详情

原文传递水泥沥青砂浆动弹性热分析

论文题名：	水泥沥青砂浆动弹性热分析
关键词：	高速铁路;无砟轨道结构;水泥乳化沥青砂浆;动弹性热分析;力学性能
摘要：	CA砂浆是高速铁路板式无砟轨道结构的关键工程材料，是由水泥、乳化沥青、砂子、水及少量外加剂组成的一种复合材料，其动弹性对温度和时间的依赖性很强，而且，对高速铁路板式无砟轨道动力学和轨道结构耐久性有较大影响，所以，开展CA砂浆动弹性分析具有重要意义。　　本文采用DMA Q800动弹性热分析仪，在-40℃～60℃温度范围内，对不同组成的CA砂浆进行了动弹性热分析，探讨了CA砂浆动弹性及其热分析的要影响因素，得出如下结论: 　　(1) CA砂浆动弹性热分析结果与升降温模式、升温速度、加载方式与频率、试件形状、尺寸、加载振幅等试验参数有关，通过试验对比，确定CA砂浆动弹性热分析的试验参数为:试件尺寸为65mm×10mm×2.3mm;采用升温模式，升温速度为2℃/min;弯曲荷载的加载频率6Hz，变形幅度为3μ m。　　(2) CA砂浆动弹性热行为的基本特征是:动弹复合模量和储存模量均随温度的升高而下降，损耗模量和损耗因子随温度升高呈抛物线形变化，在某一温度时均出现峰值，但荷载频率较高时损耗因子不出现峰值;因组成不同损耗模量值比储存模量值约低1～2个数量级，因而动弹复合模量与储存模量值很接近;当温度由-40℃升到60℃时，动弹复合模量因砂浆的组成不同可下降3～10倍左右。所以，CA砂浆因沥青相的作用而具有粘弹性力学特征。　　(3)通过理论和试验结果模拟分析，构建了由弹簧与粘壶并联后再与弹簧串联的三元件粘弹性模型，该模型较好地描述了CA砂浆动弹性随温度和荷载频率的变化规律。　　(4) CA砂浆动弹性能与沥灰比、水灰比、砂灰比等配比参数和乳化沥青的离子特性等有关，试验结果证明: 　　1)当沥灰比增加时，CA砂浆及净浆的动弹复合模量和储存模量减小，损耗因子增加;损耗模量的变化与温度有关，温度低于-20℃或高于30℃时，砂浆的损耗模量随之减小，在-20℃～30℃之间时随之增加;温度低于0℃时，净浆的损耗模量随沥灰比增加先增加后减小，温度高于10℃时又随之减小。另一方面，沥灰比还影响到各模量随温度的变化速率以及损耗模量和损耗因子峰值对应的温度。分析认为沥灰比的影响规律与试件的微细观结构、沥青体积分数和沥青分子运动对温度的依赖性有关。　　2)沥灰比为0.9时，CA砂浆的动弹复合模量、储存模量及损耗模量均随其表观密度增大而增加;沥灰比为0.3时，CA砂浆的动弹复合模量、储存模量及损耗模量随水灰比增加而减小;砂浆的损耗因子均随水灰比增大而减小。但变化幅度均较小，所以，当水灰比的差异为±0.1时，其动弹力学性能的差别不大，而且随着沥灰比的增加，其差别缩小。　　3)随砂灰比增加，沥灰比为0.85的CA砂浆，其动弹复合模量和储存模量增加，损耗模量变化较小，负温下的损耗因子变化较小，正温下的损耗因子随之减小;沥灰比为0.3的CA砂浆，其动弹复合模量、储存模量和损耗模量均相应增加，损耗因子变化较小;无论沥灰比大小，砂浆的动弹复合模量、储存模量和损耗模量随温度升高的变化速率增大。分析认为砂灰比的影响规律主要与砂浆中物相的体积变化和有机相-无机相界面有关。　　综上所述，可以得出:水泥乳化沥青砂浆的动弹性力学性能与其物相的体积分数、有机-无机相间相互作用、微结构（孔隙）等因素有关，其关键原因是沥青相对CA砂浆动弹性力学性能的贡献及其分子运动原理。
作者：	潘云瑞
专业：	土木工程
导师：	邓德华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中南大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文