高速铁路水泥乳化沥青砂浆专用乳化沥青的研究进展

水泥乳化沥青(CA)砂浆广泛应用于高速铁路建设中,作为CA砂浆的主要成分,乳化沥青对CA砂浆的性能有重要影响.从基质沥青、乳化剂、外加剂、制备工艺四个方面对CA砂浆专用乳化沥青性能的影响进行了综合评述,分析表明:乳化剂是影响乳化沥青性能的关键因素,乳化工艺中各种参数(如温度、乳化时间、胶体磨间隙等)对乳化沥青性能也有重...     

水泥乳化沥青砂浆力学性能的分析模型

基于能量机制研究了中国铁路轨道系统(CRTS)Ⅰ型水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)在6种应变率(3.33×10--5/s~1.67×10--1/s)条件下的力学性能。结果表明:CA砂浆的峰值应力、弹性模量及峰值应力对应的应变均随着应变率的增大而增大,峰值应力对应变率的敏感性最高,峰值应力对应的应变对应变率的敏感性最低,随着应变率的增大,CA砂浆破坏的脆性特征越明显,碎裂程度越高。机械能与耗散能随着变形的增加持续增大,弹性能在峰值应力前不断积累,峰值应力后迅速释放,导致CA砂浆的整体破坏,应变率越大,机械能与耗散能的增加速率越大,弹性能在峰值应力前的积累速率越大,峰值应力后的释放速率越大。采用统计损伤理论建立了CA砂浆的本构模型,拟合结果与试验结果的相关系数均在0.97以上,能够有效预测CA砂浆在不同应变率条件下的力学性能。     

水对水泥乳化沥青砂浆静态力学性能的影响

为了研究水对水泥乳化沥青砂浆(SL砂浆)静态力学性能的影响,采用阳离子型(A1)、复合离子型(A2)和阴离子型(A3)3种乳化沥青制备了沥青与水泥质量比(mA/mC)为0.3、0.5、0.7和0.9的SL砂浆圆柱体试件,将其真空吸水饱和后经低湿和恒湿两种干燥方法获得不同饱水度,再对不同饱水度的试件进行抗压试验。结果表明:SL砂浆的饱和体积吸水率均大于10%,且与mA/mC值和乳化沥青种类有关;其抗压强度和弹性模量随饱水度增加而显著降低,且抗压强度降低幅度较大,最大可达40%以上;mA/mC值越大,力学性能降低幅度也越大。3种乳化沥青制备的试件中,A1试件降低幅度最大,A3试件次之,A2试件最小。提高SL砂浆抗水性的关键是增强界面结合力和减小吸水率。     

温度对水泥乳化沥青砂浆早期膨胀特性的影响

模拟现场施工条件，测定了不同温度下灌注袋中的中国铁路轨道系统Ⅰ型水泥乳化沥青（cementandemulsifiedasphalt，CA）砂浆膨胀率随时间变化，并测定了浆体pH值随时间的变化。研究发现CA砂浆早期膨胀可分为4个阶段：混合后0-3h，砂浆收缩；3-6h，砂浆迅速膨胀；6-10h，砂浆再收缩：10h以后，砂...     

水泥乳化沥青砂浆峰值应变的试验研究

采用万能材料试验机对不同配合比的水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)进行了单轴压缩试验,研究了结构组成对CA砂浆峰值应变的影响,并进一步建立了峰值应变与抗压强度的定量关系.结果表明,峰值应变随A/C、W/C的减小而减小,A/C的变化改变了CA砂浆的结构特性,W/C的不同则影响了内部能量的释放过程.CA砂浆的峰值应变与抗压强度的平方根成正比,且符合林大炎方程,结合峰值应变的理论计算及CA砂浆充填层的实际受力状态,估算了充填层发生伤损破坏时的几何尺寸变化.     

高强型水泥乳化沥青砂浆抗压强度的计算公式

为建立高强型水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)抗压强度的计算公式,采用万能材料试验机对不同配合比的CA砂浆进行了应力-应变压缩试验,研究了砂灰比(mS/mC)对CA砂浆抗压强度的影响,推导了CA砂浆抗压强度与组成配比的定量关系.结果 表明,在一定mS/mC范围内,砂对CA砂浆抗压强度的影响较小;CA砂浆的强度主要取决于水泥沥青胶凝材料和胶凝材料与砂的界面性能;依据水泥基材料的细观力学理论,建立了CA砂浆抗压强度与配合比参数的数学模型,经与相关文献中的数据进行验证,所建模型具有良好的普适性.     

沥青对水泥沥青砂浆力学性能的影响

采用微机控制电子万能试验机对水泥沥青砂浆(CA砂浆)进行了应力--应变压缩试验,分析了试验过程中CA砂浆的弹性能和耗散能随沥青含量的变化规律。结果表明:随着沥青含量的增加,CA砂浆的强度逐渐降低,脆性逐渐减弱,象征强度弱化区域的有机物--无机物界面的增多是强度降低的主要原因,沥青含量的增加使CA砂浆内释放的弹性能只有小部分用于缺陷的扩展,加之沥青网络结构的横向约束作用导致脆性逐渐减弱。外力功随应变的增加逐渐增大,随沥青含量的增加逐渐减小;弹性能开始向耗散能转化发生在屈服变形阶段,峰值应力后,弹性能向耗散能的转化速率加快,能量迅速释放。能量释放系数随应变的增加逐渐增大,能量释放加快;能量释放系数随沥青含量的增加逐渐增大,表明CA砂浆的阻尼性能提高,减振作用增强。     

水泥乳化沥青砂浆静态力学性能与组成的关系

基于背散射电子成像、扫描电子显微镜等微观实验结果,运用Hashin复合球模型,从水泥水化产物、水泥凝胶骨架、水泥沥青复合胶凝体系和水泥乳化沥青(CA)砂浆4个尺度,建立了CA砂浆的静态受压力学模型,分析了CA砂浆弹性模量E_CA、抗压强度f与组成的关系。结果表明:水泥水化物相体积分数V_CH是影响CA砂浆弹性模量E_CA和抗压强度f的主要参数;沥青视为气孔或低模量组分时,CA砂浆静态弹性模量E_CA与水泥水化物相体积分数V_CH、抗压强度f与胶空比x,均存在幂函数的关系,且R²>0.8;试验与模型分析表明,CA砂浆中水泥水化物为连续相并构成复合胶凝体骨架,沥青穿插其中,沥青对CA砂浆静态强度和弹性模量贡献较小。     

水泥乳化沥青砂浆的静态热机械性能及拟合模型

为了获得水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)的静态热机械性能,采用德国GABO公司生产的动态热力学谱仪EPLEXOR500 N系统研究了CA砂浆在–40~60℃的温度范围内和0.1 MPa的恒定荷载下变形随温度的发展规律。结果表明:CA砂浆的变形随着温度的升高逐渐增大,整体变形可分为减速变形阶段和变形速率相对稳定的第1、第2匀速变形阶段;当温度相同时,CA砂浆的变形随着沥青和水分含量的增大而增大;当沥青/水泥比由0.3增加到0.9和水/水泥比由0.63增加到0.83时,由减速变形阶段进入第1匀速变形阶段的转变温度T1分别由–30.1℃升高到–27.2℃和由–31.3℃升高到–21.7℃;当沥青/水泥比由0.3增加到0.9,由第1匀速变形阶段进入第2匀速变形阶段的转变温度T2由33.3℃降低到15.6℃,当水/水泥比由0.63增加到0.83时,T2由15.6℃升高到17.9℃。建立了CA砂浆的静态热机械模型,模型拟合结果与试验结果的相关系数均大于0.97,能够有效体现转变温度T2随沥青和水分含量的变化规律。模型参数较少,可为CA砂浆变形性能的温度依赖性提供有效预测。     

聚丙烯酸酯乳液掺混水泥乳化沥青砂浆的性能研究

对比研究了进口聚合物乳液、自制聚丙烯酸酯乳液分别与进口乳化沥青、自制乳化沥青掺混制备水泥乳化沥青(CA)砂浆的性能,并利用SEM分析了CA砂浆的微观结构.结果表明:自制聚丙烯酸酯乳液与自制的乳液沥青掺混CA砂浆在各方面的性能表现更优异,可工作时间更长,抗冻性和耐候性也有明显改善.     

CA砂浆专用乳化沥青技术及发展方向

介绍了CA砂浆的概念,简述了专用乳化沥青组成材料的技术要求,论述了国内相关的最新研究进展。从强度、抗冻性、疲劳性能等方面分析了专用乳化沥青对CA砂浆性质的影响。最后对专用乳化沥青的发展方向,从改进沥青乳化剂稳定性、改良剂改良和预防性养护三方面提出了自己的看法。     

乳化沥青粉改性水泥砂浆性能及微观结构研究

乳化沥青粉(Emulsified asphalt powder,EAP)是乳化沥青经喷雾干燥处理制得的一种粉体材料,具有易分散、稳定性好等优点,在水泥基材料韧性改性方面具有广阔的应用前景.研究了EAP对水泥砂浆抗压强度、弹性模量、抗折强度和轴心抗拉强度等力学性能的影响,并通过水化热、氮吸附和扫描电镜等微观测试手段研究了其对水泥浆体水化性能和微观结构的影响.结果表明,随EAP掺量提高,水泥砂浆的抗压强度和弹性模量呈下降趋势,但其折压比显著提高,增幅可达53.9％;抗拉强度呈先提高后降低的趋势,当掺量为4wt％时抗拉强度提高最多,高达44.4％,表明EAP的加入显著提高了水泥砂浆的韧性.同时,EAP降低了水泥浆体的水化放热速率,减少了C-S-H凝胶的生成量.当掺量为15wt％时,沥青膜与水化产物相互交织并在一定程度上包覆水化产物,从而对水泥砂浆抗压性能产生不利影响.     

聚丙烯纤维增强的水泥砂浆断裂韧性的研究

为了解决普通混凝土小型空心砌块墙体易脆性开裂的问题,研究了一种新型抹面砂浆。通过改变掺加纤维的种类、纤度、长度、截面形状、数量,进行砂浆断裂韧性的对比实验。结果表明:掺加纤维对提高普通砼砌块墙体用砌筑砂浆的断裂韧性有良好作用,尤其是掺入适量、纤度适当的经表面氧化处理、长度15mm的聚丙烯纤维效果最为良好。     

高贝利特水泥混凝土的断裂韧性

为研究高贝利特水泥混凝土的断裂性能,通过三点弯曲梁试验,比较了高贝利特水泥混凝土与硅酸盐混凝土的双K断裂参数。结合载荷–裂口张开位移曲线分析,探讨了高贝利特水泥混凝土的断裂能。结果表明：高贝利特水泥混凝土载荷–裂口张开位移曲线下覆盖的面积大于硅酸盐水泥混凝土,混凝土对载荷能量有较高的吸收能力,断裂能大,断裂韧度大;高贝利特水泥混凝土的起裂韧度和失稳韧度分别是硅酸盐水泥混凝土的1.17倍和1.24倍。高贝利特水泥混凝土的断裂性能优于硅酸盐水泥混凝土的。     

火山灰对砂浆强度的影响

研究了火山灰掺量、水胶比、养护龄期对砂浆强度的影响规律,并对比研究了火山灰与粉煤灰对砂浆强度的影响。结果表明:火山灰的掺量、水胶比及养护龄期对砂浆强度有较大的影响。随火山灰掺量的增大,砂浆强度呈下降趋势;相同条件下,掺火山灰与掺粉煤灰砂浆28d龄期的抗压强度无显著差异。