水泥乳化瀝青混凝土漿體—集料界面區(qū)結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、水泥乳化瀝青混凝土是在普通乳化瀝青混凝土中用水泥代替部分礦粉經(jīng)冷拌、冷鋪、碾壓后形成的一種路面材料；吸收了瀝青混凝土柔性好和水泥混凝土強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，克服了瀝青混凝土高溫變軟、施工污染環(huán)境和水泥混凝土接縫設(shè)置復(fù)雜等缺點(diǎn)；對(duì)于降低能耗，實(shí)現(xiàn)環(huán)保施工，非常有利。然而，與水泥混凝土或?yàn)r青混凝土相比，水泥乳化瀝青混凝土的膠凝材料為無(wú)機(jī)物的水泥和有機(jī)物的乳化瀝青，在混凝土內(nèi)部的作用形式及對(duì)漿體-集料界面結(jié)構(gòu)與性能影響較前兩者存在較大區(qū)別，界面區(qū)結(jié)構(gòu)

2、與性能對(duì)混凝土性能影響規(guī)律也存在差異。 利用掃描電鏡(SEM)、X衍射(XRD)、紅外光譜(IR)、電子探針(EPMA)、能譜分析(EDAX)及顯微硬度儀等微觀(guān)試驗(yàn)設(shè)備，結(jié)合自行設(shè)計(jì)的漿體-集料界面粘附性能測(cè)定方法，圍繞水泥乳化瀝青復(fù)合漿體在混凝土漿體-集料界面區(qū)內(nèi)的存在形式、兩種膠凝材料與集料界面的粘附性能、界面區(qū)結(jié)構(gòu)與性能的影響因素及機(jī)理、界面區(qū)結(jié)構(gòu)與性能對(duì)混凝土整體性能的影響以及其改善方法和機(jī)理等問(wèn)題進(jìn)行研究，具有如下創(chuàng)新

3、點(diǎn)：①提出水泥乳化瀝青漿體結(jié)構(gòu)特征和界面區(qū)結(jié)構(gòu)特征；②提出漿體-集料界面粘附特征；③提出漿體-集料界面區(qū)顯微硬度特征；④分析水泥乳化瀝青混凝土路用性能和界面區(qū)結(jié)構(gòu)與性能關(guān)聯(lián)性，驗(yàn)證通過(guò)改善界面區(qū)結(jié)構(gòu)來(lái)改善混凝土性能的可行性。取得了一些重要結(jié)論。 水泥乳化瀝青漿體內(nèi)部存在孔隙，漿體表面凹凸不平；漿體由瀝青包裹的礦粉與未水化水泥組成的粒狀顆粒和纖維狀水泥水化產(chǎn)物C-S-H凝膠、CH等構(gòu)成；粒狀顆粒、C-S-H凝膠和自由瀝青相互交織，

4、構(gòu)成一種空間結(jié)構(gòu)；漿體中的水泥、礦粉等無(wú)機(jī)填料沒(méi)有與乳化瀝青破乳產(chǎn)生的瀝青發(fā)生反應(yīng)，生成新物質(zhì)，但水泥和礦粉所含礦物比例減小。 在混凝土表面，漿體結(jié)構(gòu)疏松，與集料表面距離較大，存在明顯的漿體-集料界面，界面狀況較差；在混凝土內(nèi)部，集料表面漿體光滑，自由瀝青較多，結(jié)構(gòu)亦相對(duì)疏松，然后是相對(duì)致密的漿體結(jié)構(gòu)，存在短小的纖維狀C-S-H凝膠，自由瀝青數(shù)量相對(duì)較少，漿體表面起伏較大；水泥發(fā)生水化，產(chǎn)物主要有C-S-H、CH等；從基體到界面

5、區(qū)，再到集料表面，漿體中所含Si等元素原子比和質(zhì)量比在基體內(nèi)相對(duì)最高，在界面區(qū)次之，在集料表面最小，水泥對(duì)漿體和界面區(qū)結(jié)構(gòu)改善作用較大。 漿體與集料界面粘附依靠漿體本身性能和集料巖性及表面狀況，界面以物理粘附為主。石灰?guī)r集料和較小接觸角的表面能夠增加漿體與集料的粘附；粉膠比存在最佳值，太大或太小都不利于粘附性能的提高；在一定范圍內(nèi)，相同條件下，水泥用量增加和等級(jí)提高利于粘附性能的改善；礦粉細(xì)度增加利于界面粘附，但過(guò)細(xì)的礦粉反而不

6、利；石灰?guī)r礦粉較花崗巖礦粉利于界面粘附；界面處漿體內(nèi)存在未水化水泥顆粒，影響界面粘附。 在混凝土中，集料硬度最大，靠近集料界面處硬度最小，然后向基體發(fā)展，硬度逐漸增加，呈梯度變化；界面區(qū)顯微硬度與漿體和集料在界面粘附性能相關(guān)，粘附性能越好，顯微硬度越高，可以采用提高粘附性能的措施提高界面區(qū)顯微硬度。 水泥用量增加，漿體強(qiáng)度提高；最佳粉膠比時(shí)，漿體一集料粘附性能最強(qiáng)，界面區(qū)顯微硬度最高，混凝土力學(xué)性能、高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)性能

7、提高；粉膠比過(guò)大，界面區(qū)結(jié)構(gòu)變疏，粘附性能和顯微硬度下降，混凝土路用性能降低。該規(guī)律與不同粉膠比混凝土路用性能變化規(guī)律一致。改善漿體結(jié)構(gòu)和界面區(qū)結(jié)構(gòu)與性能可以提高混凝土穩(wěn)定度、靜壓強(qiáng)度、高溫性能和水穩(wěn)性能，低溫性能不服從該規(guī)律。說(shuō)明可以用水泥乳化瀝青漿體結(jié)構(gòu)特征、粘附特征和顯微硬度特征預(yù)測(cè)不同粉膠比混凝土路用性能，但低溫性能除外。 在一定范圍內(nèi)，填料細(xì)度增加和水泥強(qiáng)度等級(jí)的提高及石灰?guī)r集料的采用會(huì)改善界面區(qū)結(jié)構(gòu)，提高界面區(qū)粘附和