關(guān)于混凝土路面快速修補(bǔ)(土木工程道路橋梁)畢業(yè)論文

1、學(xué)號： 成績： 土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）水泥混凝土路面快速修補(bǔ)材料的研究專業(yè)方向： 土木與交通工程（道路橋梁） 班 級： 指導(dǎo)教師： 答辯時間： 二零一零年 六月水泥混凝土路面快速修補(bǔ)材料試驗研究摘 要本文以硫鋁酸鹽水泥（sac）為主要研究基材，通過普通硅酸鹽水泥（opc）、高鋁水泥（hac）與sac標(biāo)準(zhǔn)稠度和凝結(jié)時間的比較；在sac中摻入不同比例的opc和在sac中摻入不同比例的hac研究其復(fù)合后的凝結(jié)時間和早期強(qiáng)度性能變化；添加不同外加劑對sac水泥的凝結(jié)時間和早期強(qiáng)度的影響，得出一定的結(jié)論，并以此實際出合理的配合比。試驗結(jié)果表明:在sac中摻入opc，opc摻量在10%80%范圍內(nèi)都

2、會引起水泥凝結(jié)時間加快，抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度降低，有時甚至達(dá)到速凝。其中，當(dāng)opc摻量在10%20%時，其凝結(jié)時間顯著縮短，早期抗折強(qiáng)度略有增加，后期強(qiáng)度略有降低但不是很明顯。當(dāng)opc摻量在40%50%時，水泥發(fā)生了速凝，且強(qiáng)度降低較為明顯。當(dāng)opc摻量大于90%時，混合水泥的凝結(jié)時間和強(qiáng)度與opc水泥接近；在sac中摻入hac，隨著hac摻量的增加會引起水泥凝結(jié)時間有略微提升，抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度都有所下降；在sac中摻入適量的jg-2在標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量下能起到加速水泥水化的作用，縮短水泥終凝時間，過量的jg-2則會延緩水泥凝結(jié)；緩凝劑a能起到延緩sac凝結(jié)的作用，且適量的a能提高的sac的3d強(qiáng)

3、度；葡萄糖酸鈉能很好的延緩sac凝結(jié)的速度，適當(dāng)?shù)奶砑悠咸烟撬徕c也可以使sac的3d強(qiáng)度得到提升；bs型速凝早強(qiáng)劑能顯著縮短sac的凝結(jié)時間，微量的bs便能使水泥發(fā)生速凝，提高小時強(qiáng)度，但摻量較大時會降低水泥的中、后期強(qiáng)度。最終選定：水灰比0.4,砂率38%，jg-2減水劑摻量1.5%，葡萄糖酸鈉摻量0.05%以及bs型速凝早強(qiáng)劑摻量0.1%。水泥混凝土的施工時間為55min，1d抗壓強(qiáng)度為31.8mpa。關(guān)鍵詞：硫鋁酸鹽水泥；復(fù)合水泥；外加劑；凝結(jié)時間；力學(xué)性能；配合比abstractin this paper, sulfur cement (sac) as the main researc

4、h base material, by ordinary portland cement (opc), high alumina cement (hac) and sac normal consistency and setting time of comparison; in sac mixed with different proportions sac mixed with opc and hac of different proportions of the compound after setting time and early strength performance chang

5、es; adding different additives on the sac cement setting time and early strength, draw some conclusions, and thus the actual a reasonable mix. the results showed that: in the sac mixed with opc, opc content of 10% to 80% range would give rise to accelerate cement setting time, compressive strength a

6、nd flexural strength decreased, sometimes even to the rapid setting. which, when the opc content of 10% to 20%, the setting time was significantly shorter, a slight increase in flexural strength of early and late strength decreased slightly but not very obvious. when the opc content of 40% to 50%, t

7、he occurrence of a rapid setting cement and the intensity decreases more distinctly. when the opc content greater than 90%, the mixed cement setting time and strength and opc cement close; in sac mixed with hac, hac content with the increase will cause a slight upgrade of cement setting time, compre

8、ssive strength and resistance to bending strength have declined; in sac mixed with appropriate amount of jg-2 under the standard consistency water can play the role of accelerated cement hydration, reduce cement final setting time, excessive jg-2 will delay the cement setting; a slow retarder can pl

9、ay the role of sac condensation, and the amount of a can improve the sacs 3d intensity; sodium gluconate can be a very good slow speed sac condensation, proper glucose sodium can make sacs 3d strength may be raised; bs-type quick-setting early strength agent can significantly shorten the setting tim

10、e of sac, the small amount of bs they can happen quick setting cement, increased hours of strength, but more content will reduce the cement, the late strength. final selection: 0.4 water cement ratio, sand ratio 38%, jg-2 content of 1.5% water reducing agent, sodium content of 0.05% glucose, and bs-

11、type quick-setting early strength agent content of 0. 1%. concrete construction time of 55min, 1d compressive strength 31.8mpa. keywords: sulfur cement; composite cement; additive; setting time; mechanical properties; mix目錄摘 要 2abstract 3第一章 緒論 6 1.1 研究課題的背景及意義 6 1.2 國內(nèi)外水泥混凝土路面快速修補(bǔ)材料的研究概況 71.2.1國內(nèi)水泥

12、混凝土路面快速修補(bǔ)材料的研究概況 71.2.2國外水泥混凝土路面快速修補(bǔ)材料的研究概況 10 1.3 主要研究內(nèi)容及技術(shù)線路 11 1.3.1 主要研究內(nèi)容 11 1.3.2 技術(shù)線路 11第二章 快速修補(bǔ)水泥材料性能 12 2.1 概述 12 2.2 試驗材料與方法 122.2.1 試驗材料 122.2.2 試驗方法 122.3 試驗結(jié)果與分析 13 2.3.1 opc、sac和hac水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度和凝結(jié)時間 132.3.2 opc、sac和hac水泥的強(qiáng)度 142.4 小結(jié) 15第三章 原材料復(fù)合試驗 163.1 概述 163.2 sac材料與opc材料復(fù)合 163.2.1 試驗材料 16

13、3.2.2 試驗方法 163.3 試驗結(jié)果與分析 173.3.1 opc-sac復(fù)合水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度和凝結(jié)時間 173.3.2 opc-sac復(fù)合水泥的強(qiáng)度 183.4 sac材料與hac材料復(fù)合 203.4.1 hac-sac復(fù)合水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度和凝結(jié)時間 203.4.2 hac-sac復(fù)合水泥的強(qiáng)度 223.5 小結(jié) 23第四章 外加劑對硫鋁酸鹽水泥性能的影響 24 4.1概述 244.2試驗材料與方法 24 4.2.1試驗材料 24 4.2.2試驗方法 244.3試驗結(jié)果與分析 254.3.1 jg-2型減水劑對sac性能的影響 254.3.2 a型緩凝劑對sac性能的影響 254.3.3葡

14、萄糖酸鈉對sac性能的影響 274.3.4 bs型速凝早強(qiáng)劑對sac性能的影響 284.4小結(jié) 28第五章 快速修補(bǔ)混凝土配合比確定 305.1 概述 305.2試驗材料及方法 315.2.1試驗材料 315.2.2試驗方法 315.3試驗結(jié)果分析 315.4小結(jié) 32第六章 結(jié)論與展望 33 5.1 主要結(jié)論 335.2 展望 34參考文獻(xiàn) 35致謝 37第一章 緒論1.1 研究課題的背景及意義水泥混凝土路面具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性耐久性好、施工工藝簡單、養(yǎng)護(hù)費用少、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點，但是在使用過程中，由于行車荷載的反復(fù)作用以及周圍環(huán)境的周期性影響，不可避免地產(chǎn)生破壞。若不能及時進(jìn)行修復(fù)，將嚴(yán)重影

15、響路用性能。在公路路面的修補(bǔ)期間,交通擁擠是一個普遍的大問題。許多大城市的公路交通本來已經(jīng)不堪重負(fù)了,路面的修補(bǔ)就會造成局部甚至全部關(guān)閉交通。早在20世紀(jì)80年代初期，一些發(fā)達(dá)國家就開始進(jìn)行水泥混凝土路面快速開放交通( quick traffic) 方面的研究, 主要通過采用在混凝土中摻加早強(qiáng)型外加劑的辦法, 以加快混凝土早期強(qiáng)度的發(fā)展。一些國家還研制出適用于水泥混凝土道面修補(bǔ)的快硬高早強(qiáng)水泥, 如: 日本的“一日水泥”; 英國的“swiftcrete”水泥; 德國的“draifach”水泥; 意大利的“supercement”水泥。對破損面的罩面修補(bǔ), 常用材料是瀝青混凝土, 也有些國家采用

16、鋼纖維混凝土或薄層連續(xù)鋼筋混凝土加鋪層。這些材料各有優(yōu)缺點, 適用范圍不同, 通用性不強(qiáng), 大多造價昂貴。雖然目前有很多由上述這些混凝土路面的修補(bǔ)材料演變出來的材料，但大多存在質(zhì)量欠穩(wěn)定、養(yǎng)生時間長、開放交通遲等缺點，出現(xiàn)了一些不同形式和程度的損壞，嚴(yán)重影響了正常的交通運輸，路面的正常使用，甚至危及行車安全。據(jù)2007年統(tǒng)計，我國擁有各個等級的水泥混凝土路面公路里程己達(dá)84.88萬千米，占全部有鋪裝路面的68%，這些水泥混凝土路面為我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展發(fā)揮了巨大的作用。隨著交通量急劇增長和車載重量的劇增，我國水泥混凝土路面的破損日益嚴(yán)重，不僅早期修建的水泥混凝土路面已接近其使用壽命，而且近年來新建的

17、水泥混凝土路面在遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計年限時就出現(xiàn)不同程度的破壞。常見的病害有斷板、脫皮麻面、啃邊等，目前普遍采用整板拆除法和罩面法進(jìn)行修復(fù)。當(dāng)混凝土病害發(fā)展到嚴(yán)重破損程度時，修補(bǔ)難度很大，采用普通水泥混凝土修補(bǔ)路面，尤其是城市道路，養(yǎng)生時間長，早期強(qiáng)度低，需要57天才能開放交通并造成交通中斷，會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，帶來諸多不便。因此，如何改變傳統(tǒng)修補(bǔ)方法費時費力、養(yǎng)生期長、影響交通、經(jīng)濟(jì)損失大等問題，已成為當(dāng)今水泥混凝土路面修補(bǔ)的首要目的，而修補(bǔ)材料的性能又是影響修補(bǔ)效果的關(guān)鍵，由此提出了水泥混凝土快速修補(bǔ)材料研究課題?；炷谅访婵焖傩扪a(bǔ)材料在早強(qiáng)耐久、耐磨抗裂、施工性能和新老混凝土粘結(jié)性能等方面都有

18、很高的要求。目前國內(nèi)外研究和應(yīng)用的成果大多是沿用傳統(tǒng)的普通混凝土修補(bǔ)技術(shù)，或者在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，沒有質(zhì)的飛躍和突破。特別是國內(nèi)在混凝土路面快速修補(bǔ)材料方面的研究尚處于初級階段，對于修補(bǔ)材料系統(tǒng)的開發(fā)和研究較少。為了盡可能減少因修補(bǔ)而中斷的交通以及經(jīng)濟(jì)損失, 試驗研究一種工藝簡單可行、修補(bǔ)效果理想、快速開放交通的水泥混凝土路面快速修補(bǔ)材料十分必要。綜上所述，展開對混凝土路面快速修補(bǔ)材料的開發(fā)與研究，具有良好的社會意義和廣泛的應(yīng)用前景，是很有必要的。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國內(nèi)水泥混凝土路面快速修補(bǔ)材料的研究概況早期，我們公路部門對破損的水泥混凝土路面進(jìn)行修補(bǔ)時，傳統(tǒng)方法之一是采

19、用瀝青質(zhì)材料，即在水泥混凝土路面的裂縫處灌注瀝青，以達(dá)到封閉裂縫的目的，或是在己損壞的混凝土表面上加鋪一層瀝青混凝土。這種方法只是一種應(yīng)急措施，不能從根本上解決水泥混凝土路面修復(fù)的問題。主要表現(xiàn)為:路面材料強(qiáng)度的不均勻，導(dǎo)致傳荷不一致，使用壽命短，混凝土的顏色不一致，影響美觀。若采用改性瀝青材料進(jìn)行修補(bǔ)，其修補(bǔ)后效果好，路面平整度差，影響行車的舒適和安全并降低表面使用功能，但單價高。另一種傳統(tǒng)方法是采用與原混凝土強(qiáng)度等級相當(dāng)或稍高的普通混凝土來進(jìn)行修補(bǔ)，但也存在一些問題，主要表現(xiàn)為:普通混凝土收縮大，易使混凝土開裂，新老混凝土間的粘結(jié)性能差，易使混凝土開裂，普通混凝土本身的粘度差，與老混凝土的

20、粘結(jié)效果差，養(yǎng)生的時間長(14天及以上)，影響交通。為此國家加大了對水泥混凝土路面快速修補(bǔ)技術(shù)及修補(bǔ)材料的研究力度，各大專業(yè)院校和科研院所針對不同的水泥混凝土路面破壞特點，研制了一些典型的新型快速修補(bǔ)材料(或修補(bǔ)劑)。此外利用具有特殊功能的外加劑和礦物摻合料，采用復(fù)配技術(shù)，充分發(fā)揮多種成分的疊加效應(yīng)，配制快速修補(bǔ)劑，并在普通混凝土砂漿基礎(chǔ)上優(yōu)化配合比，也是配制快速修補(bǔ)混凝土或砂漿最為簡潔實用的途徑之一。江蘇省建筑科學(xué)研究院成功研制了jk-4型、jk-10型、jk-24型系列混凝土快速修補(bǔ)劑，克服了傳統(tǒng)修補(bǔ)材料的一些弊端，不僅具有快硬早強(qiáng)的特點，而且收縮小，新老混凝土粘結(jié)強(qiáng)，耐磨，耐久等特點。j

21、k-4型、jk-10型修補(bǔ)材料主要的礦物成分:氟鋁酸鈣、硅酸鈣、硫鋁酸鈣和少量的單晶體。jk-24型是由硫鋁酸鹽、優(yōu)質(zhì)的含硅材料和高效表面活性劑復(fù)合而成。jk-4型混凝土快速修補(bǔ)劑的內(nèi)摻量確定為3045%，采用525號普通硅酸鹽水泥配制的jk-4型快速修補(bǔ)混凝土6h齡期的抗折強(qiáng)度可達(dá)3.89mpa，抗壓強(qiáng)度可達(dá)34.3mpa；采用425號普通硅酸鹽水泥配制的jk-4型快速修補(bǔ)混凝土6h齡期的抗折強(qiáng)度只有3.09mpa，抗壓強(qiáng)度可達(dá)29.4mpa;推薦配合比中水泥用量為278kg/m3，jk-4型修補(bǔ)劑為228kg/m3，配制的jk-4型快速修補(bǔ)混凝土12h齡期的混凝土抗折強(qiáng)度可達(dá)3.23mpa

22、，抗壓強(qiáng)度可達(dá)25.0mpa。jk-10型混凝土快速修補(bǔ)劑的外摻量確定為1316%，建議的配合比中采用525號普通硅酸鹽水泥為425kg/m3，jk-10型修補(bǔ)劑為5568kg/m3.jk-24型混凝土快速修補(bǔ)劑的適宜摻量確定為1418%，建議的配合比中525號普通硅酸鹽水泥為437kg/m3，jk-24型修補(bǔ)劑為70kg/m3。配制的jk-24型快速修補(bǔ)混凝土24h齡期的混凝土抗折強(qiáng)度可達(dá)3.1mpa，抗壓強(qiáng)度可達(dá)18.9mpa。該系列修補(bǔ)材料為25003000元/噸。武漢理工大學(xué)研制的mpb混凝土修補(bǔ)材料是由過燒的mgo粉料、磷酸二氫氨粉料及調(diào)凝材料按一定的比例配制而成。該材料具有超快凝快

23、硬性能，凝結(jié)時間可控制在56min以內(nèi)，與老混凝土的粘結(jié)性能、耐磨性、抗凍性、體積穩(wěn)定性好，3h的強(qiáng)度可達(dá)39.4mpa，ld的強(qiáng)度達(dá)到55.5mpa。長安大學(xué)研制的水泥混凝土路面修補(bǔ)材料主要由硫鋁酸鹽、硅酸鹽、鋁酸鹽和高效活性劑按一定的比例組成，分hw1、hw2、hw3三種，6h后即可開放交通。建議的配合比中采用525號硅酸鹽水泥為475kg/m3，hw1型修補(bǔ)劑為77kg/m3。配制的快速修補(bǔ)混凝土6h齡期的混凝土抗折強(qiáng)度可達(dá)3.57mpa，抗壓強(qiáng)度可達(dá)23.1mpa。該系列修補(bǔ)材料的單價為24893087元/噸。同濟(jì)大學(xué)研制的mpb快速修補(bǔ)材料是由磷酸鹽、過燒的mgo和緩凝劑按一定的比例

24、復(fù)合而成。用該材料配制的混凝土lh的抗壓強(qiáng)度可達(dá)36.1mpa。目前國內(nèi)報道的開發(fā)出來的可以進(jìn)行水泥混凝土路面修補(bǔ)的特種水泥主要有以下幾種:(1)快硬硅酸鹽水泥快硬硅酸鹽水泥是在配制水泥生料時通過對生料組成的控制與調(diào)整，水泥中早強(qiáng)礦物硅酸三鈣(簡寫為c3s)和鋁酸三鈣(簡寫c3a)為的含量高，so3的含量可容許到4.0%。因此，在水化初期，形成了大量的鈣礬石，不僅凝結(jié)快，而且強(qiáng)度發(fā)展也快，其在5min20min可以硬化，1h的抗壓強(qiáng)度可達(dá)10mpa30mpa，1d強(qiáng)度可以達(dá)到28d強(qiáng)度75%90%。但和普通水泥一樣，其干縮大，新老混凝土粘結(jié)差、水化熱高，要注意養(yǎng)護(hù)。(2)快硬硫鋁酸鹽、鐵鋁酸鹽

25、水泥硫鋁酸鹽和鐵鋁酸鹽水泥熟料主要礦物為硫鋁酸鈣(簡寫為ca3s)，硅酸鈣(簡寫為cs)和鐵鋁酸四鈣(簡寫為c4af)，硫鋁酸鹽和鐵鋁酸鹽水泥在成分上的主要差別是熟料中al2o3fe2o3比和ca3s和caf兩個礦物的含量不同。這兩種水泥除早強(qiáng)快硬特征以外，還有一定的膨脹性、抗硫酸鹽腐蝕的性能，其4h抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到20mpa25mpa，1h強(qiáng)度可以達(dá)到30mpa60mpa。(3)高鋁水泥高鋁水泥是一種快硬早強(qiáng)水泥。其強(qiáng)度主要集中在早期,后期幾乎無發(fā)展, 高鋁水泥水化物高溫下不穩(wěn)定, 易發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變, 后期往往降低，高鋁水泥1d的抗折強(qiáng)度達(dá)到35mpa, 抗壓強(qiáng)度達(dá)到2545mpa。(4)磷酸

26、鎂水泥磷酸鎂水泥混凝土是一種較好的快速修補(bǔ)材料, 在國內(nèi)外應(yīng)用較多。磷酸鎂水泥的制備的基本工藝為：在1500左右灼燒mgo粉,磨制比表面積為12603500cm2/g。將nh4h2po4粉與之混和均勻, 由na2b4o4.10h2o調(diào)節(jié)凝結(jié)時間即可制成磷酸鎂系水泥bpm。磷酸鎂系水泥有足夠的凝結(jié)時間, 較快的硬化速度和早期強(qiáng)度, 與舊混凝土結(jié)合力強(qiáng), 相容性好, 是一種很有發(fā)展前途的路面修補(bǔ)材料。磷酸鹽水泥混凝土的干縮率只有0.05%0.09%, 體積穩(wěn)定性很好。1h內(nèi)抗壓強(qiáng)度可達(dá)到10mpa。但國內(nèi)由于研究還不是很深人，生產(chǎn)和應(yīng)用均不是很廣泛。(5)堿硅水泥堿硅水泥也稱土聚水泥, 是較好的快

27、速修補(bǔ)水泥, 目前有一些快速修補(bǔ)材料就是堿硅水泥。在我國有兩種典型的堿硅水泥快速修補(bǔ)材料。上海市政工程研究所研制的sc型快凝修補(bǔ)材料, 南京水利科學(xué)研究院研制的as型快速修補(bǔ)材料。1.2.2國外水泥混凝土路面快速修補(bǔ)材料的研究概況國外對于混凝土路面快速修補(bǔ)材料研究相對較多。對于修補(bǔ)混凝土的研究國外主要集中在適用于薄層修補(bǔ)材料的修補(bǔ)劑、聚合混凝土和纖維混凝土。1999年德克薩大學(xué)針對薄層快速修補(bǔ)聚合物混凝土總結(jié)出如下特點：聚合物混凝土具有快凝性，良好的強(qiáng)度和耐久性，與水的粘結(jié)性良好，剛度高，它以修補(bǔ)小于10mm厚的混凝土薄層見長:在改性聚合物凝土(pmc)中摻入部分纖維制品可以使用噴涂技術(shù)在垂直

28、表面進(jìn)行薄層修補(bǔ)經(jīng)濟(jì)實用:聚合物浸潤混凝土(pmc)抗壓強(qiáng)度較普通混凝土提高34倍，且抗?jié)B性能良好，從而提高了混凝土體系的耐久性，抗凍融性能和抗酸性，性模量極高，可比普通混凝土高50100%。美國chemrex公司生產(chǎn)的emaco s88cl、thoroc sp20噴射砂漿、無聚合sonoerete sonopath-100、thoroc all-crete20，其中emaoco s88cl纖維砂漿工作時間45min，28d抗壓強(qiáng)度可達(dá)77.9mpa，修補(bǔ)厚度為6mm、13mm、19mm時的粘結(jié)強(qiáng)度分別達(dá)到0.93mpa、1.81mpa、1.32mpa，平均值達(dá)到1.36mpa。美國俄勒岡州交

29、通部規(guī)范要求修補(bǔ)材料28d抗壓強(qiáng)度大于20.7mpa，結(jié)強(qiáng)度大于0.689mpa，且施工后14d、35d均未出現(xiàn)裂縫，表明其具有很好的抗折干縮性能。thoroc sp20噴射砂漿強(qiáng)度在符合規(guī)范要求的基礎(chǔ)上比emaoco5cl稍有下降，但是具有很好的電阻抗性能，工作時間在45min之內(nèi)。thoroc all-crete20在體積穩(wěn)定性上表現(xiàn)出了良好的性能，從粘結(jié)強(qiáng)度方面出發(fā)更適合厚度在13mm以上的薄層修補(bǔ)工程中，但是其工作時間較短，僅10min左右，在一定程度上限制了在工程中的推廣應(yīng)用。日本廣泛應(yīng)用調(diào)凝水泥(或稱噴射水泥)，這種噴射水泥的終凝時間為15min，而普通硅酸鹽水泥為190min。由

30、噴射水泥拌制的礫石混凝土摻入0.3%的緩凝劑后，初凝時間約為40min，而普通混凝土可達(dá)5h甚至更長。一天齡期的噴射水泥混凝土的抗彎強(qiáng)度可達(dá)到4.1mpa，抗拉強(qiáng)度可達(dá)到2.5mpa，采用噴射水泥進(jìn)行路面維修可在12h以內(nèi)完成并恢復(fù)交通。1989年日本曾在建設(shè)省主持下研究并開發(fā)了快硬早強(qiáng)外摻劑用于水泥混凝土路面的修補(bǔ)中。1.3 主要研究內(nèi)容以及技術(shù)線路1.3.1主要研究內(nèi)容1、通過查找相關(guān)書刊、文獻(xiàn)，調(diào)研國內(nèi)外水泥混凝土路面快速修補(bǔ)材料種類與技術(shù)；2、通過試驗分析不同快速修補(bǔ)材料的力學(xué)性能；3、研究不同通車時間快速修補(bǔ)混凝土強(qiáng)度的發(fā)展規(guī)律；4、提出既滿足施工性能又符合路用性能的快通修補(bǔ)混凝土配

31、合比。1.3.2技術(shù)線路第二章 快速修補(bǔ)水泥材料性能2.1 概述 不同的水泥材料在凝結(jié)時間、力學(xué)性能、耐久性、抗?jié)B性等方面具有不同的特性。在本章當(dāng)中將對42.5普通硅酸鹽水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥以及高鋁水泥進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)稠度、凝結(jié)時間以及力學(xué)性能進(jìn)行研究比較。其中，力學(xué)性能分別對不同的水泥進(jìn)行12h、1d、3d的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的實驗研究。2.2 試驗材料與方法 2.2.1 試驗材料試驗所用水泥選用42.5普通硅酸鹽水泥（以下簡稱opc）與快硬硫鋁酸鹽水泥（以下簡稱sac）以及高鋁水泥（以下簡稱hac），砂采用中國iso標(biāo)準(zhǔn)砂。 2.2.2 試驗方法一、水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和凝結(jié)時間測定：1.引用標(biāo)準(zhǔn)

32、：按公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程 jtg e30-2005中的t05052005 水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間檢驗方法2.每組水泥用量500g。二、抗折強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度的測定：1.引用標(biāo)準(zhǔn)：按公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程 jtg e30-2005中的t05062005 水泥膠砂強(qiáng)度試驗iso 2.每組水泥用量450g，水灰比0.5，水泥與iso砂的質(zhì)量比為1:3。3.抗壓強(qiáng)度按式（t0506-2）計算：re=fe/a式中：re抗壓強(qiáng)度（mpa）； fe破壞荷載（n）； a受壓面積，40mm40mm=1600mm2。 抗折、抗壓強(qiáng)度計算值精確到0.1mpa。2.3 試驗結(jié)果與分析2.3.1

33、 opc、sac和hac水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度和凝結(jié)時間 表2-1和圖2-1是opc、sac、hac三種水泥原材料的標(biāo)稠、凝結(jié)時間測定結(jié)果。結(jié)果顯示，sac的標(biāo)準(zhǔn)稠度較opc的標(biāo)準(zhǔn)稠度要略低一些，而hac的標(biāo)準(zhǔn)稠度則明顯比其它兩種水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度要高。影響水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量的因素有水泥的礦物組成、水泥的細(xì)度、摻加混合材的種類、混合材的摻量等。在其他情況基本相同的情況下，水泥的礦物組成對標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量起著決定性的作用。表2-2 opc、sac、hac水泥性能名稱標(biāo)準(zhǔn)稠度（%）凝結(jié)時間（min）抗折強(qiáng)度（mpa）抗壓強(qiáng)度（mpa）初凝終凝12h1d3d12h1d3dsac26.3401205.36.36.8

34、28.636.943.8hac33.6601805.15.86.535.442.952.8opc28.41802550.41.76.01.66.430.8圖2-1 opc、sac、hac水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度和凝結(jié)時間2.3.2 opc、sac和hac水泥的強(qiáng)度opc、sac和hac水泥的強(qiáng)度試驗結(jié)果見表2-1和圖2-3。結(jié)果顯示，三種水泥強(qiáng)度的變化隨著齡期的不同表現(xiàn)出不同的差別。對于12h齡期，sac較hac的抗折強(qiáng)度要稍強(qiáng)一些，而抗壓則相反，opc則幾乎沒有抗折和抗壓強(qiáng)度；對于1d齡期，三種水泥強(qiáng)度間的規(guī)律與12h相似，但強(qiáng)度都略有提升，其中opc的抗折強(qiáng)度有小幅提升；3d齡期時，hac的抗折強(qiáng)度

35、要比sac高出許多，opc的抗折強(qiáng)度則有了大幅度提升，但還是和另外兩種早強(qiáng)水泥的有很大差距。hac和sac的抗壓強(qiáng)度相差甚小，opc的抗壓強(qiáng)度也有了很大提升，與兩種快硬水泥強(qiáng)度很接近。圖2-2為抗壓試驗與抗折試驗圖 圖2-2抗折試驗與抗壓試驗圖 圖2-3 opc、sac、hac水泥的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度2.4 小結(jié)通過以上實驗，我們可以看出普通水泥與快硬水泥在標(biāo)準(zhǔn)稠度和凝結(jié)時間以及抗折抗壓強(qiáng)度上的差別，其中標(biāo)準(zhǔn)稠度最小的是sac,最大的是hac，凝結(jié)時間最短的是sac，最長的是opc；同時也比較了sac和hac兩種快硬水泥的性能差異，其中抗折強(qiáng)度較大的是sac，抗壓強(qiáng)度較大的是hac。不難發(fā)現(xiàn)，

36、sac的凝結(jié)時間和力學(xué)性能在所選用水泥中是最優(yōu)的，以下章節(jié)的試驗應(yīng)圍繞sac進(jìn)行進(jìn)一步性能調(diào)試試驗。第三章 原材料復(fù)合試驗3.1 概述混凝土工業(yè)已經(jīng)成功的開發(fā)了復(fù)合水泥，然而，為了使復(fù)合水泥能發(fā)揮更大的作用，它們必須能被應(yīng)用到更多的產(chǎn)品中，。這種包含主要礦物c2s、c4a3s、c4af和cs的水泥已經(jīng)被一些研究者開發(fā)并報道，但是對硫鋁酸鹽水泥和硅酸鹽水泥的復(fù)合水泥以及硫鋁酸鹽水泥與高鋁水泥的復(fù)合水泥的研究很少。硫鋁酸鹽水泥中摻入硅酸鹽水泥或高鋁酸鹽水泥，和相互促進(jìn)其水化，使水泥水化速度加快，水化產(chǎn)物中鈣礬石數(shù)量增多。這兩種復(fù)合水泥，在很大的配比范圍內(nèi)將發(fā)生混合水泥凝結(jié)時間加快，甚至發(fā)生速凝，且

37、強(qiáng)度降，但合適的混合比例不會使水泥的強(qiáng)度降低很多。本章主要研究不同硅酸鹽水泥摻量對硫鋁酸鹽水泥和不同高鋁水泥摻量對硫鋁酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、力學(xué)性能的影響。3.2 sac材料與opc材料復(fù)合3.2.1 試驗材料 試驗所用水泥選用opc與sac，砂采用中國iso標(biāo)準(zhǔn)砂。 3.2.2 試驗方法（1）水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和凝結(jié)時間測定：按公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程 jtg e30-2005中的t05052005進(jìn)行。（2）水泥膠砂抗壓強(qiáng)度試驗：按公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程 jtg e30-2005中的t05062005進(jìn)行。水灰比為0.5，膠砂比為1：3，試體尺寸40mm40m

38、m160mm。（3）其中sac與opc復(fù)合試驗，按照1：9到9：1的配比進(jìn)行復(fù)合；而在第二章試驗中發(fā)現(xiàn)hac水泥是一種磚紅色的水泥，如果將這種材料用在快速修補(bǔ)中，一定會影響到道路的美觀，并且據(jù)資料調(diào)查，hac在后期的收縮顯現(xiàn)比較明顯，可能會導(dǎo)致水泥路面使用性能遭到破壞，基于以上兩點分析，sac與hac復(fù)合試驗，采用9：1到7：3的配比進(jìn)行復(fù)合。3.3 試驗結(jié)果與分析3.3.1 opc-sac復(fù)合水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度和凝結(jié)時間表3-1和圖3-1是不同配比的opc-sac復(fù)合水泥的標(biāo)稠、凝結(jié)時間測定結(jié)果。結(jié)果顯示，在opc-sac復(fù)合體系，隨sac含量的增大，復(fù)合水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量呈現(xiàn)先上升后下降的趨

39、勢，當(dāng)摻量50%為時標(biāo)準(zhǔn)稠度達(dá)到最大值，然后標(biāo)準(zhǔn)稠度隨sac含量的繼續(xù)增大逐漸減小。影響水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量的因素有水泥的礦物組成、水泥的細(xì)度、摻加混合材的種類、混合材的摻量等。在其他情況基本相同的情況下，水泥的礦物組成對標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量起著決定性的作用。opc-sac混合水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量一開始隨sac含量增大而增大的原因，可能是由于少量opc的摻入加快了sac的水化速度，需要消耗更多的水。表3-1 opc-sac復(fù)合水泥配比及其性能編號配比（%）標(biāo)準(zhǔn)稠度（%）凝結(jié)時間（min)抗折強(qiáng)度（mpa）抗壓強(qiáng)度（mpa）sacopc初凝終凝12h1d12h1d1109028.6461290.62.32

40、.29.1220803010531.51.63.94.13307031.812350.61.01.63.34406033.36181.42.14.17.15505042.111212.02.46.97.86604035.916273.24.111.214.77703030.424323.74.615.920.188020待添加的隱藏文字內(nèi)容227.924394.44.919.224.69901027.435794.85.423.029.7當(dāng)sac含量低于50%時，隨sac含量的增大，opc-sac復(fù)合水泥的凝結(jié)時間逐漸縮短，sac含量為10%時凝結(jié)時間明顯比其它的配比要長的多。40%時凝結(jié)最快

41、，初凝為6min，終凝為18min，而純sac的初凝時間和終凝時間分別為40min、160min。當(dāng)sac含量超過50%時，隨sac含量的增大，復(fù)合水泥的凝結(jié)時間又逐漸延長。不過，sac中摻入10%80%的opc，混合水泥的凝結(jié)時間均較純sac縮短。當(dāng)sac中摻有opc時，opc的堿度比sac高，會促進(jìn)sac的水化，且隨opc摻量的增大，復(fù)合水泥的堿度逐漸增大，水化逐漸加快，凝結(jié)時間逐漸縮短；當(dāng)opc摻量超過水泥總量的50%后，隨著opc摻量的繼續(xù)增大，水泥中水化極快的c4a3s含量逐漸減少，因此混合水泥的凝結(jié)又逐漸減慢。 圖3-1 opc-sac復(fù)合水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度與凝結(jié)時間3.3.2 opc

42、-sac復(fù)合水泥的強(qiáng)度opc-sac水泥膠砂強(qiáng)度試驗結(jié)果見表3-1與圖3-2。結(jié)果顯示，opc-sac復(fù)合水泥的強(qiáng)度隨opc摻量的變化和齡期的不同表現(xiàn)出不同的趨勢。對于12h齡期，opc摻量在30%以內(nèi)變化，對抗折強(qiáng)度的影響并不大，對抗壓強(qiáng)度的影響，則成直線下降趨勢，但斜率并不是很大。當(dāng)摻量超過40%后，復(fù)合水泥強(qiáng)度降低幅度很大，且隨opc摻量的增大強(qiáng)度也呈降低的趨勢。在opc摻量在80%的時候，抗折和抗壓強(qiáng)度均有提升，但并不顯著；對1d齡期強(qiáng)度而言，抗折、抗壓強(qiáng)度均呈先降低后增大的趨勢，opc摻量達(dá)到70%時強(qiáng)度最低。綜合前面的凝結(jié)時間來看，在opc-sac復(fù)合水泥中摻入10%20%的opc

43、水泥，復(fù)合水泥的凝結(jié)較明顯加快，12h強(qiáng)度和1d強(qiáng)度都有所降低，但下降不算很明顯。因此，復(fù)合水泥中摻入10%20%的opc是可以利用的。圖3-2 opc-sac復(fù)合水泥強(qiáng)度水泥強(qiáng)度的變化規(guī)律與水泥的凝結(jié)時間有較好的對應(yīng)關(guān)系，水泥凝結(jié)時間越快，相應(yīng)水泥配比的砂漿的強(qiáng)度也越低。這是由于水泥凝結(jié)時間越快，水泥水化越快，形成的主要水化產(chǎn)物不僅晶體粗大，且來不及在漿體中均勻分布，造成部分區(qū)域產(chǎn)物數(shù)量多，部分區(qū)域水化產(chǎn)物數(shù)量少，從而形成薄弱點，強(qiáng)度降低。3.4 sac材料與hac材料復(fù)合 3.4.1 hac-sac復(fù)合水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度和凝結(jié)時間表3-2和圖3-4是不同配比的hac-sac復(fù)合水泥的標(biāo)稠、凝結(jié)

44、時間測定結(jié)果。結(jié)果顯示，在hac-sac復(fù)合體系，隨hac摻量的增大，復(fù)合水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量呈現(xiàn)總體上升的趨勢，但并不明顯。摻量10%要比摻量20%和30%稍低一些。而摻量20%和30%的標(biāo)準(zhǔn)稠度一樣。這說明少量的hac的摻入對sac水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度影響甚小，但與opc的影響機(jī)理一樣，它也是略微加快了sac水泥的水化速度，使復(fù)合水泥用水量略有提升。圖3-3標(biāo)準(zhǔn)稠度和終凝試驗圖。 圖3-3標(biāo)準(zhǔn)稠度與終凝試驗圖表3-2 hac-sac復(fù)合水泥配比及其性能編號配比（%）標(biāo)準(zhǔn)稠度（%）凝結(jié)時間（min)抗折強(qiáng)度（mpa）抗壓強(qiáng)度（mpa）sachac初凝終凝12h1d12h1d1901026.5324

45、455.625.233.62802026.630414.85.624.231.83703026.630394.85.922.631.1圖3-4 hac-sac復(fù)合水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度和凝結(jié)時間在圖3-4（b）中可以看出，hac的摻入使sac的凝結(jié)時間有所減少，三種配比均使sac的初凝時間減少了將近10分鐘。而hac的摻入對于終凝，則是大大縮短了終凝時間，使得復(fù)合水泥的終凝時間接近于sac的初凝時間。而且隨著hac摻量的增加，復(fù)合水泥的終凝時間也是越來越短。總之，當(dāng)sac中摻有hac時，hac的堿度高于sac，促進(jìn)了sac的水化，且隨hac摻量的增大，復(fù)合水泥的堿度逐漸增大，水化大幅度提升，明顯使凝結(jié)

46、時間縮短。3.4.2 hac-sac復(fù)合水泥的強(qiáng)度hac-sac水泥膠砂強(qiáng)度試驗結(jié)果見表3-2與圖3-5。結(jié)果顯示，hac-sac復(fù)合水泥的強(qiáng)度隨hac摻量的變化和齡期的不同表現(xiàn)出不同的趨勢。對于12h齡期，隨著hac摻量在的增加其抗折強(qiáng)度隨之減小，但幅度很小，而且都比sac原本的抗折強(qiáng)度要小。對抗壓度的影響，也同樣是隨摻量的增加強(qiáng)度有所降低，幅度要比抗折強(qiáng)度大一些，同樣也比純sac了抗壓強(qiáng)度要?。粚τ?d齡期，隨hac摻量的增加有少量上升趨勢，摻量10%和20%時強(qiáng)度一樣，30%強(qiáng)度出現(xiàn)上升，三種摻量的抗折強(qiáng)度均比純sac抗折強(qiáng)度要小。對抗壓而言，認(rèn)識整體呈下降趨勢，在30%達(dá)到最小，且三種

47、摻量都比純sac抗壓輕度要低。因此，復(fù)合水泥中摻入10%30%的hac不能提升sac水泥的強(qiáng)度性能。從上述分析中可以看出，hac-sac復(fù)合水泥強(qiáng)度的變化規(guī)律與其凝結(jié)時間有較好的對應(yīng)關(guān)系，即水泥凝結(jié)時間越快，相應(yīng)水泥配比的砂漿的強(qiáng)度也越低。這是由于水泥凝結(jié)時間越快，水泥水化越快，形成的主要水化產(chǎn)物不僅晶體粗大，且來不及在漿體中均勻分布，造成部分區(qū)域產(chǎn)物數(shù)量多，部分區(qū)域水化產(chǎn)物數(shù)量少，從而形成薄弱點，強(qiáng)度降低。圖3-5 hac-sac復(fù)合水泥強(qiáng)度3.5 小結(jié)本章首先對sac與opc以不同比例混摻對混合水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度、凝結(jié)時間、強(qiáng)度的影響進(jìn)行了研究，之后對sac與hac以不同比例混摻對混合水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度、凝結(jié)時間、強(qiáng)度的影響進(jìn)行了研究，得到以下結(jié)果：（1）sac與opc復(fù)合，opc摻量在10%80%范圍內(nèi)都會引起水泥凝結(jié)時間加快，抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度降