乳化沥青对水泥稳定碎石力学性能影响的微观机理研究

乳化沥青水泥稳定碎石的微观结构和宏观特性联系紧密。为进一步研究混合料力学性能的演变规律,文中首先通过扫描电镜(SEM)和X射线能谱分析(EDS)探究其微观形态结构和物相组成,其次通过无侧限抗压试验、弯曲试验和干缩试验,分析乳化沥青对水泥稳定碎石宏观特性的影响,并进一步分析其微观结构组成和形貌特征对宏观性能演变的影响机制。研究表明,乳化沥青破乳行为和水泥水化反应同时进行,产生由沥青薄膜与水泥水化产物交织形成的絮状胶体,并进一步和针状水泥水化晶体骨架结构交织形成复杂致密的空间网络结构,从而降低混合料的无侧限抗压强度,并提高其弯拉能力和收缩变形能力。     

胶粉对水泥水化及水泥基材料孔结构的影响研究

为揭示胶粉的掺入对水泥基材料力学性能及抗渗性、抗冻性的影响,文章采用量化的XRD(X射线衍射分析)及压汞试验法,研究不同胶粉掺量对水泥水化及水泥基材料微观孔结构的影响。通过分析了不同胶粉掺量下样品中各物相的质量分数及样品孔径的分布范围及其在总孔隙中的占比,量化研究胶粉改性水泥基材料的水泥水化情况及孔结构分布。研究结果表明:随着胶粉掺量的增加,样品中硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙及铁铝酸四钙呈现逐渐增加的趋势,而钙钒石、氢氧化钙及无定形物则呈现逐渐下降的趋势,说明胶粉抑制了水泥的水化;直径为0~50nm的孔径数量呈现减少的趋势,而大于1000nm孔径则呈现出增大的趋势,说明胶粉的掺入改善了水泥基材料的抗冻性能而降低了力学强度。     

水泥基材料微观结构仿真模型研究的发展分析

为实现水泥基材料水化后的微观模拟,阐述近年来水泥基材料硬化中微观结构仿真模型的研究现状,综合对比连续系统模型Navi模型、Du COM、HYMOSTRUC及数字图像系统模型CEMHYD3D的特征及优缺点。限于各模型在模拟水化过程的全面性中均存在难度,根据研究目的和条件选取合理的模型。以期对预测工程实践中的材料性能具有指导意义。     

早强型水泥基道路快速修补材料性能研究

针对目前水泥混凝土路面常用快速修补材料存在的局限性,设计复配出一种超早强型水泥基道路快速修补材料,并对其物理力学性能和耐久性能进行测试分析。结果表明,由该材料设计制备的水泥混凝土2h抗折强度、抗压强度和黏结强度分别可达到4.0 MPa、29.8 MPa和2.4 MPa,且后期强度不倒缩,能满足2h开放交通要求;与同强度等级普通水泥混凝土相比,其收缩明显降低且耐磨性良好;此外,基于扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)微观分析,建立了超早强快速修补材料宏观性能与微观结构之间的联系。     

地下工程水环境下三元乙丙橡胶防水卷材微观特性研究

微观结构特性是材料宏观现象的本质反映,利用X射线CT技术对地下工程三元乙丙橡胶防水卷材（EPDM）的微观结构进行研究,探讨该种材料的孔隙结构特性。使用NaCl溶液模拟地下水环境,借助显微CT设备对地下水环境下的三元乙丙橡胶防水卷材进行扫描,通过Matlab软件对所得图像进行处理,并引入孔隙等效直径概念,进行孔隙结构参数的计算和分析。结果表明： 所分析二维切片图像的大部分指标值较为接近;孔隙直径分布在0~60 μm,直径20 μm是孔隙个数分布规律变化的转折点;较大和较小直径的孔隙对其面积分布有重大贡献。结果证实,利用X射线CT技术可实现对地下工程防水材料微观孔隙特性的研究,为下一步防水材料损伤机制的研究提供方法基础。     

半刚性基层沥青混凝土路面冷再生机理分析

研究了水泥稳定旧沥青混凝土路面材料的再生机理,通过强度对比试验和微观结构分析,探讨了沥青和半刚性基层材料对水泥稳定再生材料强度的影响;试验证明随着沥青混合料比例的增大,材料的强度降低;旧集料与水泥水化产物间存在薄弱界面,对强度有不利影响.     

石膏对水泥乳化沥青混合料强度的影响

研究了水泥水化产物中钙矾石(AFt)对水泥强度、乳化沥青混合料马歇尔稳定度的影响,使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析水化产物的物相和微观形貌。结果表明:随着石膏掺量的增加,水泥熟料强度和混合料马歇尔稳定度呈倒V型变化,石膏掺量3%(以SO_3为标准)时性能最好;添加石膏后水泥熟料水化产物中出现AFt,而且随着石膏用量的增加,水泥熟料的水化产物中出现更多AFt和Ca(OH)2,适当含量AFt穿插在水化产物中促使其内部结构更加密实,有助于强度提高。     

橡胶颗粒对水泥净浆水化产物影响的XRD分析

采用X射线衍射试验(XRD)研究了掺加橡胶颗粒的水泥净浆水化产物的物相结构.结果表明:(1)水泥净浆的抗压强度随橡胶颗粒掺量的增加而降低;(2)尽管水泥的化学成分复杂,但掺入橡胶颗粒后,在其水化产物中并没有发现新的物相结构;(3)掺加橡胶颗粒的水泥净浆的水化产物中氢氧化钙(CH)晶体的衍射峰强度显著降低,原因之一可能是...     

抗扰动复合外加剂对水泥水化产物的影响

为了研究抗扰动复合外加剂对抗扰动混凝土中水泥水化产物形貌结构和化学组分的影响,该文采用扫描电镜和X射线衍射技术手段,根据水泥水化放热速率曲线,研究复合外加剂对水泥水化动力学影响。结果表明:加入抗扰动复合外加剂,体系内部部分钙矾石呈柱状交错分布,提升了结构密实度。水泥浆体中铝离子和硫酸根离子浓度增加,加快了钙离子的消耗;水泥水化放热速率峰值时间提前且大幅上升,缩短了体系凝结时间,提升了早期强度。     

抗扰动复合外加剂对水泥水化产物的影响

为了研究抗扰动复合外加剂对抗扰动混凝土中水泥水化产物形貌结构和化学组分的影响,该文采用扫描电镜和X射线衍射技术手段,根据水泥水化放热速率曲线,研究复合外加剂对水泥水化动力学影响。结果表明:加入抗扰动复合外加剂,体系内部部分钙矾石呈柱状交错分布,提升了结构密实度。水泥浆体中铝离子和硫酸根离子浓度增加,加快了钙离子的消耗;水泥水化放热速率峰值时间提前且大幅上升,缩短了体系凝结时间,提升了早期强度。     

基于固弃物的固化土路用性能及固化机理研究

为探索矿渣、粉煤灰和脱硫石膏等固体废弃物应用于黄泛区道路工程建设的可行性,基于粉煤灰、矿渣、脱硫石膏、普通硅酸盐水泥和固废基硫铝酸盐水泥制备了粉土固化剂。研究了固化剂掺量（4%、6%、8%、10%）对固化土无侧限抗压强度、劈裂强度、加州承载比（CBR）、水稳性能及抗干湿循环性能的影响。结果表明：使用固废基硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥与其他固弃物协同制备的固化剂固化效果最优;固化剂掺量不低于8%时,固化土强度满足JTG D50-2017要求;固化土CBR值高于75%,满足JTG D30-2015中路基填料承载比要求;基于X射线衍射分析和二次电子成像技术,发现固化土中存在水化硅酸钙凝胶（CSH）和钙矾石晶体（AFt）;这些物质通过填充缝隙、挤密、黏结土颗粒,增强土体性能。     

微表处罩面技术

技术概述 微表处是由专用设备将聚合物改性乳化沥青、集料、填料、水、添加剂等按照设计配合比在常温下经强力搅拌后形成的稀浆混合料,采用矩形摊铺槽摊铺到原路面上形成的薄层罩面新技术,用到的稀浆混合料是一种有机材料沥青及水硬性材料水泥形成的复合有机水硬性新材料.复合材料中,乳化沥青需要破乳脱水表现出结合力,水泥则需要经过水化过程结晶固化,两相互成条件,形成了立体网状的微观结构,因而兼具有机和无机材料的双重优势,可有效提高其高温稳定性和耐久性.     

水泥对乳化沥青冷再生材料性能影响的宏微观分析

为了研究水泥对乳化沥青冷再生材料性能的作用机理和确定水泥掺量的最佳范围,本研究对不同水泥掺量(0%~5%)的乳化沥青冷再生材料进行了微观形貌观测和化学成分分析,并对乳化沥青混合料性能进行宏观力学测试。通过扫描电镜测试和电子能谱分析表明:(1)扫描电镜观测到的纤维状晶体确实为水泥与混合料中的水相发生水化反应生成的水化产物,这些水泥水化产物和沥青形成的胶浆复合物在空间中呈立体网格结构;(2)水泥掺量为1%~2%时,水泥水化后的产物没有形成棱角分明的纤维晶体,呈圆柱状,纤维较短(10μm),大多分布在5μm左右,当水泥掺量大于3%时,水化后的晶体分布致密,呈针状,纤维较长(部分水泥水化产物晶体长度 20μm);(3)这些水泥水化产物对乳化沥青冷再生混合料具有"加筋"作用,能够提高乳化沥青冷再生混合料的早期强度。通过高温车辙试验、小梁低温弯曲试验及抗水损害试验研究发现:(1)乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性和水稳定性随着水泥掺量的增加而提高;(2)低温性能随着水泥掺量的增加呈现先升高后降低的变化特性,当水泥掺量在1%~2%范围内,乳化沥青厂拌冷再生混合料性能最佳。     

固废基硫铝酸盐水泥固化低液限粉土的试验研究

为探究固废基硫铝酸盐水泥对低液限粉土的固化规律和效果,开展无侧限抗压强度、劈裂强度、CBR、XRD、TGA和SEM等试验,研究复掺不同比例硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的固化剂对固化土力学性能的影响及其微观机理。研究结果表明:相对于普通硅酸盐水泥,固废基硫铝酸盐水泥水化产物中钙矾石含量较高,水化硅酸钙含量较少。单掺掺量为6%的固废基硫铝酸盐水泥固化土,其无侧限抗压强度前期增长较快,后期增长相对缓慢,28 d强度可以达到0.83 MPa;确定胶凝材料掺量为6%,将固废基硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥进行复掺时,随普通硅酸盐水泥占胶凝材料比例的增加,固化土抗压强度和劈裂强度逐渐提高,膨胀量逐渐降低。当普通硅酸盐水泥比例由60%上升到70%时,固化土强度提高最为显著,两种水泥的互补性发挥得最好,CBR可达235%,28 d强度可达2.25 MPa。     

水泥稳定废旧沥青铣刨料技术性能的试验研究

分析了水泥稳定废旧沥青铣刨料原材料的性质,并通过相关试验确定了混合料的配合比.基于无机结合料稳定材料和沥青混合料两种试验方法从不同的角度测试了其相关技术参数,并通过与常规材料的对比分析,评价了水泥稳定废旧沥青铣刨料的技术性能,同时对该材料所能适用的路面结构层次进行了分析.研究表明:水泥稳定废旧沥青铣刨料能作为农村二级公路沥青路面结构的基层或承接层材料使用.     

纤维-水泥基材料的界面黏结性能

为了研究纤维-水泥基材料界面区的结合状况,进一步提升纤维-水泥基材料的使用性能,通过回顾国内外关于界面黏结性能的研究现状,针对纤维-水泥基体界面结构,重点讨论3种纤维增强水泥基材料的界面黏结性能,并对纤维增强水泥基材料的界面黏结性能进行归纳总结。     

再生砖粉活性及其在道路水稳层中的应用研究

针对目前废弃黏土砖类建筑垃圾存量大、处理难和利用率低的问题，研究了再生烧结黏土砖粉的活性，并研究了其在替代粉煤灰后应用于道路水稳层后的性能。结果表明：再生烧结黏土砖粉的活性指数能够达到73%,满足作为水泥活性混合材料中粉煤灰的活性指数要求。结合X射线衍射、傅里叶红外光谱和扫描电子显微镜分析发现，再生烧结黏土砖粉的活性源于其内部的活性SiO₂、Al₂O₃等成分，该活性成分能够与水泥水化产物中的Ca(OH)₂反应形成新的硅酸盐和铝酸盐水合物，从而形成较为密实的微观结构。再生烧结黏土砖粉替代粉煤灰后制备的水泥-砖粉稳定碎石材料具有良好的力学性能，能够满足极重、特重交通的高速公路和一级公路的基层以及底基层的强度要求。     

石墨烯对水泥基材料耐久性的影响

为研究石墨烯(G)对水泥基材料耐久性的影响,通过掺配G水泥基材料并对试件进行Na_2SO_4、NaCl浸泡试验、扫描电镜(SEM)分析来研究G对于水泥基材料的耐久性影响。试验发现,水泥基材料在经过180 d的硫酸盐溶液浸泡后,相较于不掺加G的试件,掺有0. 045%G的水泥基材料试件的质量损失率最小。SEM分析表明,G的加入可以改善水泥基材料的内部结构,使其内部更加致密,从而提升其耐久性。     

废旧二灰碎石微观物化性能和有效活性

旧路改造中出现的大量废弃二灰碎石废料的物理和化学性能及其有效活性成分,是提高废弃二灰碎石废料利用水平和质量的基础性工作。利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、红外光谱(Infrared Spectroscopy,IR)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)等现代微观分析手段,从微观的角度对旧二灰碎石进行物性分析及其结构特征研究,同时通过水泥胶砂试验定性分析旧二灰碎石中0.075mm粒径以下的细粉的有效活性。研究表明:旧二灰碎石中不同粒径的骨料在微观形态上有差异,但旧二灰碎石中主要成分还是以石英和CaCO_3为主;旧二灰碎石中的细粉末,在水泥作为固化剂稳定时参与了水泥的水化反应,对其强度的形成提供了帮助。     

磷石膏对半刚性基层材料的作用机理

在试验研究基础上，采用X射线衍射进行定量分析，用电镜进行微观结构分析，第一次发现磷石膏与火山灰反应产物生成新产物（单硫型水化铝酸钙），得到了磷石膏对半刚性基层的作用机理。