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原文传递水泥乳化沥青砂浆的水损机理及其防治技术研究

论文题名：	水泥乳化沥青砂浆的水损机理及其防治技术研究
关键词：	水泥乳化沥青砂浆;水损害性能;劣化防治;高速铁路;列车荷载;服役条件
摘要：	水泥乳化沥青砂浆是高速铁路板式轨道结构的关键材料，其服役行为受到环境条件与高速列车荷载及其共同因素影响，使其耐久性倍受关注。针对当前高速铁路水泥乳化沥青砂浆病害特征，论文依托国家863计划、国家自然科学基金项目，通过对静态水、动态水及冻融循环水作用下水泥乳化沥青砂浆水损害规律进行系统深入的研究，揭示了水泥乳化沥青砂浆水损害性能劣化机理，构建了水泥乳化沥青砂浆性能劣化过程模型，提出了改善水泥乳化沥青砂浆耐久性的有效技术措施，为高性能水泥乳化沥青砂浆的材料设计、制备、应用与服役维护提供了重要的理论依据和技术支撑。　　论文进行的主要工作和取得的主要创新成果有：　　针对高速铁路板式轨道结构特征与水泥乳化沥青砂浆材料特点，开创了水泥乳化沥青砂浆水损害研究领域；根据高速铁路水泥乳化沥青砂浆服役条件，将水损害类型分为静态水、动态水和冻融循环水三种类型破坏模式，提出并建立了用于分析静态水、动态水与冻融循环水三种类型水损害因素作用下水泥乳化沥青砂浆性能研究的实验与评价方法，为水泥乳化沥青砂浆水损害研究奠定了基础。研究掌握了静态水、动态水与冻融循环水作用下水泥乳化沥青砂浆的水损害劣化规律，为水泥乳化沥青砂浆的耐久性研究提供了重要参考。　　通过分析水泥乳化沥青砂浆组成、结构与性能的关系，探明了乳化沥青与水泥质量比(A/C)和水泥乳化沥青砂浆结构的关系，建立了水泥乳化沥青砂浆结构模型，提出了水泥乳化沥青砂浆中沥青在无机材料与气相表面连续成膜条件：当A/C≤0.3时，沥青不能在砂浆中形成连续膜结构，水泥乳化沥青砂浆的结构模型符合Konietzko模型；当A/C＞0.3时，水泥乳化沥青砂浆中沥青颗粒能在无机材料与气相表面形成连续膜结构，水泥乳化沥青砂浆的结构符合Ohama模型。探明了水泥乳化沥青砂浆结构与水损害性能劣化规律的关系，高速铁路所用CRTSⅡ、CRTSⅠ型砂浆的结构均属于Ohama模型，两类砂浆中沥青膜厚区别使其呈现不同水损害规律。揭示了静态水、动态水与冻融循环水加速水泥乳化沥青砂浆水损害性能劣化的机理，构建了水泥乳化沥青砂浆性能劣化过程模型。　　基于水泥乳化沥青砂浆水损害性能劣化机理分析，发明了具有优良温度适应性的改性沥青乳液制备技术，开发出水泥乳化沥青砂浆抗水复合改性技术、纤维结构增稳技术、砂浆层与轨道板界面处理等集成应用技术，研制出性能满足客运专线铁路板式轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件的技术要求、具有高抗水损害性能的CRTSⅠ型、CRTSⅡ型水泥乳化沥青砂浆；针对高速铁路水泥乳化沥青砂浆材料技术特点与施工工况，提出了水泥乳化沥青砂浆精细搅拌工艺、灌注技术精确控制、紧跟循环精细预湿工艺等材料制备、施工应用关键技术，确保水泥乳化沥青砂浆层灌注饱满完整性、砂浆结构层与轨道板、道床的粘结性能，为提高高速铁路水泥乳化沥青砂浆结构层防水、抗水能力提供了重要技术保障。　　研制开发出的具有优良抗水损害性能的CRTSⅠ型水泥乳化沥青砂浆已在设计时速为350km/h的京沪高速铁路(DK992+72-DK998+381，DK1002+232-DK1007+506)国家重点工程获得应用，砂浆应用量达到4000余立方米；研制开发出的具有优良抗水损害性能的CRTSⅡ型水泥乳化沥青砂浆已在设计时速为350km/h的京沪高速铁路(DK665+100-DK733+997)与石武(石家庄-武汉)客运专线(DK1041+550-DK1178+600)国家重点工程中获得成功应用，砂浆应用量达到13000余立方米。经国家级权威机构检测，两种砂浆各项性能均符合技术要求，产品质量与砂浆灌注施工技术获得业主、施工建设单位与监理单位的好评，已产生显著经济与社会效益，并获得了2011年度中国铁道建筑总公司科学技术一等奖。
作者：	张运华
专业：	建筑材料与工程
导师：	胡曙光;王发洲
授予学位：	博士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文