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。     

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.     

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。     

砂浆在不同介质干湿循环作用下的劣化特性

为探讨水、传统融雪剂、环保融雪剂对道路材料的影响,采用干湿循环试验方法研究三种不同介质对水泥砂浆质量损失的影响,借助超景深三维显微镜、X射线衍射试验手段进行损失机理分析.结果表明,三种介质下水泥砂浆的质量损失率大小关系为:传统融雪剂>水>环保融雪剂;通过消耗Ca(OH)2,传统融雪剂侵蚀后生成以Friedel盐腐蚀结晶物,侵蚀主要集中在水泥砂浆原有孔洞和试样表面;环保融雪剂侵蚀后生成少量弱有害离子CO2-3,损伤主要以集中在试样的原有空洞.     

沥灰比对水泥乳化沥青砂浆断裂韧性的影响

基于断裂力学理论,采用单边带裂缝梁三点弯曲试验,研究了沥灰比(沥青/水泥质量比mA/mC)对水泥乳化沥青(CA)砂浆断裂行为的影响。根据测试的荷载–扰度(P–d)和荷载–裂缝口张开位移(P–dc)曲线,计算了不同沥灰比CA砂浆的应力强度因子K_I、J积分和断裂能,并测试了CA砂浆的抗压及抗折强度。结果表明:随着沥灰比的增大,CA砂浆的强度降低但变形能力(延性)增大,CA砂浆由准脆性断裂过渡为韧性断裂;当m_A/m_C0.5时,CA砂浆呈准脆性断裂,可用由线弹性断裂力学导出的断裂韧度K_(Ic)表征其断裂韧性;少量沥青的掺入虽使CA砂浆裂缝尖端塑性变大,但亦导致其强度降低,因而沥灰比为0.3时CA砂浆的K_(Ic)=0.248 5 MPa×m~(1/2),约为水泥砂浆的一半;当mA/mC≥0.5时,CA砂浆因塑性较大而呈韧性断裂,应用弹塑性断裂力学导出的J_(Ic)表征其韧性;沥灰比由0.5增大到0.9时,CA砂浆的JIc由39.222变为34.848 J/m~2,且因延性增大而使其断裂能由31.97增加到46.37 N/m;沥青相主要通过增大CA砂浆的延性而提高其韧性。     

干湿循环作用下粉煤灰对砂浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响

硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的重要因素之一.通过外观、抗压抗蚀系数、抗折抗蚀系数和膨胀率等宏观性能,研究了干湿循环作用下混凝土抗硫酸钠和抗硫酸镁侵蚀性能,并基于侵蚀产物相和孔结构结果分析了粉煤灰对其抗侵蚀性能的影响机制.结果表明:在硫酸盐和干湿循环两者共同耦合作用下,干湿循环的作用是促进硫酸盐的结晶,加速混凝土破坏.粉...     

水泥-乳化沥青-橡胶颗粒砂浆拉伸性能研究

基于密实堆积理论设计配合比,对比相同体积分数的水泥-孔化沥青-标准砂(CAS)砂浆与水泥-乳化沥青-橡胶颗粒(CAR)砂浆的抗拉强度和断裂延伸率,并通过环境扫描电镜和能谱仪进行微观界面分析,对CAR砂浆的拉伸性能进行了研究.试验结果发现,CAR砂浆的7d抗拉强度平均比CAS砂浆大9.09％,28 d抗拉强度大17.76％,3d、7d和28 d断裂延伸率均比CAS砂浆大70％以上.微观分析发现,在硬化CAS砂浆中,标准砂界面处出现了明显的气泡聚集层,孔隙多,相对薄弱,在硬化CAR砂浆中,橡胶颗粒界面处乳化沥青聚集,形成一个相对密实、强韧的界面过渡区.研究结果表明,水泥-乳化沥青-橡胶颗粒三元体系能协同工作,可以成为扩大废弃橡胶在土木工程中应用的一种处理方法.     

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。     

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...     

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.     

水泥乳化沥青砂浆静态力学性能与组成的关系EI北大核心CSCD

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ECA、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VCH是影响CA砂浆弹性模量ECA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ECA与水泥水化物相体积分数VCH、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。     

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。     

降雨渗流及干湿循环作用下红砂岩顺层边坡稳定性分析

此次研究主要是探讨分析降雨渗流及干湿循环作用下红砂岩顺层边坡稳定性问题,首先建立了边坡力学模型,计算分析降雨渗流作用在边坡上的力学,并且通过典型结构面以及干湿循环实验对结构面强度参数衰减规律进行分析,从而获取边坡稳定性衰减规律,希望通过此次研究对相关人员起到参考性价值。     

干湿循环作用对沥青混凝土高温性能的影响分析

制备了SBS改性沥青I-C混凝土AC-13,采用20℃、40℃和60℃恒温湿润12h干燥12h的方法进行了4至36次干湿循环,分别测试了高温抗压强度、蠕变特性和动稳定性,分析了干湿循环对沥青混凝土高温性能的影响。研究结果表明:沥青混凝土的高温单轴抗压强度随干湿循环的增大而减小;沥青混凝土粘性流动随着干湿循环次数的增加而明显增强;沥青混凝土的车辙深度随干湿循环次数的增大而增大。     

低温干湿循环条件下砂浆抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

研究了不同水胶比水泥砂浆试件在低温干湿循环条件作用下的抗硫酸盐侵蚀性能.试验制作了0.36与0.5两种水胶比的普通硅酸盐水泥、中抗硫水泥以及矿粉-硅灰复掺的水泥砂浆试件,检测了试件标养28 d后的孔结构及各试件在(5±1)℃的3％Na2 SO4溶液中干湿循环后的强度、动弹性模量变化情况,对砂浆在低温干湿循环条件下的抗硫酸盐侵蚀性能进行了评价,并分析了检测指标间的相关性.结果表明:低温干湿循环条件下,0.5水胶比砂浆抗硫酸盐侵蚀性能低于0.36水胶比砂浆,抗硫酸盐侵蚀性能随着水胶比的降低而提高;低水胶比砂浆复掺矿粉-硅灰后抗低温干湿循环条件下的硫酸盐侵蚀性能提升明显;两个水胶比砂浆的相对动弹模均与抗压强度高度相关.     

CRTS Ⅱ型水泥乳化沥青砂浆力学性能的应变率效应及模型

研究了CRTS Ⅱ型水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)应力--应变关系的应变率效应,利用统计损伤力学的方法建立了CA砂浆的应变率本构模型。结果表明:随着应变率的提高,CA砂浆通过增加应力和产生更多细小裂纹来抵消和耗散外部能量,CA砂浆的抗压强度增大,破坏时的贯通裂纹增多,碎裂程度增大;CRTS Ⅱ型CA砂浆力学性能的应变率效应低于CRTS I型CA砂浆的。用建立的应变率本构模型对CRTS Ⅱ型CA砂浆的应变率效应进行拟合,其结果与实验结果的相关系数均大于0.98,对CRTS I型CA砂浆的拟合结果与实验结果的相关系数均大于0.97,拟合结果与实验结果在峰值强度前的相关性较好,峰值强度后的相关性相对较差。     

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。