水泥乳化沥青砂浆韧性研究

论文摘要

本文在系统总结聚合物水泥砂浆韧性表征方法及影响因素的基础上，对比分析了适合于水泥乳化沥青砂浆的韧性表征方法，试验研究了不同配合比、不同含气量以及不同温度条件下水泥乳化沥青砂浆的韧性，并结合理论计算和微观分析手段，从微观、宏观的角度分析了不同因素对水泥乳化沥青砂浆韧性的影响原因，阐明了温度对水泥乳化沥青砂浆韧性的影响机制，提出了基于韧性的水泥乳化沥青砂浆配合比关键参数的建议范围。文中首先试验对比了断裂能、压入功和折压比表征水泥乳化沥青砂浆韧性的优缺点，确定采用断裂能表征水泥乳化沥青砂浆的韧性。其次，系统试验了不同mB/mC（沥青与无机胶凝材料质量之比，简称“沥胶比”）、不同mW/mC（总用水量与无机胶凝材料质量之比，简称“水胶比”）、不同含气量以及不同温度条件下水泥乳化沥青砂浆的韧性发展规律。研究发现，当沥胶比逐渐增大时，砂浆中的沥青由非连续相转变为连续相，沥青膜厚度逐渐增加，砂浆的韧性逐渐增大；当水胶比逐渐增大时，砂浆的韧性先增加后减小，并在水胶比为0.49时最大；当含气量逐渐增大时，砂浆的韧性逐渐减小；当环境温度高于20℃时，砂浆的韧性随温度的升高明显下降，且沥胶比越大，砂浆的韧性降幅越大；当环境温度低于20℃时，砂浆的韧性随温度的降低先明显增大（沥胶比越大，砂浆韧性增幅越大），后逐渐减小。再次，采用扫描电镜对上述砂浆的微观形貌进行了分析，深入探讨了温度对砂浆韧性的影响机理，提出了“温度通过影响沥青的韧性最终影响砂浆的韧性”的影响机制。最后，基于以上试验结果，提出了适合于不同温度区域内水泥乳化沥青砂浆配合比关键参数的合理限值范围。本文的研究成果为实际工程正确确定水泥乳化沥青砂浆的合理配合比提供了技术支撑，对进一步改善水泥乳化沥青砂浆的韧性、提高砂浆的抗裂性、延长无砟轨道结构的使用寿命具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 主要研究思路
• 第二章 试验原材料及主要试验方法
• 2.1 试验原材料
• 2.2 主要试验方法
• 2.2.1 砂浆制备试验方法
• 2.2.2 工作性能试验方法
• 2.2.3 力学性能试验方法
• 2.2.4 微观形貌分析试验方法
• 2.2.5 孔结构分析试验方法
• 2.2.6 韧性试验方法
• 第三章 水泥乳化沥青砂浆韧性表征方法研究
• 3.1 韧性表征方法的适用性
• 3.2 试验方案
• 3.3 结果及分析
• 3.4 小结
• 第四章 水泥乳化沥青砂浆韧性研究
• 4.1 影响水泥乳化沥青砂浆韧性的主要因素分析
• 4.2 试验方案
• 4.3 不同沥胶比条件下水泥乳化沥青砂浆的韧性
• 4.3.1 试验结果
• 4.3.2 分析与讨论
• 4.4 不同水胶比条件下水泥乳化沥青砂浆的韧性
• 4.4.1 试验结果
• 4.4.2 分析与讨论
• 4.5 不同含气量条件下水泥乳化沥青砂浆的韧性
• 4.5.1 试验结果
• 4.5.2 分析与讨论
• 4.6 不同温度条件下水泥乳化沥青砂浆的韧性
• 4.6.1 试验结果
• 4.6.2 分析与讨论
• 4.7 小结
• 第五章 温度对水泥乳化沥青砂浆韧性的影响机理
• 5.1 水泥乳化沥青砂浆中的沥青
• 5.1.1 沥青的分布形态
• 5.1.2 沥青膜厚度计算
• 5.1.3 水泥乳化沥青砂浆中的自由沥青
• 5.2 温度与沥青韧性的关系
• 5.2.1 断裂的分子动力学理论
• 5.2.2 温度与沥青断裂能的关系式
• 5.3 温度对水泥乳化沥青砂浆韧性的影响机制
• 5.4 小结
• 第六章 基于水泥乳化沥青砂浆韧性的配合比关键参数
• 6.1 基于韧性的配合比设计原则
• 6.2 基于韧性的配合比关键参数范围设计
• 6.3 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 详细摘要