《板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿的水損害機理研究》是依託西南交通大學，由曾曉輝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿的水損害機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：曾曉輝
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
水泥乳化瀝青砂漿（CA砂漿）是高速鐵路板式無砟軌道充填層的關鍵工程材料，屬有機-無機複合材料，其耐久性問題已成為相關人員關注的焦點之一，迫切需要掌握和理解水泥乳化瀝青砂漿耐久性的影響因素及機理。本項目擬運用材料學、界面化學與熱力學等知識，通過巨觀、微觀試驗分析手段，測試CA砂漿瀝青中的水敏感組分，表征CA砂漿的各種相界面特性，解析CA砂漿水損害發生的熱力學條件，以此為基礎，研究CA砂漿水敏感組分對水的吸附與結合特徵，觀察動水作用下瀝青的解體與溶出，測定水損害過程中CA砂漿微細觀結構及物理、力學性能變化，揭示板式無砟軌道CA砂漿的水損害機理。研究成果將為明確CA砂漿耐久性的關鍵影響因素及其劣化機制提供依據，並為提升CA砂漿性能及無砟軌道結構服役壽命提供技術支持。
結題摘要
目前我國已經建成世界最大規模的高速鐵路網，投入運營高速鐵路一萬多公里，線路安全與維護已成為極其重要課題，而CA砂漿充填層的耐久性問題又是其中的關鍵問題。 課題在現場調研的基礎上，通過室內試驗與建模計算，全面、系統地研究了板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿的水損害機理，並以此為基礎，通過砂的材質、乳化瀝青電荷類型、聚合物改性、纖維改性、灌注袋塗層等技術措施，提出了綜合提升CA砂漿充填層耐久性的方法。主要結論有： （1）CA砂漿破壞程度隨應變速率的降低而增加，可用切線模量的退化來表征損傷；隨著應變速率的增大，CA砂漿損傷應力檻值和損傷應變檻值均增大；反覆加、卸載對CA砂漿造成較大的不可恢復損傷；靜載大小對充填層破壞的影響並不大，動荷載或浸水後導致CA砂漿軟化才是荷載破壞的決定性因素。 （2）凍融破壞顯著影響CA砂漿的耐久性，含氣量有利於改善CA砂漿的抗凍性；CA砂漿存在嚴重的浸水軟化現象，而酸雨對CA砂漿的破壞尤為嚴重，酸雨導致C-S-H凝膠分解、鹽結晶膨脹以及生物破壞將使CA砂漿耐久性迅速下降；在強鹼性環境下，CA砂漿灌注袋的斷裂伸長率明顯下降，灌注袋過早劣化也將使CA砂漿充填層耐久性下降。 （3）CA砂漿彈性模量劣化對軌道系統的動力回響影響較小，而板端脫空對軌道系統的動力回響影響較板中脫空顯著，板式無砟軌道運營過程中應防止CA砂漿層脫空；在1:5比例模型試驗中，當板端脫空面達10%時，軌道板的振動加速度幅值增加了近2倍，但混凝土底板振動加速度變化並不大。 （4）乳化瀝青的電荷類型和砂的材質對CA砂漿強度及其耐水性有較大影響，CA砂漿宜採用陽離子乳化瀝青，宜採用石英砂做細骨料；CA砂漿宜採用苯丙乳液與聚丙烯纖維來改善其耐水性與韌性；可對灌注袋進行浸漬處理以改善其鹼性環境下的拉伸強度和斷裂伸長率；現有CA砂漿強度、含氣量、流動性等性能指標仍需最佳化。
