磷酸镁快速修补材料修复桥面水泥混凝土铺装层技术研究

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1、硕士研究生学位论文摘要I摘要水泥混凝土铺装层是一种特殊的路面结构，既有承受行车荷载的桥面板功能，还起到保护桥面板免受磨耗的作用。随着经济的发展，交通繁忙和超载现象十分普遍，水泥混凝土铺装层病害也日趋严重，其破损形式主要包括裂缝、坑槽、脱空以及由此引发的冻融破坏和水损害等病害。日常的铺装层修复，需要长时间封闭交通，造成交通堵塞和危害行车安全，而目前市场上快速修补料品种较多，但性能存在着各种各样的缺陷：早期强度较低、后期耐久性差。另外，国内桥面铺装层修补施工工法严重缺失。本文对新型磷酸镁快速修补材料进行相关性能试验，通过Abaqus对破损铺装层

2、受力与修补后受力的对比模拟计算，并根据大量的水泥混凝土铺装层病害抢修工程，提出桥面铺装层坑槽、裂缝的修补施工工法，得出结论如下：（1）在解决铺装材料问题上应用42.5硫铝酸盐水泥代替硅酸盐水泥作为铺装水泥混凝土的基材，并且在其中掺加聚丙烯纤维。通过对比不同聚丙烯纤维掺量的性能试验数据，得出最佳纤维掺量的配比。应用此配比的硫铝酸盐水泥混凝土对提高铺装层抗裂性，抗渗性效果明显。且其力学性能优良，能满足车辆荷载对铺装材料的要求。另对水泥混凝土铺装层水损害与疲劳损害提出了几种具体的防治方法。（2）在抢修工程材料研究中，通过对磷酸镁快速修补材料的凝结

3、时间、力学性能、流动性能与加入碎石后磷酸镁快速修补料混凝土的抗渗性能、抗冻性能、耐磨性能的试验与数据分析，得出其满足铺装层抢修技术要求，适合推广应用的理论依据。（3）在研究磷酸镁快速修补料性能控制方面上。例举出缓凝剂、水胶比、MgO比表面积等三种因素对磷酸镁快速修补料的凝结时间、力学强度的影响。得出缓凝剂的最佳掺2量为5%、最佳水胶比为8%-10%、其原料MgO的比表面积最佳为2700cm/g。（4）对破损状态下(坑槽、裂缝、脱空)和利用磷酸镁快速修补材料修补1小时后的连续实心板桥桥面水泥铺装层进行了对比模拟受力分析。基于桥面板与铺装层共同

4、工作假设，分析在最不利荷载工况下水泥混凝土铺装层应力。（5）在不同坑槽深度，不同发生部位下的铺装层最大受力，可以发现在支座边缘处的坑槽使得铺装层所受内力最大，且随着坑槽不断加深，受力也随着加大，当坑槽破损贯穿铺装层时应力较未贯穿时有所减小，但此时桥面板受力较坑槽无贯穿情形相比增大。对于法向最大拉应力修补后一小时其应力降低幅度为118%，而铺装层法相剪力在yyz修补后降低了4倍。（6）在裂缝受力分析方面随着裂缝长度的降低，纵桥向最大拉应力也逐渐减小。在有裂缝交汇的情形中，局部应力集中在裂缝交汇处和支座处。而在裂缝不交汇的情况下，多集中在裂

5、缝端处。裂缝修补前后对铺装层受力影响不大，但却有效保护了桥面板免受外界恶劣条件侵蚀。据裂缝受力云图，修补时开槽边缘应距破损边缘距离大于10cm，并针对不同裂缝类型提出了不同的修补方案。II摘要硕士研究生学位论文（7）对比了脱空率为25%，50%，75%状态下与快速修补后的铺装层受力:最大主应力较破损时降低了75%。纵桥向拉应力在修补后较75%脱空时降低了75%。而横桥向1z拉应力则产生巨大变化，较破损时降低了218%。当脱空发生在在支座处时，横桥向拉x应力最大，分别为跨中截面，L/4截面处发生脱空时的136%和123%。并且根据受力

6、云x图确定了最大受力处为支座和脱空边缘处，在注浆修补时应优先修补且避免跑浆。通过分析不同标号，不同厚度的水泥混凝土铺装层的应力特征，得出最佳铺装厚度为10cm，铺装材料强度宜与桥面板强度一致或提高一级。（8）根据大量水泥混凝土铺装层病害抢修工程经验，总结出一套切实可行的基于磷酸镁快速修补料的快速修补坑槽与裂缝的工法。该工法拟申请国家级工法，对今后类似的抢修工程提供重要的指导意义。关键词：桥面铺装层病害；磷酸镁快速修补料；力学分析；施工方法硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractCementconcretepavementis

7、aspecialpavementstructure,bothtowithstandtrafficloadsofthebridgedeck,butalsoplayaprotectiveroleofbridgedeckfromwear.Withtheeconomicdevelopment,heavytrafficandoverloadiswidespread,cementconcretepavementdiseasesarebecomingincreasinglyserious,whichincludesdamageintheformofcra

8、cks,pits,voidandtheconsequentfreeze-thawdamage,waterdamageandotherdiseases.Dailypavementr