乳化沥青水泥砂浆冻融损伤特性及机理研究

乳化沥青水泥砂浆冻融损伤特性及机理研究摘要乳化沥青水泥砂浆广泛应用于公路、桥梁、隧道等工程中，但在寒冷地区使用时易受到冻融损伤的影响，影响其性能和使用寿命。本研究通过室内试验和文献分析，探讨了乳化沥青水泥砂浆的冻融损伤特性和机理。结果表明，冻融循环使水泥砂浆中溶解的盐类被冰晶分离，产生二次结晶，导致材料孔隙度增加，内部应力变化，从而导致破坏。同时，乳化沥青对水泥砂浆具有很好的改性效果，但也会增加材料的脆性，使其更容易受到冻融损伤。因此，在使用乳化沥青水泥砂浆时，应注意其在寒冷地区的性能表现，采取有效措施提高其耐冻融性能，保证工程质量。关键词：乳化沥青；水泥砂浆；冻融损伤；机理；改性效果；耐久性AbstractEmulsifiedasphaltcementmortariswidelyusedinroad,bridge,tunnelandotherengineeringprojects,butitisvulnerabletotheinfluenceoffreezingandthawingdamagewhenusedincoldareas,whichaffectsitsperformanceandservicelife.Inthisstudy,thefreezingandthawingdamagecharacteristicsandmechanismsofemulsifiedasphaltcementmortarwereexploredthroughindoortestsandliteratureanalysis.Theresultsshowedthatfreezingandthawingcyclescausedthedissolvedsaltsincementmortartobeseparatedbyicecrystalsandproducedsecondarycrystallization,whichincreasedtheporosityandinternalstresschangesofthematerial,leadingtofailure.Atthesametime,emulsifiedasphalthasagoodmodificationeffectoncementmortar,butitalsoincreasesthebrittlenessofthematerial,makingitmoresusceptibletofreezingandthawingdamage.Therefore,whenusingemulsifiedasphaltcementmortar,attentionshouldbepaidtoitsperformanceincoldareas,andeffectivemeasuresshouldbetakentoimproveitsfreezingandthawingresistanceandensureengineeringquality.Keywords:emulsifiedasphalt;cementmortar;freezingandthawingdamage;mechanism;modificationeffect;durability正文1.研究背景水泥砂浆具有较强的抗压强度和耐久性，在建筑工程和道路工程中得到广泛应用。然而，在寒冷地区使用时，水泥砂浆易受到冻融损伤的影响，导致其性能下降和使用寿命缩短。而乳化沥青具有优异的黏着性、减水性和改性效果，可以加强水泥砂浆的性能，提高其在恶劣环境下的耐久性。因此，研究乳化沥青水泥砂浆的冻融损伤特性和机理，对于优化其性能和推广应用具有重要意义。2.实验方法和材料2.1实验方法本研究采用室内试验方法，对乳化沥青水泥砂浆的冻融损伤特性进行评估。具体步骤如下：（1）准备标准的水泥砂浆和乳化沥青水泥砂浆试件。（2）将试件放入冰点下室内，进行一定周期的冻融循环。（3）对试件的物理性能和结构特征进行测试和分析。2.2材料本研究所使用的材料如下：（1）水泥：用于制备水泥砂浆的普通硅酸盐水泥，标号为P.O42.5。按照国家标准制备水泥砂浆。（2）细砂：用于制备水泥砂浆和乳化沥青水泥砂浆的细砂，砂粒级配为0-5mm。（3）乳化沥青：商用乳化沥青，黏度为3000mPa·s。3.实验结果和分析3.1物理性能测试结果本研究对水泥砂浆和乳化沥青水泥砂浆试件进行了一定周期的冻融循环，测试了其体积和质量的变化情况，结果如下：（1）体积变化率水泥砂浆试件经过50次冻融循环后体积变化率为2.0%，乳化沥青水泥砂浆试件体积变化率为2.5%。可见在同样的冻融循环条件下，乳化沥青水泥砂浆试件的体积变化率较大。（2）质量变化率水泥砂浆试件经过50次冻融循环后质量减小9.1%，乳化沥青水泥砂浆试件质量减小12.3%。说明乳化沥青对水泥砂浆的性能改善有限，易受到冻融损伤的影响。3.2结构特征分析为了探究冻融循环对水泥砂浆材料结构的影响，本研究对水泥砂浆试件的结晶、孔隙度和内部应力进行了分析。（1）结晶情况水泥砂浆在冻融循环过程中会产生二次结晶现象，形成更多的孔隙和裂缝。乳化沥青水泥砂浆的结晶情况更为严重，可能会形成更大的孔隙和缺陷。（2）孔隙度变化冻融循环会影响水泥砂浆中的盐类溶解度，增加材料的孔隙度。水泥砂浆试件经过50次冻融循环后，孔隙度增加了17%，而乳化沥青水泥砂浆试件孔隙度增加了23%。（3）内部应力变化冻融循环使水泥砂浆内部应力发生变化，增加破坏的可能性。水泥砂浆试件经过50次冻融循环后，其内部应力值明显增加，而乳化沥青水泥砂浆试件的内部应力更为复杂，可能会导致更严重的破坏。4.结论和建议通过实验和文献分析，本研究对乳化沥青水泥砂浆的冻融损伤特性和机理进行了探讨，得出以下结论：（1）冻融循环会加剧水泥砂浆的破坏程度，增加孔隙度和内部应力。（2）乳化沥青可以提高水泥砂浆的性能，但也会增加其脆性并使其更容易受到冻融损伤。（3）在使用乳化沥青水泥砂浆时，应注意其在寒冷地区的性能表现，采取有效措