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。     

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.     

温度对水泥沥青砂浆力学性能影响程度试验研究

为研究不同温度下配比不同的水泥沥青砂浆的力学性能,采用电液伺服万能试验机测试了不同温度下水泥沥青砂浆静态单轴抗压下的应力-应变关系,获得了弹性模量和最大应力随温度的变化规律.试验结果表明:随着温度的降低,应力-应变曲线的上升斜率变大,出现最大值后下降段逐渐变陡;水泥沥青砂浆的弹性模量与最大应力值随沥青含量和温度的增大而降低,其温度敏感性主要由沥青含量决定.联系试验结果,建立了可定量分析水泥沥青砂浆力学性能随温度变化的本构关系,且拟合结果显示用温感因子描述其力学性能的温度敏感性有较高的合理性,随着沥青含量的增高,温感因子数值增大,最大应力所对应的温感因子大于弹性模量的.     

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.     

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.     

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。     

水泥沥青砂浆力学性能的温度敏感性

研究了不同温度条件下不同沥青含量的水泥沥青砂浆的抗压性能,以揭示该类有机–无机复合材料力学性能的温度敏感性规律。在–40～80℃范围内选择不同环境温度,采用电液伺服控制材料万能试验机测试了水泥沥青砂浆静态单轴抗压荷载下的应力–应变全曲线,获得了峰值应力和弹性模量随温度变化的基本规律。结果表明:随温度的降低,应力–应变曲线的上升段斜率增大,峰后下降段逐渐变陡,力学特性逐渐出现韧–脆转换。一般而言,水泥沥青砂浆的弹性模量和峰值应力随温度的升高和沥青含量的增大而降低,其温度敏感性随沥青含量的增大而增大。沥青含量较大的水泥沥青砂浆,其弹性模量和峰值应力随沥青含量变化幅度不大。建立的经验关系式成功描述了不同沥青含量的水泥沥青砂浆力学性能随温度变化的定量关系,且拟合结果表明以温感因子表征其力学性能对温度的敏感性具有一定的合理性。温感因子随着沥青含量的增大而增大,峰值应力的温感因子大于弹性模量的。     

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。     

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。     

乳化沥青与基质沥青的感温性能评价

以辽河AH-90沥青为基质沥青,以自制的Gemini季铵盐阳离子表面活性剂为乳化剂,可制备乳化沥青。采用针入度黏度指数(PVN)和针入度指数(PI)考察两种沥青的温度敏感性,采用当量软化点T800和60℃动力黏度考察两种沥青高温稳定性和抗车辙能力,采用当量脆点T1.2考察低温抗裂性。结果显示,通过沥青乳化工艺,可改善沥青的针入度指数、弹性、低温延度和抗变形能力,增强基质沥青的高温稳定性、低温抗开裂性能及抗疲劳性能。与AH-90基质沥青相比,乳化沥青具有较弱的温度敏感性、较强的高温稳定性与抗车辙能力,以及较强的低温抗裂性,说明沥青乳化后感温性能明显增强。     

胶乳掺量对乳化沥青冷再生混合料低温性能的影响研究

为研究胶乳掺量对乳化沥青冷再生混合料低温性能的影响,本文在不同低温温度下,对不同胶乳掺量(0～4.5％)的乳化沥青冷再生混合料的弯拉强度、弯拉劲度模量以及弯拉应变进行了测试,利用重复加载试验模拟路面实际状况进行验证.结果表明,随着胶乳掺量的增加,其乳化沥青冷再生混合料的弯拉强度、弯拉劲度模量随之减小,弯拉应变随之增大,具有明显的规律;经重复加载试验验证,当胶乳掺量为3％时,乳化沥青冷再生混合料具有较好的低温性能.     

环氧乳化沥青冷再生沥青混合料性能研究

提出了一种新型的冷再生沥青混合料-水性环氧树脂改性乳化沥青冷再生沥青混合料,首次使用环氧乳化沥青应用于冷再生沥青混合料中。通过掺加0%、10%、20%和30%的环氧树脂改性乳化沥青对90%与70%RAP(废旧沥青路面回收材料)掺量的AC-20冷再生沥青混合料进行配合比设计试验与使用性能验证。结果表明：适当掺量的环氧树脂改性乳化沥青可使冷再生沥青混合料具有更好的使用性能,RAP有效利用率得到进一步提高。