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随着经济的迅猛发展,对路面修补开放时间的要求越来越高,但是目前路面快速修补技术大都受限于常温环境。我国国土辽阔,60%以上的面积冬季施工时间达到1/3。因此研究能够在负温环境中实现路面修补且后期性能稳定的修补材料至关重要。本课题选用碱激发矿渣作为基体材料(Alkaline Activated Slag,AAS),以寒区负温环境为切入点,针对碱激发矿渣砂浆存在脆性大和收缩值高的问题,在其中掺入聚乙烯纤维(Polyethylene,简称PE纤维)和钢纤维制备高延性水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,简称ECC),为改性后碱激发矿渣ECC(AAS-ECC)在寒区负温环境中的路面快速修补中的应用奠定基础。本文主要研究在-5℃和-10℃环境下,AAS-ECC和掺入钢纤维改性后AASECC的力学性能和收缩性能,并设计计算该路面修补材料实际应用的配筋。为模拟在实际路面修补中会遇到的环境,设计了标准养护、负温养护,预养护后转负温养护和预养护后负温转正温养护四种养护制度。研究结果表明AAS-ECC的抗压强度和抗折强度随温度降低而降低,预养护后强度明显提高,转正温后并未出现强度倒缩现象,强度继续发展。掺入钢纤维后,强度明显提高。单轴拉伸实验结果发现,未改性前AAS-ECC在早龄期虽然极限拉伸应变值很高,但是初始开裂强度和极限拉伸强度较低。加入1%钢纤维后,在早龄期拉伸初始开裂强度和极限拉伸强度分别提高60.6%和56.5%,极限拉伸应变随着钢纤维掺量的增加而降低,掺1%钢纤维极限拉伸应变仍保持6%。利用比长仪研究不同养护制度下AAS-ECC体积变形和密封条件下体积变形的发展规律。PE纤维的加入,可以有效的降低AAS砂浆收缩值;随着温度的降低,收缩值降低;预养护后转负温AAS-ECC收缩值仅为正温养护的50%左右;预养护转负温7d和28d养护后再转正温养护,在转正温后AAS-ECC收缩值会迅速提高。掺入钢纤维改性后的AAS-ECC的收缩值进一步降低,钢纤维的弹性模量大,能够构架更为坚固的体系。钢纤维能够协助PE纤维共同承受基体传来的荷载,将开裂部分的荷载向未开裂基体传递,限制裂缝的发展,掺入钢纤维1%在-5℃和-10℃在各个养护制度下碱激发矿渣ECC的收缩值比未掺加钢纤维降低23.6%-52.9%,11.9%-37.6%。参照道路混凝土设计规范中的道路连续配筋计算,发现纵向钢筋配筋率为0.9%能够有效的控制初裂缝的产生,为了加强修补材料与原周边老旧混凝土的连接,将直径为20mm的铰钉每隔40mm设置在侧边,防止出现脱粘现象。