【摘要】：脆性是水泥混凝土的本質(zhì)屬性,是限制水泥混凝土工程應(yīng)用,造成結(jié)構(gòu)開裂進(jìn)而引起耐久性破壞的重要原因。界面過渡區(qū)(ITZ)作為混凝土的薄弱環(huán)節(jié),在混凝土的脆性破壞過程中起著重要的作用,如能在界面過渡區(qū)引入高延展特性的聚合物薄膜,在混凝土脆性破壞過程中減緩裂紋拓展速度,理論上會(huì)提高混凝土的韌性。圍繞這一技術(shù)思路,本文在課題組前期乳化瀝青改性水泥砂漿的研究工作基礎(chǔ)上,采用乳化瀝青預(yù)處理粗集料的方式在界面過渡區(qū)形成瀝青薄膜的富集,并制備混凝土。論文選取普通C30強(qiáng)度等級混凝土(C30混凝土)與高強(qiáng)C60強(qiáng)度等級混凝土(C60混凝土)為研究對象,進(jìn)行的主要工作和取得的主要成果有:研究了粗集料表面不同乳化瀝青包裹量(0、0.1%、0.4%、0.7%、1.0%)對混凝土力學(xué)性能的影響規(guī)律。隨著乳化瀝青包裹量的增加,C30與C60混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度降低,其中C60混凝土的下降幅度更為明顯。采用過鎮(zhèn)海模型對C30、C60混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)�擬合,并分析兩種混凝土的本構(gòu)關(guān)系,結(jié)果表明同樣強(qiáng)度等級下,隨著乳化瀝青包裹量的提高,過鎮(zhèn)海模型曲線中下降段b值逐漸減小,表明材料的脆性得到改善;通過混凝土荷載位移曲線分析得到混凝土的屈服耗能與延性系數(shù)結(jié)果,隨著乳化瀝青包裹量增加,C30混凝土的屈服耗能與延性系數(shù)逐漸提高,而C60混凝土屈服耗能先增加后降低,延性系數(shù)逐漸提高。計(jì)算了不同乳化瀝青包裹量下粗集料表面的理論瀝青膜厚,并分析了界面過渡區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)、顯微硬度結(jié)果,隨著乳化瀝青包裹量的增加,瀝青膜厚逐漸增加,顯微硬度下降,表明對混凝土界面過渡區(qū)的劣化影響增加。這一分析表明,瀝青膜在裂縫拓展過程中發(fā)揮了一定的延展作用,一定程度提高了混凝土的韌性,但由于瀝青膜的憎水作用劣化了瀝青膜與水泥石的粘接,劣化了混凝土的界面過渡區(qū),使得還未充分發(fā)揮瀝青膜的延展作用前,集料即與混凝土發(fā)生了脫粘破壞,影響了混凝土的力學(xué)強(qiáng)度。針對乳化瀝青包裹粗集料難以協(xié)調(diào)混凝土強(qiáng)度與韌性的問題,嘗試提出以下三種技術(shù)思路解決:乳化瀝青包裹集料(以下簡稱改性集料)部分取代普通集料、乳化瀝青改性特定粒徑范圍集料以及乳化瀝青同時(shí)改性集料與水泥石的二次改性工藝。結(jié)果表明,改變改性集料比例的方式對混凝土力學(xué)性能有較好的改善,10%、30%改性集料的比例下,C30與C60混凝土的屈服耗能分別提高了約30%~50%,同時(shí)混凝土的強(qiáng)度降低幅度小于10%;改性集料在混凝土中的隨機(jī)分布起到了誘導(dǎo)裂縫拓展、延長路徑的作用,在不顯著降低混凝土強(qiáng)度的情況下改善了混凝土的韌性。初步研究了四種改性方式對混凝土抗?jié)B、碳化以及凍融性能的影響規(guī)律,結(jié)果表明隨著乳化瀝青包裹量的增加,C30混凝土的毛細(xì)吸水率有所改善,但是瀝青摻量超過0.7%的比例后,吸水率升高,而C60混凝土的吸水率一直降低;這表明在抗?jié)B性能受水泥石基體密實(shí)程度與瀝青膜憎水作用影響。四種改性方式下,混凝土的碳化性能與凍融性能均有一定程度的下降。分析了不同乳化瀝青包裹量對混凝土界面過渡區(qū)孔隙率以及元素分布的影響。隨著乳化瀝青包裹量的提高,界面過渡區(qū)孔隙率增加,在0.7%和1.0%的摻量下,初始孔隙率達(dá)到55%以上;隨著界面過渡區(qū)與集料表面距離的增加,孔隙率減小。EDS結(jié)果顯示在乳化瀝青摻量超過0.7%后,在距離集料表面0~5μm區(qū)域基本被瀝青占據(jù),Ca、Si、Al元素含量都大幅下降,隨著界面過渡區(qū)與集料的距離增加,Ca、Si、Al元素含量開始增加后趨于穩(wěn)定。
【圖文】：

法定性評估不同瀝青膜厚度對界面過渡區(qū)的影響；（2）采用立方體強(qiáng)度、單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)�等方法評估不同乳化量對對混凝土力學(xué)性能的影響，采用過鎮(zhèn)海模型分析混凝土的本構(gòu)關(guān)（3）嘗試提出改性集料部分取代普通集料、乳化瀝青處理特定粒徑范乳化瀝青在水泥石與集料的二次改性工藝，并研究其對混凝土力學(xué)性規(guī)律，，確定最佳改性方式及改性條件；（4）采用吸水特性曲線、碳化深度與單面鹽溶液凍融等方式研究不同對混凝土耐久性能的影響，利用光學(xué)顯微鏡揭示乳化瀝青改性 ITZ 后凍融破壞機(jī)理。（4）利用 SEM、BSE-IA 圖像分析法、EDS 分析及顯微硬度等方法研青改性集料對 ITZ 的元素分布及組成、孔隙結(jié)構(gòu)等的影響規(guī)律，同時(shí)研究方法估算 ITZ 厚度。2 技術(shù)路線

圖 2-1 粗集料級配曲線水劑：中建商混聚羧酸高效減水劑，減水效率 25%；化瀝青：湖北國創(chuàng) BCR 陽離子乳化瀝青，具體參數(shù)見表 2-3。表 2-3 乳化瀝青性質(zhì)參數(shù)稱軟化點(diǎn)/℃針入度/mm 閃點(diǎn)/℃20℃延度/cm固含量/%化瀝青 49.3 68.6 266 155 48.8 3）消泡劑：中聯(lián)邦 B-313 型有機(jī)硅消泡劑4）水：自來水 實(shí)驗(yàn)設(shè)備集料粒徑（mm）
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU528

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張建軍;;乳化瀝青的性能及應(yīng)用[J];甘肅化工;2001年04期

2 Martin Riara;羅欽;楊欽麟;唐平;磨煉同;;乳化瀝青對瀝青混凝土裂紋愈合性能的影響分析[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版);2018年01期

3 楊劍;楊安;石唯光;;乳化瀝青生產(chǎn)技術(shù)及影響因素研究[J];中國石油和化工;2016年S1期

4 黃軍芳;;乳化瀝青冷再生技術(shù)在公路施工中的應(yīng)用[J];資源信息與工程;2017年01期

5 陳為榮;;簡析一種新型乳化瀝青生產(chǎn)工藝[J];中國公路;2017年17期

6 李煒光;梁鵬;李禪禪;國洋;徐寧;;水泥-乳化瀝青-環(huán)氧乳液復(fù)合材料耐久性及微觀機(jī)理研究[J];公路;2017年10期

7 張?zhí)m;;乳化瀝青技術(shù)研究[J];中國公路;2016年07期

8 周海波;;乳化瀝青封層技術(shù)在路面維修中的應(yīng)用研究[J];公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版);2016年05期

9 李浩然;;乳化瀝青封層技術(shù)在路面維修中的應(yīng)用[J];華東公路;2016年04期

10 李忠玉;劉栓;陳小雪;劉延雷;;乳化瀝青顆粒粒度分析試驗(yàn)研究[J];石油瀝青;2015年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 李民生;岳超;楊衛(wèi)紅;王海有;;水泥乳化瀝青砂漿貫入式半剛性路面特點(diǎn)分析[A];2017年3月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2017年

2 周凱;;基于淺色乳化瀝青技術(shù)的彩色微表處[A];全國公路養(yǎng)護(hù)新材料應(yīng)用技術(shù)大會(huì)論文集[C];2015年

3 王發(fā)洲;張運(yùn)華;;溫度和壓力對水泥乳化瀝青砂漿水侵蝕的影響[A];第八屆全國混凝土耐久性學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2012年

4 ;中國土木工程學(xué)會(huì)市政工程學(xué)會(huì)乳化瀝青學(xué)組九○年年會(huì)暨經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)會(huì)議紀(jì)要[A];全國城市道路與交通工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1991年

5 秦永春;黃頌昌;徐劍;吳德龍;李向陽;;透層油應(yīng)用現(xiàn)狀及高滲透乳化瀝青[A];2004年道路工程學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2004年

6 申凱華;;陽離子乳化劑結(jié)構(gòu)和表面活性與乳化瀝青應(yīng)用性能的研究[A];第六屆全國路面材料及新技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2005年

7 宋曉燕;杜月宗;趙可;;乳化瀝青及其影響因素探討[A];天津市市政（公路）工程研究院院慶五十五周年論文選集（1950～2005）下冊[C];2005年

8 朱建平;劉文勇;許秋菊;張懷志;;水泥乳化瀝青砂漿材料動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)分析[A];第十屆中國科協(xié)年會(huì)論文集（四）[C];2008年

9 李娜;趙宇;王麗娟;符平;;乳化瀝青破乳堵漏材料研發(fā)[A];地基與基礎(chǔ)工程技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展（2017）——第14次全國水利水電地基與基礎(chǔ)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2017年

10 ;中國市政工程學(xué)會(huì)道路與交通工程學(xué)術(shù)委員會(huì)乳化瀝青學(xué)組成立和技術(shù)交流會(huì)會(huì)議紀(jì)要[A];全國城市道路與交通工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1991年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 本報(bào)記者 李博;首都機(jī)場中跑道用上新型乳化瀝青[N];首都建設(shè)報(bào);2017年

2 通訊員 徐斌 謝天祥;建筑垃圾+乳化瀝青=筑路新材料[N];東方城鄉(xiāng)報(bào);2009年

3 王紅剛;淺談乳化瀝青在道路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用[N];西部法制報(bào);2012年

4 本報(bào)記者 滕繼濮;媽媽，為啥高鐵不顛啊？[N];科技日報(bào);2013年

5 陶然;乳化瀝青砂漿成為京津城際軌道交通工程的“寵兒”[N];中國建材報(bào);2008年

6 雷清明;“喜躍發(fā)”的啟示[N];山西經(jīng)濟(jì)日報(bào);2018年

7 中國鐵道科學(xué)研究院;無砟軌道乳化瀝青水泥砂漿及相關(guān)材料的研發(fā)與應(yīng)用[N];人民鐵道;2013年

8 付昊霏;日照大力推廣公路建設(shè)環(huán)保新技術(shù)[N];中國交通報(bào);2012年

9 馬素月;西寶高速“舊貌換新顏”[N];中國交通報(bào);2011年

10 記者 羅源源;科技鋪就新前景[N];首都建設(shè)報(bào);2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 李煒;水泥—乳化瀝青交互作用及其機(jī)理研究[D];東南大學(xué);2018年

2 歐陽劍;新拌水泥乳化瀝青膠漿流變性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

3 趙品暉;乳化瀝青體系形成與穩(wěn)定的影響因素研究[D];中國石油大學(xué)(華東);2013年

4 田冬梅;板式軌道水泥乳化瀝青砂漿充填層劣化與失效機(jī)理研究[D];中南大學(xué);2013年

5 沈凡;水泥—乳化瀝青—水性環(huán)氧復(fù)合膠結(jié)鋼橋面鋪裝材料研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

6 劉燕燕;非連續(xù)短纖維增強(qiáng)乳化瀝青碎石應(yīng)力吸收層性能研究[D];重慶交通大學(xué);2013年

7 張艷榮;水泥—化學(xué)外加劑—水分散體系早期微結(jié)構(gòu)與流變性[D];清華大學(xué);2014年

8 江昔平;大體積混凝土溫度裂縫控制機(jī)理與應(yīng)用方法研究[D];西安建筑科技大學(xué);2013年

9 高磊;乳化瀝青冷再生混合料的裂紋發(fā)展行為及抗裂機(jī)理研究[D];東南大學(xué);2016年

10 胡宗文;冷再生瀝青路面材料性能及結(jié)構(gòu)組合研究[D];長安大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 朱哲;乳化瀝青改性界面過渡區(qū)對混凝土性能的影響規(guī)律及其機(jī)理[D];武漢理工大學(xué);2018年

2 劉潔;纖維增強(qiáng)乳化瀝青—水泥混凝土的斷裂性能研究[D];武漢理工大學(xué);2018年

3 曹函星;乳化瀝青對銅石墨受電弓滑板的組織與性能的影響[D];昆明理工大學(xué);2018年

4 雷奔張申;水泥乳化瀝青砂漿的阻尼特性研究[D];長安大學(xué);2018年

5 劉秘強(qiáng);養(yǎng)生條件對乳化瀝青廠拌冷再生混合料性能的影響研究[D];重慶交通大學(xué);2018年

6 邱偉;RAP特性對乳化瀝青路面冷再生性能影響的研究[D];重慶交通大學(xué);2017年

7 高雅芹;陽離子表面活性劑的合成及在乳化瀝青中的應(yīng)用[D];河北工業(yè)大學(xué);2016年

8 張璐;高滲透乳化瀝青機(jī)理、制備與性能研究[D];大連理工大學(xué);2018年

9 竹俊杰;水泥瀝青砂漿的材料性能與應(yīng)用研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2013年

10 郭政;高黏乳化瀝青砂封層在農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用研究[D];沈陽建筑大學(xué);2016年

本文編號：2705557