文摘

水泥乳化沥青(CEA)迫击炮达到足够的粘结强度与基质水泥混凝土板。改善问题的新兴,乳化沥青(EA)在东航迫击炮部分取代环氧乳液(EE)含量为0%,10%,20%,和30%,收益率东航迫击炮增强属性。键的强度、机械强度、韧性和耐久性(包括干缩和耐腐蚀性)修改东航迫击炮的评估。结果表明,部分替代的EA EE改进的键的强度,机械强度,干燥收缩,东航迫击炮的耐蚀性。良好的相关性被发现之间的比例EE替换和CEA迫击炮的粘结强度。部分替代EA与少量的EE施加对东航砂浆的韧性没有明显的影响。东航迫击炮的强大网络结构包含EE改善了密实度,从而提高东航迫击炮的性能。基于这些发现,情感表达建议的部分替代EA增强东航迫击炮的属性。

1。介绍

今天,聚合物改性水泥混凝土广泛应用于混凝土结构完成或修复材料延长使用寿命的基础设施(1,2]。它已经承认,聚合物改性水泥砂浆不仅保持水泥砂浆的性能,还利用聚合物的性质。因此,他们获得良好的粘结强度,优良的韧性,和其他所需的属性(3]。水泥乳化沥青(CEA)迫击炮保留大部分的水泥和沥青的特点,包括疲劳寿命长,低温敏感性水泥,沥青的高韧性。因为上面的属性,东航迫击炮通常应用于铁路轨道板之间的层理层和混凝土基础消散,减少轨道振动所产生的高速列车通过。此外,东航迫击炮也用作水泥路面维修材料或其他水泥基础设施(4,5]。

东航迫击炮需要良好的协调变形能力和界面结合强度与混凝土板当用作床层轨道板与混凝土基础或修复材料。然而,研究由刘et al。6和彭等。7)表明,东航迫击炮与水泥混凝土不产生足够的界面粘结强度。措施提高东航迫击炮的键的强度得到了相当大的关注。刘等人。8)指出,在东航迫击炮的稳定剂增加了界面结合强度。东航迫击炮的脱胶率和间隙宽度与稳定剂急剧下降。彭et al。7]研究了界面结合强度的两种类型的东航迫击炮通过拖出测试和显示CEA砂浆的粘结强度高的a / C比值超过a / C比值较低。东航迫击炮的粘接强度也增强了聚合物乳液。Zhang et al。9)表明,丙烯酸酯乳液以及膨胀剂的加入提高了东航的层间粘结砂浆和混凝土复合标本。原因是强键的丙烯酸酯乳液的性能改善和增强的机械联锁通过膨胀剂。

有人建议,可以使用聚合物乳液作为水泥砂浆和混凝土的改性剂改善附着力和键的强度由于其优秀的砂浆和混凝土的粘结性能和微观结构转换(10- - - - - -12]。环氧乳液(EE),如常见的聚合物乳液,已被广泛应用于修改水泥砂浆或混凝土。肖et al。13)准备了高性能水泥EE和显示的EE略增加改性水泥砂浆的力学性能和耐腐败。原因是水泥水化形成的三维结构系统,桥梁阶段的情感表达。环氧乳液水泥砂浆的致密结构(因为交联结构的形成与水泥水化固化环氧树脂产品)也增强了抗腐蚀性14]。此外,郑et al。15]调查EE增强水泥砂浆的水化过程,表明改性水泥基浆的发展可分为四个阶段基于规范化热流。迫击炮的粘接强度和弯曲能力提高了环氧树脂的加入。彭日成的研究等。16和左等。17)还表明,机械强度和环氧乳液水泥砂浆的粘结强度提高而增加情感表达的内容。之前已有无数人尝试获得EE-modified EA复合乳剂。顾et al。18]研究治愈相转化法水性环氧树脂之间的相容性和EA,表明增加的内容水性环氧树脂提高了复合乳液的兼容性。刘等人。19]显示组件和网络组织的EE修改EA增强凝聚力财产和粘弹性的材料。李等人。20.)发现,水性环氧树脂的复模量显著提高沥青乳液残留。基于上述发现,很明显,EE可以添加到水泥或EA,因此,提高它们的属性。东航迫击炮主要由水泥和EA。然而,试图利用EE的优势获得增强东航迫击炮与更好的粘结强度,机械强度,和其他属性仍然不足。东航迫击炮的粘结强度和其他属性部分替代EA的EE尚不清楚。

在这项研究中,东航迫击炮EA的一部分取代EE和添加不同从0%到30%(在增量的10%)。机械性能包括粘结强度、机械强度,韧性,anddurability包括干燥收缩和抗腐蚀性东航迫击炮wereinvestigated修改。

2。材料和方法

2.1。原材料

(1)水泥不仅提供所需的机械强度东航迫击炮还在EA吸收水和EE在水化过程中(21- - - - - -23]。表1介绍了42.5级普通硅酸盐水泥的性能(OPC)由秦岭工厂(陕西,西安,中国)。水泥的试验方法国家标准GB 175 - 2007。(2)SBR阳离子EA是用于实验,如图1(一)。它的属性如表所示2。EA是中国标准的测试方法JTG E20 - 2011。(3)非离子型水性EE和固化剂的主要属性从Junhua建材工厂购买(山西、太原、中国)如表所示3和4,分别。EE的表象和固化剂如图1 (b)和1 (c),分别。水性EE的测试方法和固化剂遵循国家标准GB / T 36797 - 2018。环氧树脂的环氧值的类型0.51摩尔/ 100 g在环氧乳液E51。固化剂是一种胺固化剂的胺值320摩尔/ 100 g。EE的固化剂的比例是1:1当用于东航迫击炮,根据经验选择通知实验室测试。(4)河沙粒度介于0.32和4.75毫米,细度模数为2.7作为细骨料。自来水是用于实验。(5)棕褐色的研究等。24和欧阳et al。25)表明,添加剂的加入可以有效地提高水泥砂浆的性能。提高东航砂浆的流动性,萘减剂与减率为20% (FDN-2)是用于水泥质量的1.8%的比例根据实际经验。的FDN-2减剂复合的β萘磺酸盐是来自山东万山化工有限公司有限公司(山东,济南,中国)。当空气被引入水泥砂浆混合物在混合过程中,消泡器是必要的,以减少小泡沫。因此,磷酸三丁酯(C₁₂H₂₇O₄P)来自山东Xinheng化工有限公司有限公司(山东,济南,中国)被用作消泡剂在水泥质量的0.1%的比例根据实际经验。研究的Buoso et al。26),签证官和板材27,刘等人。28),磷酸三丁酯也应用水泥砂浆作为消泡剂。

2.2。水泥乳化沥青砂浆的制备样品

因为他们的更好的流动性和机械强度(如被以前的实验室检测),东航迫击炮40% EA内容选择(通过水泥的质量)。确定的比例EE代替EA, EE和EA的兼容性和分布在复合乳剂治疗特点。图2显示了荧光显微图像(FM)复合乳剂在EA取而代之的是情感表达的不同内容。FM的图像,环氧树脂所示黄色,而沥青出现黑色。黄色环氧树脂调频的面积图像EE比例的增加而增加。EE剂量低于30%,环氧树脂均匀分布在沥青和沥青组成结构作为连续相,环氧树脂分散相。在EE用量30%,环氧树脂和沥青和互动形成了网络结构。然而,EE用量的30%以上,EA和EE复合乳液固化后显示一个聚集结构,这是不利于asphalt-epoxy网络结构的形成。这表明EA和EE拌匀当EE代替EA的比例还不到30%。

因此,在这项研究中,EE replacingEA决心的替代率为0%,10%,20%,和30%,分别。然后,四种类型的东航迫击炮(即。,I, II, III, IV)设计。东航迫击炮的比例和他们的流动性测试根据中国标准GB / t2419 - 2005表5。所有样本设计与水灰比0.38的水泥砂比1:2。应该注意的是,水包含在EA, EE,固化剂不包括在表中5。所需的水是由方程计算(1): 在哪里米_水是指水在表的质量5(g);米_水泥是指水泥的质量(g);米_EA指EA (g)的质量;米_EE指EE (g)的质量;米_curingagent指固化剂(g)的质量。

在混合、水泥、沙子和添加剂均匀注入搅拌锅,搅拌30年代。然后,水、EA、情感表达和固化剂prestirred直到一致性和混合的混合3 - 4分钟。最后,迫击炮都由相应的模具。

2.3。键的强度测试

所应用的乔et al。29日),弯曲键的强度测试是用来描述修复砂浆之间的粘结强度和OPC砂浆/混凝土。这种方法也被用来评估东航迫击炮的债券表现包含EE根据中国标准JC / T 2381 - 2016。40毫米×40毫米×160毫米梁由东航迫击炮的一半,另一半的OPC迫击炮。OPC灰浆的一部分是在标准条件下首先形成和治愈28 d。然后,东航砂浆是倒在OPC迫击炮,和样品被放置在标准条件下3,7日和28 d。图3介绍了样品制备和测试过程的键的强度测试。获得的结果除以债券领域的最大力量。每组两个标本中形成,平均值。

2.4。机械强度测试

东航迫击炮的抗弯强度和抗压强度3 d, 7 d,和28 d测试描述东航迫击炮的机械强度根据中国标准DL / t5126 - 2001。棱镜标本的大小40毫米×40毫米×160毫米用于弯曲强度测试。抗弯强度试验后的块已经被用于抗压强度测试。每组三个标本中形成,平均值。

2.5。韧性试验

东航迫击炮的韧性断裂韧性和冲击韧性。抗压强度比挠曲强度(RCF),方便和直接反映的断裂韧性材料,确定了基于获得的抗压和抗弯强度(30.]。

用来反映的冲击韧性水泥砂浆的韧性是由一个白手起家的落锤试验评估。这个白手起家的落锤试验设计在参考美国混凝土协会委员会推荐的落锤试验554 (ACI委员会544)31日]。300 mm×300 mm×50 mm模具用于形成OPC砂浆,是放置在标准条件下95%的相对湿度和温度20±2°C 28 d。然后,东航迫击炮20毫米厚度的放在上层的OPC混凝土样本和治愈标准条件下进一步28 d。图4介绍了自制的落锤试验的样品制备和测试过程。一个钢球的质量1.835公斤,直径63.5毫米自由下降从200 mm到标本的表面。冲击能量吸收的标本,用于反映阻力的影响,计算了由方程(2)和(3)根据ACI委员会544。每组三个标本中形成,平均值。

在哪里W指整个冲击能量吸收的标本在失败过程中(N·m);ΔW指的是冲击能量吸收的标本后初始开裂(N·m);Δn=n₂−n₁;n₁是指数量的影响,直到初始开裂发生;n₂是指影响到标本失败发生的数量。此外,指的是重力加速度(9.8 N /公斤);米指的是钢球的质量(1.835公斤);h指的是钢球的落差(200毫米)。

2.6。干燥收缩试验

东航迫击炮的干燥收缩试验,3、7、14、21、28日,56 d根据中国标准jc - t603 - 2004。棱镜标本的大小25毫米×25毫米×280毫米用于干燥收缩试验。因为小水泥砂浆的干缩变化,每组试样进行了测试。东航迫击炮的干燥收缩值计算方程(4): 在哪里年代_我是指样品的干燥收缩值我天(%);l₀指的是初始计量长度的标本(mm);l_我是指测量长度后的标本我天(mm);和250是指试样的有效长度(mm)。

2.7。耐腐蚀性测试

棱镜标本的大小40毫米×40毫米×160毫米被侵蚀的解决方案(酸溶液与1%盐酸或硫酸溶液和5%硫酸内容)60 d [32]。标本的质量损失和机械强度损失计算方程(5)和(6),分别。每组三个标本中形成,平均值是: Δ在哪里米是指质量损失(%);米₀是指干燥标本的质量没有浸(g);米₆₀指的是干质量的标本在酸溶液或硫酸溶液浸泡60 d (g);ΔR指的是机械强度损失(%);指的是机械强度的标本在水中浸泡60 d (MPa);R₆₀指的是机械强度的标本在酸溶液或硫酸溶液浸泡60 d (MPa)。

2.8。微观结构分析

采用S4800扫描电子显微镜(SEM)的微观结构及形貌进行观察几个迫击炮。样本被破碎成小颗粒,放入无水乙醇终止水化反应。表面镀一层非盟粉是小粒子的样本。真空处理后,扫描电镜形态学观察。

3所示。结果与讨论

3.1。键的强度

图5介绍了四种类型的东航的弯曲键的强度迫击炮后3、7日和28 d的养护。聚合物乳液在东航迫击炮倾向于穿透微孔隙表面的OPC砂浆,在那里形成之间的粘结层东航砂浆和OPC砂浆7]。大量的聚合物乳液具有良好的流动性渗透到东航砂浆之间的接口和OPC砂浆早期的东航迫击炮。然而,大量的乳剂渗透到界面减少与东航迫击炮的逐渐硬化。图5显示CEA迫击炮的弯曲键的强度大大增加3 d - 7 d和增加慢慢地从7 d 28 d。

东航mortar-I只是弯曲键的强度达到1.3,2.7,和3.2 MPa在3岁,7日和28 d,分别。与东航mortar-I相比,东航mortar-IV的抗弯强度增加了38.4%,22.2%,和22.9%的3岁,7日和28 d,分别达到1.8,3.3,和4.3 MPa。显然,东航迫击炮的弯曲键的强度增加而增加的比例EE代替EA。这可以主要归因于EE的粘结性能好。此外,活跃的团体EE可以与铝反应^{3 +}或Ca^{2 +}在水泥水化产物,形成化学桥债券,它横跨东航砂浆和OPC砂浆之间的接口16,33]。因此,部分替代EA东航迫击炮的EE提高粘结强度。

建立关系的比例EE代替EA和CEA迫击炮的弯曲键的强度,一个线性回归是由Origin-Pro 2016(图6)。一个好的比例之间的相关性被发现EE代替EA和CEA迫击炮的弯曲键的强度。相关系数R²替代比例和弯曲之间粘结强度在3岁,7日和28 d分别为0.983,0.988,和0.993,分别。这也表明,EE代替EA的比例可能包含EE反映东航迫击炮的粘结强度。

3.2。机械强度

水泥砂浆的机械强度,抗弯强度和抗压强度等反映材料抵抗应力和应变的能力。图7介绍了四种类型的抗弯强度和抗压强度的东航迫击炮后3、7日和28 d的养护。

在图7(一)东航的挠曲强度mortar-I是东航的四种类型中最低的迫击炮,仅仅达到3.4,4.0,和5.4 MPa在3岁,7,分别和28 d。这主要是因为EA(低模量)降低东航迫击炮的机械强度(34,35]。随着比例的EE代替EA,东航迫击炮的挠曲强度也增加。与东航mortar-I相比,东航mortar-IV的抗弯强度增加到4.1,4.9,和6.6 MPa在3岁,7日和28 d,分别。抗压强度的变化东航迫击炮与EE代替EA的比例为挠曲强度(图所观察到的类似7 (b))。东航mortar-IV增加到最大的抗压强度在所有四种类型的东航迫击炮在3岁,7日和28 d。EA的内容降低机械强度随EE代替EA的比例增加而降低。此外,一个更强大的和密集的网络结构在东航成立迫击炮因为EE(债券性能好)综合沥青和水化产物(16]。因此,部分替代EA, EE提高东航迫击炮的机械强度。

3.3。韧性

RCF,方便和直接反映了材料的断裂韧性,确定基于获得的抗压强度和抗弯强度3.2。图8介绍了四种类型的东航的RCF迫击炮后28 d的养护。低RCF值显示更好的断裂韧性。RCF东航迫击炮的减少与增加的比例略EE代替EA。RCF东航mortar-I达到6.56。与东航mortar-I相比,RCF东航mortars-II, III, IV下降到6.48,6.40,和6.21,分别。然而,减少RCF很小。东航的RCF mortar-IV只与东航mortar-I相比下降了5.3%。这表明EA的部分替代EE施加对东航迫击炮的断裂韧性没有明显的影响。

进一步研究东航的韧性包含EE的迫击炮,白手起家的落锤试验装置是用来反映东航的冲击韧性迫击炮后28 d养护。图9介绍了自制的落锤试验的结果。冲击能量吸收的高价值的标本(W)表明更好的冲击韧性。的W东航迫击炮略有增加,增加的比例EE代替EA。然而,W很小的增加。东航的RCF mortar-IV最高在所有四种类型的东航迫击炮,只有与东航mortar-I相比增加了8.5%。这表明EA的部分替代EE没有明显的东航迫击炮对冲击韧性的影响。均匀分散的EA膜与水泥水化产物和交织在微裂隙分布包含在水泥砂浆(36,37]。这对东航提供足够的韧性迫击炮抵抗裂纹扩展。虽然环氧树脂水泥水化产物形成交联结构,EE固化后脆性的抵消疲软的交联结构由少量的EE (17]。因此,部分替代EE的EA实现韧性没有明显的改进效果的东航迫击炮。

有趣的是,冲击能量吸收初始开裂(Δ后标本W)随EE代替EA的比例增加而降低,固化环氧树脂的脆性大,削弱了东航迫击炮继续吸收能量的能力一旦水泥砂浆开裂[16]。这表明大量的情感表达可能影响东航迫击炮的韧性。

3.4。干燥收缩

图10介绍了东航的干燥收缩迫击炮在3、7、14、21、28日和56个d。随着年龄增加固化,四种类型的干燥收缩东航迫击炮增加。干燥收缩的变化趋势四种类型的东航迫击炮是相同的。此外,干燥收缩的变化规律与治疗年龄东航迫击炮符合卢瑟福的结果等。38]。东航的干燥收缩迫击炮大大增加在28 d(尤其是在头7 d)和增加慢慢地从28 d 56 d。这主要是由于快速水化过程,消耗大量水在东航迫击炮在早期的年龄38]。也可以推测,水化过程已经完成后28 d,可以有效缓解干燥收缩的东航迫击炮从28 d 56 d。

此外,东航迫击炮的干燥收缩随EE代替EA的比例增加而降低。东航mortar-IV的干燥收缩是最低的四种类型中CEA迫击炮,无论治疗时代。这表明EE,部分替代EA,扮演了一个角色在减少东航迫击炮的干燥收缩。这可能是因为EE,更可取的键的强度,缠绕在水化产物的表面,导致更强的交错在东航砂浆网络结构。这的角色一个超细纤维,从而限制粒子运动东航迫击炮(38]。

3.5。耐腐蚀性

图(11日)介绍了东航的质量损失和机械强度损失迫击炮沉浸在60 d的酸溶液。酸解反应与Ca(哦)₂在水泥砂浆中,导致质量下降和CEA迫击炮的机械强度39]。因此,一个更小的质量损失和机械强度损失的价值表明更好的耐腐蚀性东航迫击炮。质量损失和机械强度损失(抗弯强度和抗压强度损失损失)的东航迫击炮随EE代替EA的比例增加而降低。东航mortar-I达到0.3%的质量损失。的质量损失与东航mortar-I相比,东航mortar-IV下降了33.3%。此外,东航的抗弯强度和抗压强度损失损失mortar-I达到10.5%和10.1%,分别。与东航mortar-I相比,东航的抗弯强度和抗压强度损失损失mortar-IV下降到8.2%和7.4%,分别。这表明EE还可能会进一步提高东航迫击炮的耐腐蚀性酸溶液。

硫酸在硫酸溶液与铝酸钙水合物反应(CAH)水泥砂浆形成钙矾石的体积比CAH(约2.5倍40]。东航迫击炮的内部结构遭到破坏,和机械强度降低,因为扩张压力引起的钙矾石。然而,钙矾石与水泥砂浆的表面会增加它们的质量。一个消极的质量损失,如图11 (b)表明,越来越大规模的东航迫击炮沉浸在硫酸溶液。随着替换内容的EA EE,质量和增加机械强度下降的损失。这表明EA的部分替代EE还可以进一步提高东航迫击炮的耐腐蚀性硫酸溶液。这主要是因为在东航迫击炮空洞填充的环氧树脂和沥青和水化的集成产品。此外,东航迫击炮的密集网络结构包含EE提高东航迫击炮的密实度,从而阻碍腐蚀介质的渗透到东航迫击炮。

3.6。微观结构分析

东航的微结构mortar-I (EE)和CEA mortar-IV (EE)扫描电镜的特点。提出了图12、沥青和水泥水化产物(图重叠12 (a)),形成一个稳定的cement-asphalt 28岁的d(图结构12 (b))。此外,在图12 (c)、环氧树脂填充空洞在东航迫击炮和综合沥青和水化产物形成一个强大和密集的网络结构。与环氧树脂的固化,东航砂浆组成了一个强大,不断交联网络结构28岁的d(图12 (d))。可以推断出,情感表达中起着重要的作用在提高东航迫击炮的性能部分替代EA的情感表达。较强的网络结构形成的东航迫击炮包含EE可以提高密实度,从而提高东航迫击炮的力学性能和耐久性。

3.7。水泥乳化沥青砂浆的性质和标准的价值观

就像前面提到的1,东航迫击炮可以作为修复材料对水泥路面或水泥基础设施。因此,东航迫击炮必须满足最低要求修复材料。表6提出了基本要求东航迫击炮根据中国标准JC / T 2381 - 2016修复砂浆,获得测试结果。东航迫击炮的所有类型的性能测试,包括弯曲键的强度、机械强度,韧性,RCF,干燥收缩,满足标准的要求值。东航mortar-I的例外是挠曲强度,只有达到5.4 MPa在28 d,保持低于6.0 MPa的最低要求。这主要是因为EA,降低了机械强度东航迫击炮是因为它的低模量(34,35]。

此外,东航mortars-I测试结果的比较,II, III和IV标准值表明,EA的部分替代EE扮演了一个角色在提高东航迫击炮的属性。方程(7)和(8)被应用于量化改进程度上东航迫击炮与标准的属性值。结果呈现在图13。 在程度上_我指的是东航的改善程度迫击炮弯曲键的强度,弯曲强度、抗压强度(%);学位_j指的是东航的改善程度迫击炮RCF和干燥收缩(%);V_需求我和V_需求j参考标准的值;和V_测试我和V_测试j参考东航迫击炮的测试值。

图13表明,改善程度上的属性东航迫击炮EE代替EA的比例的增加而增加。此外,EA的部分替代EE施加最重要的改进对粘结强度的影响,东航迫击炮。键的强度增强了东航mortar-IV 115%标准的价值。然而,EA的部分替代EE几乎没有对东航迫击炮的韧性增强的影响。总之,EA部分EE所取代时,改善程度上的属性东航迫击炮排名如下:粘结强度>抗压强度>抗压强度>干燥收缩>韧性。

4所示。结论

在这项研究中,在东航砂浆部分取代EE EA增加从0%到30%不等(增量的10%)。的属性产生CEA迫击炮(I、II、III和IV)。可以得到以下的结论:(1)EE的部分替代EA提高东航迫击炮的机械强度和粘结强度。的机械强度和粘结强度东航mortar-IV最大限度地增加在所有四种类型的东航迫击炮在3岁,7日和28 d。一个好的比例之间的相关性被发现EE取代EE和CEA砂浆的粘结强度。(2)EA的部分替代EE没有对东航迫击炮的韧性明显改善效果。与东航mortar-I相比,RCF的东航mortar-IV仅仅下降了5.3%,和冲击能量吸收东航mortar-IV仅仅增加了8.3%。此外,冲击能量吸收标本初始开裂后随EE代替EA的比例增加而降低。(3)EA的EE部分替代扮演了一个角色在改善干燥收缩和CEA迫击炮的耐蚀性。东航的干燥收缩mortar-IV最低东航迫击炮的四种类型。东航的质量损失和机械强度损失mortar-IV沉浸在侵蚀溶液也最低东航迫击炮的四种类型之一。(4)EE和EA拌匀,形成互穿网络结构在EE代替EA的比例低于30%。较强的网络结构形成的东航迫击炮包含EE组件之间的紧性和粘结性能改善的东航迫击炮,从而提高东航迫击炮的性能。

基于上述性质,EA的部分替代EE建议增强东航迫击炮的属性。

5。未来的工作

在未来的工作中,东航迫击炮包含EE的硬化机理和微观结构研究。此外,在东航EE迫击炮的反应原理将进一步评估。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关这篇文章的出版。

确认

这项工作得到了西部交通建设科技项目(2013318 j09230)和青海省的自然科学基金(没有。2020 - zj - 736)。