混凝土裂缝是铁路工程中的“常发病”和“多发病”,也是有关部门长期以来感到颇为棘手的难题之一。在我国,对铁路工程中混凝土裂缝的成因及其防治措施的研究正处于初步阶段,虽然在某些实际工程中应用中取得了良好的效果,但多是借鉴国外经验。本课题正是在这样的背景之下开展的。通过研究铁路工程中混凝土裂缝的成因,探讨其形成机理;并研究抑制和修补混凝土裂缝的措施。本课题通过充分调查分析铁路工程中混凝土裂缝现状,对铁路工程中混凝土裂缝的成因进行了深入探讨,着重研究了由碱骨料反应(Alkali-Aggregate Reaction,简称AAR)引发的裂缝的机理、形成原因及其危害,探讨了综合预防和抑制碱骨料反应的方法和措施。本文采用砂浆棒快速实验方法,通过测定规定龄期内(14d)的膨胀率,考察了矿物混合材和无机外加剂对碱骨料反应的抑制效果;结合扫描电镜(SEM)测试手段,对其微观作用机理进行了分析。结果表明,适量掺加矿物混合材和无机外加剂都能够较好的抑制碱骨料反应所造成的试样膨胀,且掺入量越大,作用效果越明显。考虑到综合因素,粉煤灰的掺量为25%,硅灰的掺量为20%,锂盐抑制剂的掺量为0.1%、聚丙烯纤维掺量为0.6 kg/m~3时较为适宜。本课题通过大量实验研究和理论分析,有效地解决了VAE乳液改性水泥基材料中存在的问题。提出了用快硬硫铝酸盐水泥、VAE乳液及其他外加剂来配制灌浆材料。在不同聚灰比条件下,全面系统地研究了聚合物改性水泥灌浆材料的粘度、可灌性、凝结时间、力学性能、粘结性能、收缩性能、防水性能等,研究了聚合物改性水泥灌浆材料的微观结构,分析了聚合物改性水泥灌浆材料的作用机理。通过比较各组试验的结果,最终确定出各类材料的最佳配合比。结果表明,聚合物改性水泥灌浆材料各方面的性能指标均能满足实际工程使用的要求,且采用聚合物改性水泥灌浆材料对原结构物不单独起到防水堵漏、防渗还可起到对原病害建筑结构物的加固、恢复作用。水泥灌浆料中聚合物乳液的较优掺量为10%和15%,对于聚合物掺量为10%的试样,重复外加剂掺量的试验,结果与15%乳液掺量下基本一致,即外加剂最佳掺量分别为减水剂0.7%、消泡剂0.5%。本课题还研制出了一种利用VAE乳液改性的聚合物改性水泥修补砂浆。全面系统地研究了聚合物改性水泥修补砂浆的工艺性能、力学性能、粘结性能、干缩性能、防水性能等,研究了聚合物改性水泥修补砂浆的微观结构和孔隙率分析,探明了聚合物改性水泥灌浆材料的作用机理。结果表明,其各方面的性能指标均能满足实际工程使用的要求,且修补界面结合良好。聚合物改性水泥修补砂浆中聚合物乳液的较优掺量为10%,外加剂最佳掺量分别为减水剂0.7%、消泡剂0.5%、缓凝剂1.5%。