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原文传递防滑耐磨水泥混凝土路面材料的设计与性能研究

论文题名：	防滑耐磨水泥混凝土路面材料的设计与性能研究
关键词：	水泥混凝土路面;防滑构造;耐磨涂料;露石混凝土;养护剂
摘要：	水泥混凝土路面具有强度高、刚度大、无车辙、耐久性好、建造和维护费用低等诸多优点，广泛应用于各类道路工程。通常，为了提高耐磨防滑能力，水泥混凝土路面会采取一定构造措施。但是，在车辆载荷和轮胎作用下，防滑构造会很快磨损，出现起砂、露砂等现象，导致水泥混凝土路面的防滑性能严重下降，严重影响行车安全，严重制约该路面形式的服役寿命和发展。随着我国社会和经济发展，公路等级不断提高，交通压力增大，车速增快，水泥混凝土路面的防滑耐磨能力问题日益突出。所以，研究防滑耐磨水泥混凝土路面材料，提高其耐久性和行车舒适性，对于现代水泥混凝土路面的长寿命化和低环境负荷化发展具有重要意义。　　本文针对普通水泥混凝土路面防滑耐磨性不足的问题，开展防滑耐磨水泥混凝土材料设计、制备技术与性能研究。论文从水泥混凝土路面自身材料入手，对露石混凝土防滑耐磨材料的制备工艺、施工辅助材料（养护剂）、表面刷除时间确定技术、力学性能和防滑耐磨性能等材料和技术体系进行了系统研究。以热固性丙烯酸树脂为基体，复合HDI三聚体固化组分、耐磨骨料、填料、稀释剂、助剂等组分，制备得到具有高防滑能力、高耐磨能力的水泥混凝土路面防滑耐磨涂料，形成了以露石混凝土和有机表层涂料结合的防滑耐磨水泥混凝土路面材料体系，对其路用性能进行了深入研究。　　论文的主要研究内容如下: 　　 (1)从材料角度系统研究了露石混凝土的设计和制备技术。研究了露石剂喷洒时间、用量、表面刷除时间等工艺参数对露石混凝土构造深度的影响，确立了制备工艺的关键参数，并研究了露石处理对路面防滑性、耐磨性、排水能力、抗碳化能力及力学性能的影响规律。结果表明，露石处理对混凝土的抗压、抗折强度影响甚微，抗碳化能力略微降低，而路面防滑性、排水能力和耐磨性能显著提高。　　 (2)提出一种高渗透性、无毒、施工方便的混凝土露石养护剂设计方法，发展了养护剂施工工艺，并研究了养护剂对露石混凝土耐久性、力学性能的影响。研制的养护剂可以显著降低露石混凝土的吸水率，提高其抗渗性、抗氯离子渗透性及抗碳化能力。通过SEM、XRD、DSC等微观分析对养护剂的作用机理进行了研究，揭示了养护剂对混凝土的增强机理和密实度改善途径。　　 (3)提出了一种水泥混凝土水化硬化过程的无损监测方法，该方法以水泥混凝土介电性能与其力学性能、化学组成和孔隙构造的关系为基础，用于预测露石混凝土表面砂浆的刷除时间预测。该方法具有快速、无损、准确和易于操作的特点。　　 (4)以丙烯酸树脂为基体，HDI三聚体为固化剂，加入稀释剂、填料、骨料、增稠剂等组分制备了水泥混凝土路面防滑耐磨涂料。研究讨论了NCO/OH比率、催干剂、交联剂、温度、填料对漆膜固化反应的影响，并通过红外光谱分析揭示了漆膜固化反应的过程和机理。采用正交试验方法研究了混合溶剂的用量、NCO/OH比率、增稠剂用量、填料用量、耐磨骨料用量五种参数对涂料流动度、耐磨性、粘结强度(7d)、硬度、耐水性等性能的影响情况，确定了防滑耐磨涂料的配合比。实验研究了该涂料流动度、耐磨性、硬度、耐水性、耐碱性等关键技术指标。　　 5)制备了有机改性插层水滑石(LDHs)材料并将其应用于防滑耐磨涂料制备，证明有机改性处理使得有机阴离子进入层间，可改善层间微环境，增大层间距，使水滑石层间的亲油性大大增加，以利于有机聚合物或单体进入层间，显著改善涂料与基体的界面结合能力，提高涂料的耐磨度、流动性等关键性能。
作者：	申培亮
专业：	建筑材料与工程
导师：	陈伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文