水泥乳化沥青混合料结构形成机理与特征研究

Cement emulsified asphalt mixture didn’t need to heat during the whole mixing, paving and rolling phrase, which fully reflects the advantages of energy saving and environmental protection. Adopt complex technology to optimize the asphalt emulsion’s production process, and choose emulsion performance, mixture’s construction performance and pavement performance as evaluation index to develop a suitable emulsion type for cement emulsified asphalt mixture. Use eight-channel trace thermal instrument, Zeta potential analyzer as well as AR2000ex rheometer to research cement's multiple physical and chemical reactions in the emulsified asphalt mixture, reveal the mechanism of the cement improving the mixture's performance. Study coarse aggregate gradation, fine aggregate gradation and critical sieve pass rate's influence on the mixture's performance, define critical sieve pass rate's amplitude, and recommend the cement emulsified asphalt mixture gradation's allowed fluctuation range. Measure the cement emulsified asphalt mixture's air voids by surface-dry condition method, and get the visual air voids by means of X-ray computed tomography scanning technology, then compare the two air voids, combine with SEM and fluorescence microscope’s observation, this item will put forward cement emulsified asphalt mixtures’ microscopic void structure features and distribution law. All the research results will provide theoretical basis and technical support for improving cement emulsified asphalt mixture's structural strength.

水泥乳化沥青混合料在整个拌和、摊铺、碾压过程中无需加热，充分体现出节能环保的优点。采用复配技术优化乳化沥青的生产工艺，以乳液性能，混合料的施工性能及路用性能为评价指标，研制出适合用于水泥乳化沥青混合料的乳液类型。借助微量热仪、Zeta电位分析仪、AR2000ex型流变仪，研究水泥在乳化沥青混合料中复杂的物理化学作用，揭示水泥提高混合料性能的作用机理，为进一步改善混合料性能提供依据。研究粗、细集料级配、关键筛孔通过率对混合料路用性能的影响，确定关键筛孔通过率变化幅度，并推荐水泥乳化沥青混合料级配的允许波动范围。采用表干法测定水泥乳化沥青混合料的空隙率，借助CT扫描和图像处理技术得到混合料的可视空隙率，比较两种试验手段下的空隙率大小，并结合荧光显微镜和扫描电子显微镜，提出水泥乳化沥青混合料细观空隙结构特征及分布规律。研究结果为提高水泥乳化沥青混合料的结构强度提供理论依据和技术支撑。

水泥乳化沥青混合料在拌和、摊铺、碾压过程中无需加热，具有节能环保的优点，在道路基层和养护工程中具有广泛应用。项目采用复配技术优化乳液性能，研制出适用于水泥乳化沥青混合料的乳液；基于微量热仪、Zeta电位分析仪、AR2000ex型流变仪，分析了水泥在乳化沥青混合料中的物理化学作用，揭示了水泥在水泥乳化沥青混合料中的作用机理。确定了粗、细集料级配、关键筛孔通过率对混合料路用性能的影响，提出了关键筛孔通过率变化控制幅度及允许波动范围。借助CT扫描和图像处理技术得到混合料的可视空隙率，比较两种试验手段下的空隙率大小，并结合荧光显微镜和扫描电子显微镜，提出了水泥乳化沥青混合料细观空隙结构特征及分布规律。研究结果对于水泥乳化沥青混合料材料设计与性能优化具有理论和工程意义。. 提出了采用复配乳化剂制备适用于水泥乳化沥青混合料的乳液类型。采用慢裂慢凝型阳离子沥青乳化剂SBT和慢裂快凝型乳化剂MQK-1M进行复配，通过乳液的性能、复配乳液的施工性能、复配混合料的路用性能三个层次的必选，确定最佳复配方案为：1.0%SBT+0.8% MQK-1M。. 从细观的角度进一步分析水泥和乳化沥青掺量对混合料力学性能和路用性能的影响。在乳化沥青中掺加水泥后，沥青砂浆的黏度增大，拌和和易性降低，与常规沥青混合料相比，浆体结构疏松，浆体内部存在许多孔隙。. 分析了水泥在乳化沥青破乳、凝聚过程中的作用和乳化沥青对水泥水化过程和水化产物的影响。随着乳化剂剂量的增加，水泥水化反应放热量减小，但减小幅度不大，材料的放热量曲线非常接近；水泥颗粒与水分的充分接触是水泥颗粒反应的必要条件，水灰比较大，水量增加能够促进水泥颗粒分散，水化活性点增多，表现为水化放热量的增大。乳化剂中有可能含有氨基，而氨基的孤对电子能够螯合钙离子，从而具有较强的缓凝作用，其自身就对水泥的水化有一定的抑制作用。乳化剂对水泥的早期水化有较强的抑制作用，削弱水化放热高峰，推迟放热峰的到来。