發(fā)布時間：2017-06-08 11:14

  本文關(guān)鍵詞：采用PTN材料密封石灰?guī)r的抗凍脹試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：巖石的凍融破壞是寒區(qū)巖石工程中常遇到的主要病害之一。美國愛荷華州常用石灰?guī)r做路基,在經(jīng)歷年間冬春交替過后,經(jīng)常受到凍脹及融沉破壞,如發(fā)生翻漿、裂縫形成等現(xiàn)象,進一步造成工程損害,造成巨大的經(jīng)濟損失。PTN石油瀝青聚氨酯接縫材料是以聚醚、石油瀝青等化合而成的高分子防滲密封材料,已寫入國家標準《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》(GB/T50600-2010)中。受美國愛荷華州立大學(xué)土木工程系委托,采用PTN材料密封石灰?guī)r,有效防止水分滲入石灰?guī)r,以期防止發(fā)生凍脹破壞,從而避免發(fā)生凍脹破壞,使其可以應(yīng)用于低溫環(huán)境,為路基工程抗凍脹防護提供理論依據(jù)。本文通過-73℃—+20℃大跨度低溫循環(huán)實驗及SEM電鏡微觀掃描的方法,分析總結(jié)了石灰石凍融循環(huán)劣化模式,探討PTN材料密封石灰?guī)r對其抗凍性能提升的作用機理,并結(jié)合3種新型界面劑作底料對PTN材料低溫粘結(jié)性能的改良,總結(jié)PTN材料在低溫條件下的性能。主要研究結(jié)果如下:(1)石灰石凍融劣化模式主要為:凍融前中期主要為裂隙發(fā)展模式,這個階段主要是孔隙、裂隙的發(fā)展、貫通;凍融后期主要為礦物顆粒剝落模式,這個階段主要是隨著凍融循環(huán)的增加,石灰石表面微裂隙的擴展與軟化,導(dǎo)致膠結(jié)較弱的礦物顆粒剝落。這兩個模式在石灰石的凍融劣化中同時進行。(2)在-73℃—+20℃大跨度低溫凍融循環(huán)過程中,石灰石的質(zhì)量呈現(xiàn)出先增加后減小的規(guī)律,這主要是石灰石凍融前期裂隙發(fā)展,融化過程水分向內(nèi)遷移和凍融后期少量礦物顆粒剝落析出共同作用的結(jié)果。石灰石強度逐漸降低,凍融循環(huán)30次后,石灰石的凍融系數(shù)為0.49,總結(jié)出單軸抗壓強度R(MPa)與凍融循環(huán)次數(shù)N(次)的擬合關(guān)系式為R=R初*(1-0.01734*N)。(3)初始含水狀態(tài)的不同,對石灰石的抗凍性能影響不大。長期的連續(xù)低溫對石灰石凍融損傷較小。(4)PTN材料在連續(xù)低溫和低溫凍融循環(huán)中仍保持良好的防水性能,能有效的防止凍融循環(huán)中水分的進入,從本質(zhì)上減緩了凍融劣化。采用PTN材料密封石灰石對其強度提升達60-70%左右,能有效的提高石灰石的抗凍性能。(5)采用三種新型界面劑:吉林水科院研發(fā)底料(J)、聚脲底料(N)、PTN甲料與二甲苯(E)能提升PTN材料拉伸粘結(jié)性能。其中,在連續(xù)低溫加入吉林水科院研發(fā)的(J)底料PTN試件拉伸粘結(jié)強度平均值為0.94MPa、拉伸粘結(jié)斷裂伸長率平均值達350.5%。在低溫凍融循環(huán)加入PTN甲料與二甲苯(E)底料的PTN試件拉伸粘結(jié)強度平均值為0.36MPa、拉伸粘結(jié)斷裂伸長率平均值達165%,以上理論數(shù)據(jù)可為寒區(qū)不同狀態(tài)不同要求的實際工程建設(shè)提供指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：PTN材料 石灰石 電鏡掃描 凍融劣化
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU45
【目錄】：

• 摘要4-6
• abstract6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與評述10-13
• 1.2.1 巖石凍融力學(xué)方面10-13
• 1.2.2 聚氨酯材料方面13
• 1.3 研究目的與意義13-14
• 1.4 PTN材料簡介14-15
• 1.5 研究內(nèi)容與方案15-16
• 第二章 石灰石基本物理性質(zhì)指標16-24
• 2.1 石灰石檢驗16
• 2.2 試件加工16-18
• 2.3 石灰石物理性質(zhì)18-23
• 2.3.1 容重和密度18
• 2.3.2 含水率和吸水率18-21
• 2.3.3 單軸抗壓強度21-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 PTN材料低溫狀態(tài)下底料優(yōu)選試驗24-37
• 3.1 試驗準備24-27
• 3.1.1 基材水泥砂漿試試塊的制備24-25
• 3.1.2 試件成型25-27
• 3.2 試驗過程27-28
• 3.2.1 凍融實驗27
• 3.2.2 拉伸粘接試驗27-28
• 3.3 實驗結(jié)果與分析28-36
• 3.3.1 吉林水科院研發(fā)底料不同情況實驗結(jié)果分析30-31
• 3.3.2 聚脲底料不同情況實驗結(jié)果分析31-32
• 3.3.3 PTN甲料和二甲苯底料不同情況實驗結(jié)果分析32-34
• 3.3.4 三種底料在常溫下拉伸粘結(jié)性能對比34
• 3.3.5 三種底料在連續(xù)凍拉伸粘結(jié)性能對比34-35
• 3.3.6 三種底料在循環(huán)凍融作用下拉伸粘結(jié)性能對比35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 PTN包裹石灰石抗凍性實驗37-52
• 4.1 凍融實驗準備37-39
• 4.1.1 實驗分組及前期處理37-38
• 4.1.2 PTN包裹石灰石處理38-39
• 4.2 凍融實驗過程39-40
• 4.3 實驗結(jié)果與分析40-47
• 4.3.1 質(zhì)量變化與分析40-42
• 4.3.2 強度變化結(jié)果與分析42-47
• 4.4 微觀分析47-51
• 4.4.1 是否包裹PTN材料的石灰石凍融劣化模式比較47-49
• 4.4.2 PTN材料微觀變化49-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第五章 結(jié)論與展望52-54
• 5.1 結(jié)論52
• 5.2 不足與展望52-54
• 參考文獻54-58
• 致謝58-59
• 作者簡介59

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