不同极性乳化沥青水泥浆液性能研究

【目的】探究离子极性、水灰比、沥灰比对水泥乳化沥青浆液(CEA)的流动度、抗压强度、收缩特性的影响规律与机理。【方法】通过多组分配比试验,研究各因素对CEA性能的影响规律与机理,并结合正交分析法研究不同因素对CEA浆体性能的影响程度。【结果】当沥灰比(A/C)为0.2时,随着水灰比(W/C)由0.35增加至0.45,不同离子型的CEA浆体流动度、3 d抗压强度与凝固收缩均增大;当W/C相同时,阳离子CEA浆体流动度以及凝固收缩最小,但3 d抗压强度最大,阴离子CEA浆体流动度和凝固收缩最大,而3 d抗压强度最小。【结论】在实际工程中若对浆体凝固后的强度要求较高,可优先考虑阳离子乳化沥青。若需要高流动性CEA浆液则优先考虑阴离子乳化沥青,并考虑浆体的凝固收缩。

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_C<0.5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。

温度对水泥乳化沥青砂浆韧性的影响

采用三点弯曲法测试了不同温度下水泥乳化沥青砂浆的荷载一挠度曲线，通过对荷载一挠度曲线面积的积分得到了水泥乳化沥青砂浆的断裂能，进而获得了温度对水泥乳化沥青砂浆韧性的影响规律；采用扫描电子显微镜观察了水泥乳化沥青砂浆的微观形貌，探讨了温度对水泥乳化沥青砂浆韧性的影响机理．结果表明：在-40～80℃下，随着温度的升高，受弯水泥乳化沥青砂浆出现由脆性断裂至韧性断裂再到柔性断裂的逐次转变．当沥灰比（质量比）为0．30时，水泥乳化沥青砂浆韧性随温度的变化不大；当沥灰比为0．45～0．90时，水泥乳化沥青砂浆韧性随温度的增加先增加后降低，在-10℃左右时砂浆韧性最好．随着沥灰比的增加，水泥乳化沥青砂浆韧性对温度的敏感性逐渐增大．当沥灰比逐渐增加时，水泥乳化沥青砂浆中的沥青形成连续膜；随着沥灰比的继续增加，砂浆中沥青膜厚度增加，从而导致砂浆韧性对温度的敏感性逐渐增强．

低强型水泥乳化沥青砂浆抗压强度的计算模型

依据高沥灰比水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)的物理结构模型,基于颗粒增强聚合物基复合材料的相关理论,建立了CA砂浆抗压强度与组成参数的数学模型。结果表明:水泥-沥青胶凝材料(CA胶凝材料)中,水化产物对沥青的增强作用侧重于自身的整体含量,Piggott模型适合描述CA胶凝材料抗压强度与水化产物体积分数之间的关系。砂子对CA胶凝材料的增强作用侧重于自身的个体属性,Nielsen模型适合表征低强型CA砂浆抗压强度与砂子含量间的关系。经代入相关文献中的数据进行验证,所建模型具有良好的普适性。

无砟轨道用改性复材配比优化设计与抗压强度测试

无砟轨道则是采用混沥青混合料等作为基础,替代了传统有砟轨道中的碎石,从而避免了砟道碎石飞溅的问题,提高了铁路运行的平稳性和安全性。为提高无砟轨道中乳化沥青砂浆的性能,提出通过矿粉和硅灰改性乳化沥青,并探讨了沥灰比对乳化沥青性能的影响。结果表明,当A/C=0.9,硅灰掺量为10%,矿粉掺量为20%时,得到此时的抗压强度为4.42 MPa。由此得出,通过以上配比优化,增强了沥青的抗压强度,可提高无砟轨道用沥青的抗压强度。