫環(huán)境中利用水、氫氧化鈉和水玻璃配置不同水灰比的堿激發(fā)溶液，配置完畢后立即測量溶液溫度，測得為55℃—60℃，根據(jù)試驗現(xiàn)象觀察可知，溶液溫度越高，在初期的流動性更好，但是凝結時間也隨之縮短，最終確定將溶液溫度控制在30℃時最為適宜，溶液配制完后需要將溶液放置于室溫環(huán)境中，放涼至30℃?zhèn)溆谩?.2測試方法2.2.1堿激發(fā)礦渣ECC力學性能堿激發(fā)礦渣ECC抗壓強度試驗參照《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法》（GB/T17671-1999）。利用YAW-300型微機全自動水泥壓折試驗機對ECC抗壓強度和抗折強度進行測量。抗壓強度測試試件選用尺寸為50mm×50mm×50mm的
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-15-鋼模具，加載速度為1kN/s，一組測得三個數(shù)據(jù)后，取其平均值，若存在一個數(shù)據(jù)超過±10%的平均值，取另外兩個抗壓強度數(shù)值的平均值作為ECC的抗壓強度值；若存在兩個數(shù)據(jù)超過±10%的平均值，則該組數(shù)據(jù)整體作廢�？拐蹚姸葴y試試件選用尺寸為40mm×40mm×160mm的塑料模具，加載速率為50N/s，一組測得三個數(shù)據(jù)后，取其平均值，若存在一個數(shù)據(jù)超過±10%的平均值，取另外兩個抗折強度數(shù)值的平均值作為ECC的抗折強度值；若存在兩個數(shù)據(jù)超過±10%的平均值，則該組數(shù)據(jù)整體作廢。堿激發(fā)礦渣ECC的抗拉強度及在拉伸作用下呈現(xiàn)的性能，根據(jù)JSCE推薦的電子萬能試驗機進行了單軸拉伸試驗。在加載速度為0.2mm/min的位移控制下進行試驗，測量拉伸強度和應變率。在拉伸試件的中心兩側安裝兩個線性可變差式位移傳感器(LVDTs)，用來測量拉伸應變率�？估瓘姸冗x用的試件樣品標距長度為80mm，標距長度內(nèi)的橫截面尺寸為30mm×13mm。圖2-2顯示了試樣的幾何形狀和試驗裝置。通過測得的數(shù)據(jù)，得到拉伸應力—應變曲線、拉伸強度和極限拉伸應變。拉伸實驗后破壞的試件，裂縫細而密集，直接觀察效果并不清楚，使用刷子將試件表面涂上白色的石膏粉末，方便進行拉伸性能的觀察，并將實驗結果拍照記錄。(a)(b)圖2-2(a)試件幾何形狀(b)試驗裝置2.2.2堿激發(fā)礦渣ECC體積變形參照《水泥砂漿干縮試驗方法》（JC/T603—2004）使用比長儀對堿激發(fā)礦渣砂漿、PE纖維堿激發(fā)礦渣ECC和PE/ST纖維堿激發(fā)礦渣ECC不同溫度和不同養(yǎng)護制度下的體積變形和密封條件下體積變形進行測量。模具選用40mm×40mm×160mm兩端帶有收縮頭接口的鋼模具，成型后放于室溫養(yǎng)護6h，6h之后進
【參考文獻】：
期刊論文
[1]高吸水性樹脂對堿激發(fā)礦渣收縮與開裂性能的影響[J]. 姚嘉斌,袁潔,宋學鋒,巨建濤. 硅酸鹽通報. 2019(07)
[2]礦渣基水泥混凝土路面修補材料界面黏結性能試驗[J]. 李銘,支喜蘭,姚愛玲. 西安工業(yè)大學學報. 2019(01)
[3]PVA-ECC受壓彈性模量及泊松比試驗研究[J]. 王玉清,孫亮,劉曙光,劉瀟,張亞樂. 混凝土. 2018(10)
[4]堿激發(fā)礦渣混凝土的力學性能[J]. 萬小梅,張宇,趙鐵軍,張淑文,程楊杰. 材料導報. 2018(12)
[5]硫鋁酸鹽水泥修復材料研究綜述[J]. 劉斌清,徐國棟,葉超強,黃澤國. 西部交通科技. 2018(06)
[6]超早強硫鋁酸鹽水泥混凝土修補材料的應用研究[J]. 扶庭陽,郭保林,羅玉萍,張家偉. 混凝土. 2018(02)
[7]磷酸鎂水泥用作道路的快速修補材料研究[J]. 孫佳龍,黃煜鑌,范英儒,蘭興陽,牛欣川. 功能材料. 2018(01)
[8]鋼纖維對超高性能混凝土干燥收縮的影響[J]. 吳林妹,史才軍,張祖華,王浩. 材料導報. 2017(23)
[9]高吸水性樹脂對堿礦渣水泥砂漿強度與收縮性能的影響[J]. 姚曉樂,江星,朱效宏,張帆. 混凝土與水泥制品. 2017(06)
[10]磷酸鎂水泥研究進展[J]. 齊召慶,汪宏濤,徐哲. 四川兵工學報. 2015(12)
博士論文
[1]ECC機場道面加鋪層的材料及結構研究[D]. 馬輝.東南大學 2017
碩士論文
[1]水泥混凝土路面快速修補材料性能研究[D]. 王戈.重慶交通大學 2018
[2]堿激發(fā)礦渣膠凝材料的低溫力學性能[D]. 趙美杰.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[3]超早強硫鋁酸鹽水泥基材料研究與應用[D]. 扶庭陽.煙臺大學 2017
[4]堿激發(fā)礦渣制備綠色ECC的研究[D]. 楊清荔.重慶大學 2016
[5]中日歐現(xiàn)有建筑抗震性能評估方法比較研究[D]. 羅琨.北京交通大學 2011
[6]地聚合物基路面修補材料的制備及性能研究[D]. 李碩.重慶大學 2008
[7]超高韌性水泥基復合材料與鋼筋粘結性能的試驗研究[D]. 王洪昌.大連理工大學 2008
本文編號：3028748
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：84 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
整體研究思路
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-14-2.1.4纖維本課選用揚州陽泰化工廠生產(chǎn)的聚乙烯纖維，以下簡稱PE(Polyethylene)纖維和河北致泰公司生產(chǎn)的鋼纖維，以下簡稱ST纖維。兩者實物圖分別為圖2-1(a)和圖2-1(b)，各項物理性質(zhì)如表2-3所示。(a)(b)圖2-1(a)聚乙烯纖維(b)鋼纖維表2-3纖維物理性質(zhì)材料直徑(μm)長度(mm)拉伸強度(MPa)模量(GPa)延伸率(%)密度(g/cm3)PE纖維241830001102.420.97鋼纖維15013285022047.82.1.5原材料溫度礦渣、砂、水玻璃、水、氫氧化鈉、PE纖維和鋼纖維均放置于室溫環(huán)境下，在室溫環(huán)境中利用水、氫氧化鈉和水玻璃配置不同水灰比的堿激發(fā)溶液，配置完畢后立即測量溶液溫度，測得為55℃—60℃，根據(jù)試驗現(xiàn)象觀察可知，溶液溫度越高，在初期的流動性更好，但是凝結時間也隨之縮短，最終確定將溶液溫度控制在30℃時最為適宜，溶液配制完后需要將溶液放置于室溫環(huán)境中，放涼至30℃?zhèn)溆谩?.2測試方法2.2.1堿激發(fā)礦渣ECC力學性能堿激發(fā)礦渣ECC抗壓強度試驗參照《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法》（GB/T17671-1999）。利用YAW-300型微機全自動水泥壓折試驗機對ECC抗壓強度和抗折強度進行測量。抗壓強度測試試件選用尺寸為50mm×50mm×50mm的
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-15-鋼模具，加載速度為1kN/s，一組測得三個數(shù)據(jù)后，取其平均值，若存在一個數(shù)據(jù)超過±10%的平均值，取另外兩個抗壓強度數(shù)值的平均值作為ECC的抗壓強度值；若存在兩個數(shù)據(jù)超過±10%的平均值，則該組數(shù)據(jù)整體作廢�？拐蹚姸葴y試試件選用尺寸為40mm×40mm×160mm的塑料模具，加載速率為50N/s，一組測得三個數(shù)據(jù)后，取其平均值，若存在一個數(shù)據(jù)超過±10%的平均值，取另外兩個抗折強度數(shù)值的平均值作為ECC的抗折強度值；若存在兩個數(shù)據(jù)超過±10%的平均值，則該組數(shù)據(jù)整體作廢。堿激發(fā)礦渣ECC的抗拉強度及在拉伸作用下呈現(xiàn)的性能，根據(jù)JSCE推薦的電子萬能試驗機進行了單軸拉伸試驗。在加載速度為0.2mm/min的位移控制下進行試驗，測量拉伸強度和應變率。在拉伸試件的中心兩側安裝兩個線性可變差式位移傳感器(LVDTs)，用來測量拉伸應變率�？估瓘姸冗x用的試件樣品標距長度為80mm，標距長度內(nèi)的橫截面尺寸為30mm×13mm。圖2-2顯示了試樣的幾何形狀和試驗裝置。通過測得的數(shù)據(jù)，得到拉伸應力—應變曲線、拉伸強度和極限拉伸應變。拉伸實驗后破壞的試件，裂縫細而密集，直接觀察效果并不清楚，使用刷子將試件表面涂上白色的石膏粉末，方便進行拉伸性能的觀察，并將實驗結果拍照記錄。(a)(b)圖2-2(a)試件幾何形狀(b)試驗裝置2.2.2堿激發(fā)礦渣ECC體積變形參照《水泥砂漿干縮試驗方法》（JC/T603—2004）使用比長儀對堿激發(fā)礦渣砂漿、PE纖維堿激發(fā)礦渣ECC和PE/ST纖維堿激發(fā)礦渣ECC不同溫度和不同養(yǎng)護制度下的體積變形和密封條件下體積變形進行測量。模具選用40mm×40mm×160mm兩端帶有收縮頭接口的鋼模具，成型后放于室溫養(yǎng)護6h，6h之后進
【參考文獻】：
期刊論文
[1]高吸水性樹脂對堿激發(fā)礦渣收縮與開裂性能的影響[J]. 姚嘉斌,袁潔,宋學鋒,巨建濤. 硅酸鹽通報. 2019(07)
[2]礦渣基水泥混凝土路面修補材料界面黏結性能試驗[J]. 李銘,支喜蘭,姚愛玲. 西安工業(yè)大學學報. 2019(01)
[3]PVA-ECC受壓彈性模量及泊松比試驗研究[J]. 王玉清,孫亮,劉曙光,劉瀟,張亞樂. 混凝土. 2018(10)
[4]堿激發(fā)礦渣混凝土的力學性能[J]. 萬小梅,張宇,趙鐵軍,張淑文,程楊杰. 材料導報. 2018(12)
[5]硫鋁酸鹽水泥修復材料研究綜述[J]. 劉斌清,徐國棟,葉超強,黃澤國. 西部交通科技. 2018(06)
[6]超早強硫鋁酸鹽水泥混凝土修補材料的應用研究[J]. 扶庭陽,郭保林,羅玉萍,張家偉. 混凝土. 2018(02)
[7]磷酸鎂水泥用作道路的快速修補材料研究[J]. 孫佳龍,黃煜鑌,范英儒,蘭興陽,牛欣川. 功能材料. 2018(01)
[8]鋼纖維對超高性能混凝土干燥收縮的影響[J]. 吳林妹,史才軍,張祖華,王浩. 材料導報. 2017(23)
[9]高吸水性樹脂對堿礦渣水泥砂漿強度與收縮性能的影響[J]. 姚曉樂,江星,朱效宏,張帆. 混凝土與水泥制品. 2017(06)
[10]磷酸鎂水泥研究進展[J]. 齊召慶,汪宏濤,徐哲. 四川兵工學報. 2015(12)
博士論文
[1]ECC機場道面加鋪層的材料及結構研究[D]. 馬輝.東南大學 2017
碩士論文
[1]水泥混凝土路面快速修補材料性能研究[D]. 王戈.重慶交通大學 2018
[2]堿激發(fā)礦渣膠凝材料的低溫力學性能[D]. 趙美杰.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[3]超早強硫鋁酸鹽水泥基材料研究與應用[D]. 扶庭陽.煙臺大學 2017
[4]堿激發(fā)礦渣制備綠色ECC的研究[D]. 楊清荔.重慶大學 2016
[5]中日歐現(xiàn)有建筑抗震性能評估方法比較研究[D]. 羅琨.北京交通大學 2011
[6]地聚合物基路面修補材料的制備及性能研究[D]. 李碩.重慶大學 2008
[7]超高韌性水泥基復合材料與鋼筋粘結性能的試驗研究[D]. 王洪昌.大連理工大學 2008
本文編號：3028748
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