研究报告--水泥表面改性及对水泥沥青(CA)砂浆性能的影响实验研究

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1、水泥表面改性及对水泥沥青(CA)砂性能的影响实验研究浙江工业大学二OO九年十一月摘要CA砂浆是一种水泥-沥青乳液复合灌浆材料，在板式轨道结构屮主要起调平减振的作用，其性能好坏直接影响到板式无硝轨道使用的耐久性与维护工作量。但我国对于CA砂浆的研究尚处于起步阶段。硅烷偶联剂是一种表面处理剂，其分子中存在着亲有机和亲无机的2种功能团，从而架起了无机材料与有机材料之间的桥梁，显著提高复合材料的物理力学性能和耐久性。木项目将偶联剂加入普通水泥砂浆屮研究偶联剂对普通水泥砂浆的改性作用。另外，项目用硅烷偶联剂在水泥的

2、磨制过程屮加入得到的表面改性水泥代替普通水泥进行水泥砂浆性能试验及CA砂浆性能试验，研究在水泥磨制过程小添加偶联剂对普通水泥砂浆和CA砂浆的改性作用，以及对水泥与沥青乳液的相容性的影响。经偶联剂改性后的水泥农面具有憎水性，便于运输与储存。同时，偶联剂对水泥的磨制可以起到助磨作用。打破了以往一味外加改性剂对材料加以改进的定式，首次通过在水泥磨制过程屮添加硅烷偶联剂对普通水泥砂浆及CA砂浆进行改性。关键词：CA砂浆，硅烷偶联剂，水泥磨制，表面改性，强度，流动性，适应性1.引言42.实验原材料73.实验方法10

3、3.1水泥胶砂强度试验103.2硅烷偶联剂改性水泥的水泥砂浆强度、稠度试验103.3硅烷偶联剂改性水泥与乳化沥青的适应性试验113.4CRTSI型CA砂浆配制与性能试验114.结果分析与讨论134.1外加硅烷偶联剂对普通水泥胶砂的性质影响133.2硅烷偶联剂改性水泥对普通水泥砂浆性质的影响211.3硅烷偶联剂对水泥表而的改性作用234.4硅烷偶联剂改性水泥对水泥与乳化沥青适应性的影响244.5硅烷偶联剂改性水泥配置CA砂浆的性能分析242.总结261.引言与有砸轨道相比，高速铁路无磴轨道具有使用寿命长、线

4、路状况良好、不易胀轨跑道、高速行车时不会有石確飞溅、工业化水平高、性能稳定、施工方便、维护维修机具简单等若干优点，因此，无磴轨道结构在发达国家高速铁路上获得了越来越广泛的应用。水泥沥青砂浆弹性垫层（cementasphaltmotar，简称CA砂浆）是高速铁路无磴轨道的关键组成部分，它是由专用沥青乳液、水泥、掺合材料、细骨料、水、铝粉等材料在常温下经掺合制成的⑷，经水泥与沥青共同作用胶结硬化而成的一种新型有机无机复合材料，在板式轨道结构小主要起调平减振的作用⑵，在我国高速铁路建设中具有广阔的应用前景，其性

5、能好坏直接影响到板式无晴轨道使用的耐久性与维护工作量。CA砂浆是一种水泥-沥青乳液复合灌浆材料，作用在高度只有50mni的扁平狭长空间内，要求具有高流动性，流动半径达到150cmo同时，它的流变性能乂与分层度（均质性）有密切关系，新拌CA砂浆粘度小时，期屮的骨料下沉而沥青乳液颗粒上浮，粘度大时，原材料组分不分层但砂浆变稠难以灌注密实。因此，CA砂浆的粘度应控制在一定的范围之内，才能保证其可灌性与均质性的匹配。目前，日木和欧洲国家掌握成熟CA砂浆技术，但技术转让极昂贵。日木国铁自1965年开始研究少维修为目

6、标的板式无适轨道，经在全国新干线高速铁道上的几次试铺，1970年在山阳新干线初次大量施工取得成功。在研究中作为板式轨道结构的关键技术——弹性调整层材料（CA）砂浆得到了广泛应用。经过30多年的试验研究和试铺，日本铁路积累了丰富的实践经验，近年来又根据其不同的使用条件，如：温暖地区、寒冷地区、海岸线、减援区段、现场修补等，开发出各种不同的CA砂浆配方与天从材料，并提岀了相应的性能试验方法、施工工艺等，为板式轨道结构在H本新干线的全面推广应用打下了坚实的技术基础。至今H本铁路CA砂浆的使用量达到约40万m3以

7、上，铺设的轨道达2500km多［注我国尽管在70〜80年代针对铁路沥青道床，对CA砂浆开展了长期、系统的试验研究工作，并在车站、隧道、专用线上进行了试铺，但针对高速、快速铁路板式轨道使用条件下的CA砂浆研究最近儿年才刚起步⑷。我国现右CA砂浆与国外相比，在一些关键性能，特别是硬化砂浆在多因素作用下的长期耐久性方而，还有很大差距。硅烷偶联剂是一种表面处理剂，在性能上有许多独特之处，其分子中存在着亲有机和亲无机的2种功能团，从而架起了无机材料与有机材料Z间的桥梁，可以把2种不同化学结构类型及亲和力相差很大的材

8、料在界面连接起来，显箸提高复合材料界面的强度和耐老化性能，从而显著提高复合材料的物理力学性能和耐久性⑷。将硅烷偶联剂在水泥磨制过程中加入，与水泥一起磨制所得到的改性水泥表面具有憎水性，便于运输与储存。同时，偶联剂对水泥的磨制可以起到助磨作用。基于偶联剂的这些性质，项H将偶联剂加入普通水泥砂浆屮研究偶联剂对普通水泥砂浆的改性作用。用硅烷偶联剂改性水泥代替普通水泥进行水泥砂浆性能试验研究在水泥懒制过程中添加偶联剂对水泥砂浆的改性作