高寒区CA砂浆专用乳化沥青的制备及其应用研究

论文摘要

板式无砟轨道具有可修复、施工方便以及使用寿命长等特点,是客运专线重要的轨道形式之一,已成功应用于温暖和寒冷地区,但在严寒环境条件下的应用尚无先例。水泥乳化沥青砂浆（Cement asphalt mortar,简称CA砂浆）是用于该类轨道结构的关键材料,其性能直接影响到轨道的耐久性与安全性,其制备技术是该类轨道结构的关键技术之一。因此,积极开展适合高寒区板式无砟轨道用CA砂浆的相关研究具有十分重要的意义。本文结合高寒区板式无砟轨道对CA砂浆的性能要求,对制备耐寒型CA砂浆的关键原材料乳化沥青及其砂浆配合比进行了系统深入的研究,论文进行的主要工作和重要成果有:1、以优选的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（简称SBS）改性沥青为基质沥青,用自配复合乳化剂制备SBS改性乳化沥青,对制备中影响SBS改性乳化沥青性能的因素进行了考察。结果表明,配比为阳离子:非离子:阴离子=90:8:2的复合乳化剂能很好的将SBS改性沥青乳化;制备高质量SBS改性乳化沥青的最佳工艺参数为:复合乳化剂用量为总物料的2.0%,最佳pH值范围为23,改性沥青温度宜控制在160165℃之间,皂液温度应控制在6065℃之间,乳化时间3min,油水比为60:40。2、以SBS改性沥青为基质沥青,采用丁苯胶乳（SBR）为复合改性剂,筛选了五种不同胶乳制备SBR-SBS复合改性乳化沥青,对制备中影响复合改性乳化沥青性能的因素进行了考察,并探讨了复合改性乳化沥青储存稳定性的影响因素。结果表明,低温聚合、低结合苯乙烯含量阳离子丁苯胶乳D与SBS改性乳化沥青的相容性最好,且改性效果好;在皂液pH值为2、油温160℃、水温65℃、乳化时间3min的条件下,按油水比为60:40、丁苯胶乳9%、复合乳化剂2%、CaCl20.15%、聚氨酯缔合物0.25%的组分质量配比制备的复合改性乳化沥青的各项性能均符合规范要求,其蒸发残留物性能优于SBS改性乳化沥青。尤其是蒸发残留物低温延度,得到了极大的改善,满足耐寒型CA砂浆的性能要求。3、在寒冷地区CA砂浆使用的基础上,对高寒区板式无砟轨道用CA砂浆的配合比进行了研究。结果表明,在沥青/水泥质量比=0.650.70、木纤维/水泥质量比=0.0150.025、水灰比=0.650.70、砂灰比=1.82.0条件下制备的CA砂浆具有良好的低温抗裂性,其力学性能特点表现为低弹性模量和较高的抗压强度,满足高寒区使用要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 板式无砟轨道CA 砂浆研究现状
• 1.2.2 乳化沥青研究现状
• 1.2.3 改性乳化沥青研究现状
• 1.2.4 复合改性乳化沥青研究现状
• 1.3 改性乳化沥青机理
• 1.3.1 乳化机理
• 1.3.2 沥青乳液稳定机理
• 1.4 严寒地区CA 砂浆劣化机理分析
• 1.5 乳化沥青制备工艺
• 1.5.1 改性乳化沥青制备工艺
• 1.5.2 复合改性乳化沥青的制备工艺
• 1.6 论文的主要研究思路和研究内容
• 1.7 论文的创新之处
• 第二章 SBS 改性乳化沥青的制备及其性能表征
• 2.1 引言
• 2.2 试验部分
• 2.2.1 试验原材料
• 2.2.2 试验仪器与设备
• 2.2.3 测试方法
• 2.2.4 SBS 改性乳化沥青的制备
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 专用沥青选择及其改性后性能分析
• 2.3.2 乳化剂配比的确定
• 2.3.3 乳化剂用量对改性沥青的影响
• 2.3.4 pH 值对改性乳化沥青的影响
• 2.4 小结
• 第三章 SBR-SBS 复合改性乳化沥青的制备及其性能表征
• 3.1 引言
• 3.2 试验部分
• 3.2.1 试验原材料
• 3.2.2 试验仪器与设备
• 3.2.3 测试方法
• 3.2.4 SBR-SBS 复合改性乳化沥青的制备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 丁苯胶乳种类对改性乳化沥青性能的影响
• 3.3.2 丁苯胶乳用量对改性乳化沥青的影响
• 3.3.3 影响 SBR-SBS 复合改性乳化沥青储存稳定性的主要因素
• 3.3.4 SBR-SBS 复合改性乳化沥青性能分析
• 3.4 小结
• 第四章 高寒区 CA 砂浆的制备及其性能表征
• 4.1 引言
• 4.2 试验部分
• 4.2.1 试验原材料
• 4.2.2 试验仪器与设备
• 4.2.3 CA 砂浆的制备
• 4.2.4 测试方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 CA 砂浆性能与组成间的关系
• 4.3.2 木粉或木纤维对砂浆的增韧作用
• 4.3.3 硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥的对比
• 4.3.4 沥青/水泥质量比的影响
• 4.3.5 CA 砂浆的抗低温性能
• 4.4 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢