桥梁伸缩缝过渡区混凝土修补材料性能研究

摘要

桥梁伸缩装置是桥梁上部结构的重要组成部分，同时也是较易损坏的构件。随着我国经济的高速发展，车辆超限超载情况严重，再加上受雨水侵蚀、环境温度变化剧烈等自然因素影响，桥梁伸缩装置极易出现局部破损，影响桥梁整体服务寿命。在更换伸缩装置施工时通常需半幅封闭道路，造成交通拥堵。因此，在尽量减小不良社会影响的前提下进行伸缩缝的快速更换，减少混凝土养护周期是亟待解决的技术问题。本文以伸缩装置结构特点和过渡区混凝土的快速维修为重点，优选一种适合公路桥梁伸缩装置更换的快速修补混凝土。
　　论文首先总结了桥梁伸缩装置的主要类型和破坏形式，并对桥梁伸缩装置过渡区混凝土从开裂到丧失承载功能的过程进行了总结，从设计、施工和管理的角度分析了伸缩缝的破坏原因，提出了不同类型伸缩缝更换的判别指标和方案优选原则。
　　提出桥梁伸缩缝过渡区修补混凝土应满足的技术指标，通过普通硅酸盐、硫铝酸盐水泥和CRM修补料的胶砂强度试验优选了适合桥梁伸缩缝的修补材料。通过正交试验对CRM混凝土配合比进行优化，得到满足开放交通要求的修补混凝土配合比。
　　开展了快速修补材料的一系列路用性能对比试验，主要对材料的强度、收缩性、耐磨性和粘结强度等性能进行评价。试验结果表明CRM混凝土的早期强度较高，掺加10％的粉煤灰后能够保持较高的后期强度增长;干缩性能和耐磨性能都优于普通水泥混凝土;通过提高界面粗糙度和涂刷界面剂的方式能够提高与老混凝土和沥青混凝土间的粘结强度。
　　本文研究的伸缩缝过渡区混凝土修补材料能够显著减少桥梁伸缩缝维修时封闭交通的时间，带来良好的社会效益，同时为水泥混凝土路面修补材料的研究提供了依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 桥梁伸缩缝破坏机理

1．2．2 混凝土快速修补材料

1．3 主要研究内容

第二章 重庆地区桥梁伸缩缝使用状况调查

2．1 桥梁伸缩缝的类型与特点

2．2 渝合高速桥梁伸缩缝破坏调查

2．3 桥梁伸缩装置破坏过程及原因

2．3．1 伸缩缝的主要破坏过程

2．3．2 伸缩缝的病害成因

2．4 桥梁伸缩装置更换方案选择

2．4．1 桥梁伸缩装置服务寿命终止条件

2．4．2 桥梁伸缩装置的更换原则

2．5 本章小结

第三章 桥梁伸缩缝过渡区混凝土受力分析

3．1 ANSYS有限元软件介绍

3．2 有限元模型建立

3．2．2 荷载与约束条件的确定

3．2．3 材料参数的确定

3．2．4 模型的建立

3．3 结果分析

3．4 本章小结

第四章 胶结材料优选及混凝土的配制研究

4．1 混凝土开放交通时间控制参数确定

4．1．1 凝结时间

4．1．2 抗折强度、抗压强度

4．1．3 混凝土界面粘结强度

4．1．4 收缩性能

4．1．5 耐磨性

4．2 试验原材料

4．2．1 水泥

4．2．2 粗集料

4．2．3 细集料

4．2．4 粉煤灰

4．2．5 水

4．3 试验方法

4．3．1 制备工艺与养护制度

4．3．2 试验设备

4．3．3 力学性能试验方法

4．3．4 水泥混凝土坍落度试验

4．3．5 水泥混凝土凝结时间试验

4．4 水泥混凝土胶结料材料比选

4．5 混凝土配合比的初步计算

4．5．1 确定水灰比

4．5．2 确定单位体积用水量和水泥用量

4．5．3 确定砂率

4．5．4 确定混凝土基准配合比

4．6 混凝土配合比的正交设计与优化

4．6．1 混凝土正交试验设计

4．6．2 正交试验结果及数据分析

4．7 本章小结

第五章 修补混凝土性能评价与改善技术措施

5．1 试验方法

5．1．1 粘结性能试验

5．1．2 干缩性能试验

5．1．3 耐磨性能试验

5．2 混凝土长期力学性能

5．3 粘结性能

5．3．1 界面破坏机理

5．3．2 粘结抗折强度

5．3．3 粘结劈拉强度

5．4 干缩性能

5．4．1 混凝土干燥收缩的机理

5．4．2 试验数据处理

5．4．3 试验结果与分析

5．5 耐磨性能

5．5．1 混凝土的磨耗形式

5．5．2 试验结果与分析

5．6 混凝土性能提升技术措施

5．6．1 提高粘结性的措施

5．6．2 混凝土干燥收缩的影响因素

4．6．3 混凝土耐磨性的影响因素

5．7 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 研究展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果