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原文传递工冻融、干湿、疲劳荷载作用下CRTS-Ⅱ型CA砂浆耐久性试验研究

论文题名：	工冻融、干湿、疲劳荷载作用下CRTS-Ⅱ型CA砂浆耐久性试验研究
关键词：	CA砂浆;冻融循环;体积变形;干湿环境;温度-抗弯疲劳耦合;耐久性试验;损伤机理
摘要：	水泥沥青砂浆是京沪高铁无碴轨道板结构中的关键组成部分，其耐久性也直接影响到京沪高铁的服役寿命。但对于CRTSⅡ型水泥沥青砂浆(CA砂浆)的耐久性性能的研究还比较缺乏，因此本文结合京沪高铁课题《水泥沥青砂浆形成与伤损劣化机理及施工质量控制技术研究》、高性能土木工程材料国家重点试验室开放基金课题《在环境因素作用下CA砂浆的体积稳定性及耐久性》(2010CEM001)，研究单因素环境（冻融、干湿和疲劳）下、荷载（静荷载与疲劳荷载）与环境（冻融、干湿和高低温度）耦合下CA砂浆的宏观性能演变规律和伤损机理，主要包括: 　　 1)本文根据实际工程现场环境（日夜温差差距大），在试验室进行模拟单因素快速冻融和弯曲荷载—纯水冻融情况下研究CA砂浆的宏观性能演变规律，并对CA砂浆服役寿命进行预测;同时模拟实际工程中极端恶劣环境，在试验室进行慢速冻融情况下，研究不同介质（纯水、空气和5％Na2SO4溶液）中CA砂浆的体积变形规律，并使用X-rayCT(X-ray Computed Tomography，简称X-rayCT)观察砂浆慢冻过程损伤情况。慢速冻融时不同相对湿度环境中砂浆理论体积应变和试验体积应变进行比较。试验结果表明:a）快速冻融时，与纯水中相比CA砂浆在盐溶液中损伤速度更快。b）不同介质中砂浆体积变形，可以发现纯水和盐溶液中在冻融循环后体积变形不可逆，这表明经慢速冻融循环后砂浆发生损伤。c）使用X-rayCT观察短龄期试件发现慢冻16次后部分小孔因孔壁开裂串连形成大孔，发生不可逆损伤。d）在研究慢速冻融过程中不同相对湿度下砂浆的体积变形规律时发现，存在一个体积变形临界相对湿度，在临界相对湿度下的恒定相对湿度情况下经冻融循环后砂浆不会发生损伤;且理论应变与试验结果相比趋势基本相一致。　　 2)根据实际工程中现场环境（晴天与雨天变更），在试验室进行模拟单因素干湿循环（纯水和5％Na2SO4溶液）和弯曲荷载—干湿循环耦合下研究CA砂浆的损伤演变规律;同时研究CA砂浆完全浸泡在纯水和5％Na2SO4溶液中损伤演变规律。试验结果表明:砂浆在盐干湿循环比在盐溶液中长期浸泡受损伤速度快，弯曲荷载加快了CA砂浆盐干湿循环过程中损伤速度。　　 3)实际工程中，服役的CA砂浆会受到动载荷疲劳作用;同时一些地区可能它的运行环境还会出现极端低温和高温现象。本文分别在高低温恒温条件下进行四点抗弯疲劳试验，研究CA砂浆疲劳损伤劣化过程中劣化机理。并且研究了高温和低温下CA砂浆的抗弯强度、抗压强度、弹性模量和泊松比的演变规律。试验结果表明:a）与高温下CA砂浆的疲劳寿命相比，低温下砂浆的疲劳寿命降低。b)CA砂浆不同温度下整个抗弯过程中声发射撞击数与疲劳时间关系、声发射幅值与疲劳时间关系以及残余应变与寿命循环比之间关系所反映疲劳损伤劣化机理基本一致;低温下CA砂浆整个疲劳过程中微裂纹一直在形成和发展，常温和高温下微裂纹的形成和发展呈现三阶段规律，初始阶段和砂浆最后断裂阶段时微裂纹形成和扩展最为强烈，而在中间阶段微裂纹比较平缓地形成和发展;在低温和高温下砂浆的损伤劣化规律主要是由于沥青的温度敏感性，其在低温脆性高而在高温下具有粘弹性。c）CA砂浆的宏观力学性能随着温度增大而不断降低。
作者：	叶海平
专业：	材料科学与工程;材料学
导师：	陈惠苏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文