《水泥瀝青複合砂漿的微觀結構與力學行為研究》是依託哈爾濱工業大學，由李雲良擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水泥瀝青複合砂漿的微觀結構與力學行為研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李雲良
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對水泥瀝青砂漿(cement asphalt mortar簡稱CA砂漿)的固化過程、微觀結構對其力學性能的影響問題開展研究。從水泥的水化、乳化瀝青的破乳兩個過程及二者的相互作用入手，研究CA砂漿的固化過程及固休機理，分析固化過程對CA砂漿力學性能的影響；基於微觀力學及界面力學，分析CA砂漿固化體的微觀結構，並建立微觀結構模型及其表征參數，分析微觀結構與巨觀力學性能的對應關係；基於粘彈性本構理論，結合微觀模型表征參數，建立CA砂漿的力學分析模型及粘彈性本構方程；在本構方程的基礎上，結合數值方法，分析CA砂漿的粘彈性力學行為，並通過實驗結果進行驗證。.該項目可以深入揭示CA砂漿巨觀力學性能的微觀機理、及對力學性能影響的敏感性因素，從而為CA砂漿的性能設計提供理論依據；本項目的研究成果對於其它先進水泥基複合材料力學性能的研究具有一定的參考價值，對於材料學科及粘彈性理論的發展具有一定的推動作用。
結題摘要
針對水泥瀝青複合砂漿（CA砂漿）組分材料之間膠結固化機理及微觀結構、本構方程及其粘彈性力學行為三個方面開展研究，完成了項目計畫的研究內容。從CA砂漿固化過程中體系的粘度、膠漿平均粒徑、乳化瀝青的聚集過程及固化體系電阻率隨時間變化的角度，深入揭示了CA砂漿的固化過程及其固化機理。CA砂漿的早期固化過程分為溶解期、誘導期及凝結硬化期三個階段，而長期固化過程分為0-7d的快速固化期及7-28d的穩定固化期兩個階段。同時研究了乳化劑類型、用量及乳化瀝青對水泥水化的影響規律。乳化劑及乳化瀝青對水泥不僅存在緩凝作用，同時還會減小水泥的後期水化度。研究了CA砂漿的微觀結構及孔隙結構特徵，建立了CA砂漿微觀結構模型，提出了二級分散系的概念，根據第二級分散系的結構特徵，將CA砂漿劃分為水泥基CA砂漿及瀝青基CA砂漿兩種類型。根據CA砂漿的微觀結構特徵，提出了描述CA砂漿粘彈性力學行為的力學模型，結合試驗研究建立了CA砂漿的本構方程。基於本構方程分析了溫度及材料配比等因素對CA砂漿粘彈性力學行為的影響規律。水泥基CA砂漿力學性能受溫度的影響較小，其相位角基本不隨溫度和頻率的變化而變化。瀝青基CA砂漿具有明顯的溫度敏感性，溫度對CA砂漿復模量的影響體現為低溫性能接近但高溫性能對溫度十分敏感。A/C（CA砂漿中瀝青與水泥的質量比）對CA砂漿力學性能的影響規律為低溫性能受A/C影響較小，而高溫性能受A/C影響顯著。通過對三元件分數導數模型的參數分析表明，CA複合膠漿在25℃時粘性成分比例最大，此時損失模量與儲存模量比值最大。通過WLF方程研究了CA砂漿的時溫等效特性，得到了不同A/C比CA砂漿粘彈性力學參數的主曲線。分析了CA砂漿的蠕變特性，修正伯格斯模型能夠較好的模擬其蠕變行為。CA砂漿的模量、強度及破壞能均隨著溫度的升高及A/C的增加而減小。CA砂漿在重複荷載作用初期模量衰減較快，重複荷載作用使得CA砂漿的粘性成分降低而彈性成分升高。在一定範圍內，可以通過適當提高A/C值來增強CA砂漿的疲勞性能。分析了水對CA砂漿力學特性的影響規律，研究了CA砂漿的阻尼特性及其影響因素。
