[01484748]寒区路面混凝土耐久性评价体系与改进技术研究

我国北方寒冷地区每年都有大量水泥混凝土路面因冻害以及除冰盐侵蚀而发生早期破坏,严重影响道路的使用性能,增加道路的维修成本。如何防治和延缓寒区水泥混凝土路面早期破坏,提高寒区路面混凝土的耐久性能使一项迫切需要解决的问题。 本研究通过对黑龙江地区典型路面混凝土破损状况的实地调查研究,分析了寒区路面混凝土破坏的主要因素和破坏机理,在理论分析和试验研究的基础上建立了寒区路面混凝土的耐久性评价体系,并对评价体系内的指标进行了敏感性分析,对评价指标建立了标准,提出了在混凝土中掺加纳米SiO2、纳米TiO2、粉煤灰、钢纤维和聚丙烯纤维等材料来改善寒区路面混凝土耐久性能的技术措施。 研究主要取得如下技术成果： （1）寒区路面混凝土耐久性破坏的主要原因为冻融剥蚀、氯盐侵蚀和表面磨损。寒区路面混凝土冻融剥蚀是静水压力和渗透压力两者共同作用的结果,氯离子侵蚀是氯离子在混凝土中总体的一个“表观扩散”过程,表面磨损以磨粒磨损和疲劳磨损为主。通过混凝土冻融损伤模型以及冻融循环和除冰盐耦合作用下的损伤模型,表明低温、冻融以及除冰盐对寒区混凝土破坏作用明显。 （2）建立了寒区路面混凝土耐久性评价指标体系。通过对耐久性指标的敏感性分析,表明对混凝土冻融剥蚀,含气量、气泡间距系数均是评价抗冻性的敏感指标,水冻环境增加抗折强度损失率,盐冻环境增加剥落量作为评价抗冻性的敏感指标;对混凝土抗渗性而言,并不存在绝对的敏感性指标,电通量和氯离子扩散系数均能很好地评价混凝土的抗氯离子渗透性。结合寒区气候特点和路面使用环境条件,并根据理论和试验分析,给出了各耐久性指标的推荐值。通过对气泡间距系数和电通量指标值的检测和后期的跟踪观测,表明这两项指标在寒区路面混凝土施工现场快速检测方面具有良好的可靠性和适用性。 （3）通过理论和试验研究论证纳米SiO2、纳米TiO2、粉煤灰、钢纤维和聚丙烯纤维等材料在改善寒区路面混凝土耐久性方面的作用,理论分析和试验结果表明上述材料在改善路面混凝土抗冻性、抗氯离子渗透性等方面都有较好的效果。通过试验研究确定了纳米SiO2、纳米TiO2、粉煤灰、钢纤维和聚丙烯纤维等材料在路面混凝土中的最佳掺量或掺量范围。 本研究所提出的耐久性评价体系可用于施工现场快速检验和控制寒区路面水泥混凝土的施工质量,有效提高其质量控制水平。同时所提出的耐久性改进措施可显著提高寒区水泥混凝土的使用寿命,大幅度降低道路的养护维修费用。本研究的技术成果对本地区建设具有显著的社会和经济效益。