【摘 要】
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传统的无机硅酸盐、硫铝酸盐水泥路面修补材料在实际应用过程中,养护时间较长,无法快速开放交通,粘结性能不佳。此外在季冻区,由于存在较大的季节性差异等特征,普通修补材料易受冻融循环和干湿交替作用的影响,使用过程中往往出现强度发展慢、耐久性差等不良现象,严重影响工程质量,制约施工时间。针对上述问题,本文以磷酸镁水泥（MPC）为水泥基体研发一种新型无机路面修补材料,该材料可以充分发挥磷酸镁水泥抗冻性优良、
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传统的无机硅酸盐、硫铝酸盐水泥路面修补材料在实际应用过程中,养护时间较长,无法快速开放交通,粘结性能不佳。此外在季冻区,由于存在较大的季节性差异等特征,普通修补材料易受冻融循环和干湿交替作用的影响,使用过程中往往出现强度发展慢、耐久性差等不良现象,严重影响工程质量,制约施工时间。针对上述问题,本文以磷酸镁水泥（MPC）为水泥基体研发一种新型无机路面修补材料,该材料可以充分发挥磷酸镁水泥抗冻性优良、早期强度高等技术特点,有利于修补材料应用于更广的地域,具备显著的经济和社会效益。本研究在MPC修补材料研发过程中,首先对MPC净浆展开配合比设计,确定最佳基本胶凝组分配合比,探究粉煤灰、偏高岭土、水玻璃对MPC净浆的性能影响规律,根据试验结果确定最佳改性材料用量;进一步基于集料堆积理论进行MPC砂浆组分设计,确定最佳砂浆组成参数,完成MPC修补材料研发工作。并通过斜剪粘结试验、低温养护试验、冻融循环试验验证此材料实际应用中的可行性。取得主要结论如下:1.MPC最优基本配合比为磷镁比1/4、水胶比0.17、缓凝剂组分为12%掺量五水硼砂、2%掺量无水乙酸钠、2%掺量三聚磷酸钠。复合缓凝组分通过PH值调节、吸附、络合作用可有效延长MPC材料凝结时间至30min。2.较大掺量粉煤灰及偏高岭土组分的引入有利于延缓MPC材料水化反应速度,但对流动度有不利影响;20%矿物掺合料用量下的MPC浆体屈服强度和黏性均高于对照组,水玻璃的使用有利于MPC浆体流变性能的优化;具备较大比表面积的偏高岭土掺入后MPC材料力学性能呈现先增大后降低的变化趋势,粉煤灰及水玻璃的引入均使得MPC材料出现力学强度损失;粉煤灰和偏高岭土组分均可实现对MPC浆体的体积稳定性的优化,水玻璃掺量对MPC浆体的体积稳定性影响并不显著。最佳矿物掺合料用量为粉煤灰掺量10%、偏高岭土掺量10%,水玻璃掺量为3%。3.经验证,颗粒堆积三参数模型具备准确性和适用性。MPC力学强度随着砂级配中较细粒径砂颗粒占比的增加,呈现先增大后减小的变化趋势,0.8砂胶比的砂浆相较于1.0砂胶比的砂浆浆膜层厚度明显提高。浆膜层厚度与MPC砂浆流动度存在相关性,浆膜层厚度增大1um时,流动度增加约3mm,最佳浆膜层厚度设计范围为73um～74um。4.MPC试件粘结性能及抗冻性能均明显优于对照组砂浆。磷镁比1/4下的MPC粘结性能及低温性能更优。数字散斑试验结果表明,养护龄期超过3d时,MPC粘结试件粘结试件边角处开始出现应变集中并向粘结面处发展。
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