水泥—乳化沥青交互作用及其机理研究.pdf

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1、1学校代码：10286分类号：TU5密级：公开UDC：624学号：129319水泥-乳化沥青交互作用及其机理研究研究生姓名：李炜导师姓名：缪昌文院士申请学位类别工学博士学位授予单位东南大学一级学科名称材料科学与工程论文答辩日期2018年03月27日二级学科名称材料科学与工程学位授予日期年月日答辩委员会主席陆采荣教授评阅人陆采荣；高建明；钱春香；白云；蒋林华2018年04月20日博士毕业论文水泥-乳化沥青交互作用及其机理研究专业名称：材料科学与工程研究生姓名：李炜导师姓名：缪昌文院士本论文获得国家自然

2、科学基金（51278231）和江苏省自然科学基金（BK2012867）资助。InvestigationoftheInteractionBetweenCementandAsphaltEmulsionandItsMechanismADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityBYLiWeiSupervisedbyProf.ChangwenMiaoMaterialsScienceandEngineeringSchoolSoutheastUniversity20,Ap

3、ril,2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子

4、出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要作为高速铁路无砟轨道的关键工程材料，水泥-乳化沥青砂浆主要是灌注在无砟轨道的混凝土底座和轨道板之间的狭长结构内，起到减振的

5、作用效果，从而保证了高速列车（时速大于250km）的安全平稳运行。作为一种灌注材料，水泥-乳化沥青砂浆的施工性能与其早期的流变性能有密切的关系。然而，在工程实践中经常发现：水泥-乳化沥青砂浆早期的流变损失较大，直接影响了施工过程。水泥-乳化沥青浆体是由水泥、乳化沥青、水和外加剂等组成的一种有机-无机复合材料，是水泥-乳化沥青砂浆的重要组成部分，对水泥-乳化沥青砂浆的流变性能有直接的影响。论文研究了水泥-乳化沥青浆体各组分的交互作用，探明了水泥-乳化沥青浆体早期流变损失的主要因素，建立了基于浆体微结构

6、演变的流变模型，并提出了调控浆体流变行为的技术措施。论文的主要研究成果如下：1、乳化沥青延缓了水泥的水化过程在水泥-乳化沥青浆体中，阴离子乳化沥青影响水泥的水化过程。凝结时间、水化热、浆体电阻率、原位XRD、MIP、X-CT和SEM等研究结果表明：阴离子乳化沥青对水泥水化过程具有缓凝效应。揭示了阴离子乳化沥青对水泥水化的缓凝作用机理为：（1）阴离子乳化沥青通过表面的阴离子乳化剂而选择性地吸附到水泥颗粒表面，占据了水泥矿物表面的“活性位点”，影响了水泥颗粒的离子溶出，从而延缓了水泥的水化进程；（2）水

7、泥水化产生的Ca2+进入阴离子乳化沥青表面双电层而导致阴离子乳化沥青破乳团聚，形成沥青膜而覆盖在水泥颗粒表面，阻碍了水分向未水化水泥颗粒表面的迁移和离子的溶出；（3）阴离子乳化沥青周围的不同水分子之间形成更多的氢键，降低了水分子与水泥矿物之间的化学反应活性，从而延缓水泥的水化过程。2、水泥水化促进了阴离子乳化沥青的破乳在阴离子乳化沥青中加入模拟CaCl2电解质溶液，结果表明：阴离子乳化沥青的平均粒径显著增大，光学显微镜观察到阴离子乳化沥青发生明显的破乳团聚现象；阴离子乳化沥青表面zeta电位下降，说

8、明表面双电层被压缩。在水泥浆体滤液的作用下，阴离子乳化沥青的平均粒径随着时间的延长而逐渐增大，其变化I东南大学博士学位论文_______________________________________________________________________________趋势与阴离子乳化沥青在CaCl2模拟溶液中的结果比较类似，说明水泥水化会导致阴离子乳化沥青破乳。水泥水化导致阴离子乳化沥青破乳的主要原因在于：(1)水泥水化产生的Ca2+屏蔽了阴离子乳化沥青表