水泥乳化沥青混合料路面压实工艺参数研究

为了精准预测水泥乳化沥青混合料路面达到目标密实度所需的压路机压实工艺参数组合,基于该混合料压实流变时变特性及压实Bodner-Partom(B-P)本构模型,采用数值仿真和路面压实试验相结合的方法开展研究。首先对ANSYS进行二次开发得到B-P材料模型,然后将阶段性变化的B-P模型参数代入压实组合仿真分析中,最后开展路面压实试验,进一步得到压实工艺参数优化组合。数值仿真研究结果表明:由仿真结果得到3个低频高幅高速组合,3个组合作用后沿轮宽方向的混合料竖向应变值减小幅度均较大,在路面深度6 cm处的混合料竖向应变衰减幅度值均较小,其中组合六的衰减幅度值为最小,路面目标成型厚度可控制在7 cm以下。路面压实试验表明,组合六(低频高幅高速压实6遍)的有效压实能量偏大,应将组合六的压实遍数优化为:低频高幅高速压实5遍+高频低幅高速压实2遍。

疲劳环境下的水泥沥青砂浆冻融性能分析

严寒地区高速铁路的安全运营状态与无砟轨道板垫层材料水泥沥青砂浆的抗冻融性能相关。根据不同疲劳次数下CA砂浆的冻融质量损失率、相对动弹性模量和残余抗压强度试验,探讨了疲劳和冻融作用对CA砂浆性能的影响。试验表明:CA砂浆的冻融性能受疲劳条件和冻融条件的协同影响。在疲劳次数小于30000次之前,CA砂浆的冻融质量损失率不升反降,相对动弹性模量和残余抗压强度也随之增加,说明了少量的疲劳作用可以压实CA砂浆的多孔隙结构,提高CA砂浆的抗冻融能力;当疲劳次数大于30000次之后,冻融质量损失率逐渐上升,相对动弹性模量和残余抗压强度相应减小,疲劳加剧了CA砂浆的冻融破坏。

CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥沥青砂浆充填层服役现状

为探究水泥沥青砂浆充填层在服役数年后性能变化情况,选取南北方4处典型CRTSⅡ型板式无砟轨道高速铁路线路进行调研,通过现场测量、取样化验、查询工务段资料等方式研究水泥沥青砂浆充填层的伤损情况及其物理力学性能。结果表明:四个调研点均出现水泥沥青砂浆充填层与轨道板界面离缝、冒白浆、竖向裂缝等典型伤损;白浆主要成分为CaCO3,含有少量SiO2和沥青组分;南北方调研点砂浆充填层抗压强度、抗折强度和表观密度存在较大差异,但均满足规范要求;南北方同一调研点砂浆充填层不同部位试件孔隙率非常接近,南方调研点砂浆试件孔隙率明显高于北方调研点。CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥沥青砂浆充填层目前仍然满足服役要求,但已经出现了一定程度伤损和性能劣化,应定期观测和维护。

水泥灌浆沥青混合料设计与性能研究综述

水泥灌浆沥青混合料(CGBM)是在重力作用下,通过在多孔沥青混合料中注入水泥基灌浆材料而制备的一种复合式路面铺装材料。在过去的几十年中,CGBM因其相对于柔性和刚性路面的诸多优点而备受关注。基于当前CGBM的研究现状,分析了CGBM的特点及设计流程,综合评述了集料级配、材料组成等对CGBM力学和路用性能的影响以及CGBM的微观力学分析,并对CGBM的应用现状和研究方向进行了展望。

W/C和A/C对水泥乳化沥青复合胶凝材料水化的影响

本文通过采用TAM air水泥水化热分析仪,对一定用量的水泥、乳化沥青以及水组成的复合胶凝材料浆体的水化放热进行了测试,分析了A/C(沥青水泥比)和W/C(水灰比)的变化对水泥乳化沥青复合胶凝材料的水化影响。结果表明:复合胶凝材料的水化放热速率随水化龄期的增加呈先增加后降低的趋势;增加水泥乳化沥青复合胶凝材料中乳化沥青的用量(水灰比一定,增大沥青水泥比)或用水量(沥青水泥比一定,增大水灰比),都能起到降低胶凝材料水化放热速率和延缓水化放热峰出现时间的作用,但前者的效果要比后者显著。

乳化沥青改性水泥砂浆性能研究

乳化沥青改性水泥砂浆作为一种重要的复合材料,在普通水泥砂浆中掺入乳化沥青,能够改善水泥砂浆的抗拉强度和抗折强度,抗渗性、耐久性能够明显提高。研究加入乳化沥青、消泡剂后水泥砂浆抗压、抗折强度变化和硫酸盐腐蚀后强度和质量的变化,确定了乳化沥青掺量、消泡剂掺量、砂浆种类、养生条件对水泥砂浆性能的影响。

水泥改性乳化沥青混合环保路面材料的性能试验

乳化沥青混合料是工程上可大量使用的安全环保型路面材料,为了研究水泥对乳化沥青混合料各方面性能的影响,通过一系列室内试验方法研究了2%、3%和4%3种不同掺量水泥对乳化沥青混合料力学性能和高低温、水稳定性的影响。结果表明,水泥的加入提高了乳化沥青混合料的强度和高温稳定性、水稳定性;但同时增加了混合料的弹性模量和低温脆硬性,降低了混合料的变形能力和低温性能,建议工程应用中对于水泥掺量应综合考虑各方面使用性能,使得效益最优化。

水泥-沥青复合材料界面微结构特征和力学性能研究方法综述

水泥-沥青复合材料(Asphalt-Cement Composite Material,ACCM)是由水泥与沥青复合制成的一种具有强承载能力和抗变形能力的新型复合材料,其在长期荷载与高温条件下具有优异的稳定性与耐久性,具有绿色、环保及经济效益高的优点,被广泛应用于公路、桥梁与铁路工程。前期大量研究表明:界面过渡区(Interface Transition Zone,ITZ)对复合材料的力学性能、耐久性能等起着十分重要的作用,水泥-沥青界面过渡区是复合材料损伤、断裂最先发生的区域。研究对水泥与沥青复合材料界面调控与宏观力学性能提升理论进行了系统性综述,总结了水泥基材料与沥青基材料ITZ形成机制与理论,对比探讨了ITZ微结构特征表征方法及评价指标,探究了ITZ宏-微观力学性能的研究思路、试验方法及适用范围,以期为水泥-沥青ITZ微结构特征、宏-微观力学性能的研究提供借鉴作用。

乳化沥青-水泥碎石半柔性基层路用性能研究

为提高半刚性基层沥青路面抗反射裂缝能力,结合具体工程实例,对该工程采用乳化沥青-水泥碎石半柔性基层,确定最佳水泥和乳化沥青用量分别为2%、2.2%,并采用室内试验对比乳化沥青-水泥碎石半柔性基层、水泥稳定碎石基层、乳化沥青稳定碎石基层三种材料的路用性能。研究结果表明:乳化沥青-水泥碎石半柔性基层虽抗压强度较水稳半刚性基层有所降低,但其低温抗裂性能得到明显提升,可用于低温环境地区道路施工。

水泥-乳化沥青-BTA混合料疲劳特性

采用垂直振动方法成型水泥-乳化沥青-BTA混合料试件,深入研究其疲劳特性。应用Weibull分布建立了水泥-乳化沥青-BTA混合料疲劳方程,并与BTA混合料疲劳方程进行对比;分析了添加乳化沥青、水泥对BTA混合料疲劳特性的影响。研究表明:建立的水泥-乳化沥青-BTA混合料、BTA混合料疲劳方程能准确反映二者的疲劳寿命;乳化沥青、水泥的加入,改善了BTA混合料缺陷,增强了其柔韧性和强度,疲劳性能显著优于BTA混合料;水泥-乳化沥青-BTA混合料在50%失效概率下,疲劳方程回归系数a为2.68,b为0.17。

水泥乳化沥青砂浆常温抗断裂评价

水泥乳化沥青砂浆(CEAM)作为板式轨道系统的一部分,需要反复遭受外界环境的综合作用。通过各种断裂力学的测试方法研究了CEAM的抗疲劳开裂性能,包括间接拉伸强度试(IDT)验和半圆弯曲试验(SCB)。结果表明:断裂参数(即断裂位移,断裂能和临界应变能释放率)可以很好地评估CEAM疲劳性能并且可以反映外加剂对CEAM性能的影响,研究试样大小、样品厚度和切口长度等对断裂参数的影响,并提出评价CEAM抗疲劳开裂性能的最佳参数。

水泥沥青砂浆的静动态力学行为

研究了3种典型水泥沥青胶凝材料的动态力学行为和不同A/C的水泥沥青砂浆的静动态力学行为。采用动态黏弹谱仪测试水泥沥青胶凝材料的动态模量和滞后角随加载频率的变化关系。采用电液伺服控制材料万能试验机研究了水泥沥青砂浆静态抗压、动态周期性压力荷载下的力学行为。结果表明:对同一水泥沥青胶凝材料,动态模量随频率的增大而增大;对不同水泥沥青胶凝材料,随着A/C的增大,动态模量减少而滞后角增大,表明其黏弹性越发显著;水泥沥青砂浆的抗压强度、弹性模量以及破坏能随A/C的增大而减少,且变化规律基本相似;水泥沥青砂浆的动态模量随A/C以及加载频率的变化规律与其胶凝材料的规律基本一致。基于标准固体模型,通过对水泥沥青砂浆的动态模量拟合得到其力学模型中各基本元件的力学参数,从而实现了对水泥沥青砂浆力学行为的完全本构表征。

水泥沥青砂浆劣化对板式轨道动力学性能的影响

基于高速列车-板式轨道系统空间振动分析理论,研究板式轨道水泥沥青砂浆(CAM)填充层的劣化(如脱层、开裂、脆化与碎裂等)引起的轨道板悬空现象对板式轨道振动响应的影响。研究结果表明:与CAM正常工作状态相比,CAM劣化造成轨道板悬空,从而引起轨道板加速度增大10多倍,位移增大20多倍;钢轨对轨道板的压力急剧增大,且出现拉力现象;随着速度的提高,系统其他动力响应值也迅速增大。故在板式轨道养护维修中,应严格控制CAM病害。

加载速率对水泥沥青砂浆力学性能的影响

选择7种变形控制加载速率（0.3~30.0 mm/min）,采用电液伺服控制材料万能试验机测试了两种典型水泥沥青砂浆静态单轴抗压荷载下的应力-应变全曲线,分别获得了其峰值应力和弹性模量随加载速率变化的基本规律.基于建立的数学关系式对试验数据进行拟合,定量描述了加载速率对水泥沥青砂浆力学性能的影响.结果表明：沥青与水泥质量比（mA/mC）较低的水泥沥青砂浆其峰值应力和弹性模量相对较高,呈脆性材料特征;mA/mC较高的水泥沥青砂浆其峰值应力和弹性模量相对较低,呈韧性材料特征.随加载速率的增大,两种典型水泥沥青砂浆的峰值应力和弹性模量均呈增大趋势.然而,高mA/mC水泥沥青砂浆的速率影响因子是低mA/mC水泥沥青砂浆的6~10倍.随加载速率的增大,较高mA/mC的水泥沥青砂浆产生了韧-脆转化现象.

基于细微观试验的水泥乳化沥青混合料空隙特征

水泥乳化沥青混合料中的水泥和乳化沥青会发生相互作用,因而其空隙结构较普通热拌沥青混合料复杂.采用X射线断层扫描技术(CT)研究乳化沥青用量和水泥用量对混合料中细观空隙分布和空隙特征的影响,基于扫描电镜(SEM)进一步研究混合料中微观尺度的空隙结构.结果表明,随着乳化沥青用量的增大,混合料内部空隙尺寸有所减小,试件水平断面上的空隙总面积和平均单个空隙面积减小;水泥用量超过3%时,混合料的CT可视空隙率明显增大,且空隙中的大尺寸空隙比例增高;由于乳化沥青及水泥材料的相互作用,水泥乳化沥青混合料的内部空隙结构比传统热拌沥青混合料疏松.

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．

高弹模水泥沥青砂浆强度主要影响因素的研究

研究了加料顺序、沥青水泥质量比(ma/mc)和砂水泥质量比(ms/mc)对高弹模水泥沥青砂浆(CAM)强度的影响.结果表明:将水泥、膨胀剂、砂和外加剂等原材料制备成干混砂浆,采用先加水,再加干混砂浆,最后加乳化沥青的加料顺序,能获得较高强度,且易于工程施工.随着ma/mc增加,CAM抗压强度逐渐下降,ma/mc由0.35增加到0.40,抗压强度下降尤为明显.同时得出最佳ms/mc值.通过优化配比,在ma/mc为0.35,ms/mc为1.1时,水胶质量比(W/B)为0.55时,CAM的1,7和28d抗压强度分别达3.06,11.55和17.0MPa.

乳化沥青水泥路面混凝土强度形成机理

结合乳化沥青对水泥砂浆的作用机理、热拌沥青混合料和乳化沥青混合料强度形成机理,简要论述乳化沥青水泥路面混凝土(EACPC)强度形成机理,认为EACPC强度主要来源于水泥颗粒与乳化沥青颗粒构成的“密实-骨架”结构,强调水灰比(W/C)对其强度的影响,总结EACPC具有较好耐久性的原因,认为EACPC具有较好的工程应用效果。

水泥乳化沥青混合料中合理CA比的试验研究

采用强度、收缩、疲劳等试验手段分析了水泥沥青复合胶浆中水泥用量与其对应的最佳沥青用量的质量比(CA比)对水泥乳化沥青混合料(CAM)路用性能的影响,通过扫描电镜观察不同CA比下水泥沥青复合胶浆的微观结构,以解释不同CA比对于水泥与沥青的交互作用机理以及混合料性能的影响.结果表明:随着CA比的增大,水泥沥青复合胶浆由柔性向刚性转变;CAM的强度、高温稳定性和水稳定性提高,干缩程度增加,柔韧性、低温性能和疲劳性能存在峰值.综合考虑水泥与沥青之间的交互作用机理以及CAM路用性能试验结果,推荐水泥沥青复合胶浆中合理CA比宜在1.2左右.

板式轨道用高弹模水泥沥青砂浆与混凝土黏结性能的试验研究

采用一种直接拉伸法试验研究了水泥乳化沥青砂浆与支承层混凝土(C15)、底座板混凝土(C30)和轨道板蒸养混凝土(C55)的黏结强度及其影响因素。试验结果表明:砂浆配合比(用水量)对砂浆与轨道板蒸养混凝土、底座板混凝土及支承层混凝土的黏结强度影响很小;混凝土表面拉毛显著提高了黏结强度;板腔的润湿状态对砂浆充填层与混凝土的黏结力影响很大;黏结强度随龄期增加而增加,在7 d龄期时已基本达到最大值。