新型桥面铺装材料的制备与性能研究

论文摘要

随着大跨径钢桥的大量修建以及重型交通量的不断增加，许多桥梁的桥面铺装层出现了严重的早期损坏，直接影响了桥梁的使用性能。粘结层的材料失效是导致大跨径桥梁桥面铺装破坏的主要原因之一。目前，桥面粘结层材料主要采用沥青和防水卷材。而沥青类材料在交通量大、温度苛刻的环境条件下，会出现老化硬化和高温流淌现象，从而使铺装层和桥面板过早的产生粘结失效、破坏。因此，在我国当前桥梁建设事业迅猛发展的背景下，研究和开发新型桥面铺装材料，具有重要的学术价值和经济效益。本文从选择新的胶结料入手，在进行材料组成设计的基础上，应用单组分聚氨酯、优质集料、河砂、石灰石矿粉等材料制备出了性能优越的新型桥面铺装材料，并对其性能进行了研究。首先，分析了桥面铺装层的破坏机理，阐述了防水粘结层对桥面铺装层整体稳定的作用，确定了防水粘结层所具备的各项性能；其次，测试了试验所用各种原材料的性能；再次，研究了新型桥面粘结层铺装材料的组成设计及制备技术，确定了最佳聚氨酯含量，优选了催化剂并分析了固化机理；最后，研究了新型桥面铺装材料的力学性能、疲劳性能、抗水损害性能、高温稳定性以及室内组合结构试件的性能。研究结果表明，所制备出的新型桥面铺装材料能够在常温下固化成型，并具有优越的本体力学性能和组合结构的抗拉伸、剪切性能，能够使铺装层与桥面板紧密粘结，使桥面铺装体系的性能得到保障。同时，根据本文的试验结果，制定了新型桥面铺装材料的关键技术指标：聚氨酯含量为20％，吸水率为1.4％，阻燃等级为一级阻燃。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 问题的提出
• 1.3 国内外研究概况
• 1.3.1 国外桥面铺装材料研究状况
• 1.3.2 国内桥面铺装材料研究状况
• 1.4 本课题的研究目的和意义
• 1.5 本课题的研究内容及技术路线
• 1.5.1 本课题的研究内容
• 1.5.2 本课题的研究路线图
• 第2章 桥面铺装常见病害和结构受力分析
• 2.1 桥面铺装病害原因分析
• 2.1.1 病害调查
• 2.1.2 病害原因分析
• 2.2 桥面铺装受力情况分析
• 2.2.1 桥面铺装受力分析方法
• 2.2.2 ANSYS 桥面铺装受力分析
• 2.3 本章小节
• 第3章 原材料性能研究
• 3.1 聚氨酯防水涂料概述
• 3.2 聚氨酯技术性能测试
• 3.2.1 潮湿基面粘结强度
• 3.2.2 低温柔韧性
• 3.2.3 高温耐热性
• 3.2.4 耐酸耐碱性
• 3.2.5 不透水性
• 3.2.6 聚氨酯测试结果汇总
• 3.3 集料性能测试
• 3.3.1 桥面铺装材料所用集料性能测试
• 3.3.2 沥青混凝土所用集料性能测试
• 3.3.3 矿粉
• 3.4 沥青性能测试
• 第4章 新型桥面铺装材料组成设计与制备研究
• 4.1 级配选择
• 4.1.1 级配概况
• 4.1.2 级配确定
• 4.2 最佳聚氨酯含量
• 4.3 催化剂的优选
• 4.3.1 聚氨酯催化剂的种类
• 4.3.2 聚氨酯催化剂的确定
• 4.4 固化机制
• 4.5 本章小节
• 第5章 新型桥面铺装材料路用性能与技术指标研究
• 5.1 桥面铺装材料的性能要求
• 5.1.1 优良的不透水性能
• 5.1.2 优良的物理力学性能
• 5.1.3 优良的耐久性
• 5.1.4 优良的温度适应性
• 5.1.5 优良的施工稳定性
• 5.2 新型桥面铺装材料的性能研究
• 5.2.1 力学性能
• 5.2.2 疲劳性能
• 5.2.3 抗水损害性能
• 5.2.4 阻燃性能
• 5.2.5 室内组合结构性能研究
• 5.3 新型桥面铺装材料的技术指标
• 5.4 本章小节
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录