隧道路面新材料及復合式路面設計與應用研究.pdf

1、瀝青混凝土和水泥混凝土是目前廣泛應用的兩種路面材料，但在公路隧道內(nèi)特殊的環(huán)境和使用條件下，其應用受到限制。橡膠輕集料混凝土(RLC)是一種具有低彈性模量、高韌性、良好工作性和優(yōu)良耐久性的新型生態(tài)環(huán)保型路面材料，特別適用于高速公路隧道路面建設發(fā)展的需要，其應用前景非常廣闊。本論文圍繞RLC的組成、結(jié)構及性能開展了大量的實驗和系統(tǒng)的研究工作，通過對RLC物理力學性能、耐久性和微觀結(jié)構的系統(tǒng)研究，揭示了RLC的組成、結(jié)構與性能之間的相互影響和

2、變化規(guī)律，并將這種新型的路面材料應用到隧道路面結(jié)構的設計中，建立了RLC復合式隧道路面結(jié)構形式(PCC-RLC)，實現(xiàn)了RLC制備和復合式隧道路面應用的關鍵技術系統(tǒng)集成，為促進該材料的發(fā)展應用提供了重要的參考。 本文進行的主要工作和取得的重要成果有： 從隧道路面結(jié)構的發(fā)展戰(zhàn)略、經(jīng)濟性和技術要求三個方面，把RLC復合式隧道路面的設計水平分為三個層次進行評價，在此基礎上提出RLC復合式隧道路面的設計理念，用以指導設計、制備和

3、應用該種新材料；在設計理念的指導下，結(jié)合對RLC內(nèi)各種組分之間的組成結(jié)構和關系的分析，建立了RLC的三相復合分散模型，提出了彈塑性應變能理論、界面增強理論和聚合物改性理論三個主要的RLC改性設計理論。為設計、制備該類材料提供了理論依據(jù)。 以設計理念和改性設計理論為指導，系統(tǒng)研究了橡膠粉、輕集料、外加劑以及高分子聚合物、體積砂率等配比參數(shù)對RLC工作性能、力學性能和耐久性能的影響規(guī)律；通過顯微硬度分析、偏光顯微鏡圖像分析技術以及掃

4、描電鏡研究了水泥和輔助膠凝材料在由多孔性輕集料和彈性粒料橡膠粉構造的水化環(huán)境中的水化硬化機理，探明了RLC各組分與性能間的關系；掌握了RLC低彈模、高韌性和提高耐久性的關鍵技術，研制出抗壓強度為15～20 MPa，抗拉強度為1～3 MPa，彈性模量為10000～15000 MPa，極限拉伸變形值為0.01～0.03，低干縮、高韌性、高耐久的RLC材料。 針對隧道路面這一特殊應用環(huán)境，提出用于隧道的RLC復合式路面結(jié)構形式PCG-

5、RLC：下部為普通水泥混凝土強化層(PCC)，上部為RLC緩沖降噪層；采用有限元數(shù)值模擬技術，研究掌握了PCG-RLC復合路面結(jié)構在車輛荷載、溫度荷載作用下的應力應變分布規(guī)律，掌握了RLC路面受力特征及對路面緩沖減振等舒適性的影響，為PCC-RLC復合路面結(jié)構的設計提供力學依據(jù)。 系統(tǒng)研究了RLC攪拌、運輸、澆注、振搗和養(yǎng)護工藝等工程應用的關鍵技術，提出PCC—RLC復合路面施工的主要技術要求，建立了PCC—RLC復合路面施工質(zhì)