乳化沥青应用于水工沥青混凝土的探索性研究

摘要

沥青混合料在水利工程中的应用范围逐渐广泛，可用作坝体（土石坝和砌石坝等）防渗、渠道防渗、地下工程防渗、抽水蓄能电站调节水库和供水池的防渗、透水坝的滤水结构、土石坝护坡、河道的护堤、海港的防波堤以及其他用作防水和止水材料等。
　　在过去的水利工程中，将沥青混凝土用在工程中的时候都是将沥青加热拌和，在施工的过程中都是将沥青和矿料加热后搅拌、热摊铺、热碾压，施工很不方便。众所周知，沥青在加热后容易引起沥青的老化，若加热温度不够，会使混合料的拌和不均匀，也使得成型不好，达不到水工应有的要求;若加热温度过高或过长，会加速沥青化学组分的转化，加速老化，使沥青混凝土的技术性能降低，从而影响沥青混凝土的质量与寿命。而乳化沥青是在不用加热的情况下和骨料拌和，既节省了能源，还改善了施工条件。乳化沥青混凝土在道路中已逐步应用，但由于乳液中的水分在拌和的过程中无法排除干净，导致乳化沥青混凝土内部的孔隙无法密实。若能使乳化沥青混凝土在水工防渗中的成功应用，将会大大地提高施工效率，并带来更大的经济效益。本文着眼于乳化沥青混凝土在道路中的广泛应用，分析探讨其在水利工程防渗中应用的可行性。主要内容如下:
　　(1)试验通过调整配合比（主要是改变乳化沥青含量和填料种类及顺序）来分析研究将乳化沥青用在水利工程防渗中的可行性。并通过试验结果为后面的研究提供合理的配合比。
　　(2)试验通过增加对乳化沥青混凝土试件的击实功来降低试件内部的水分，比较试件在被外力挤压更加密实后试件和常规马歇尔击实后的试件孔隙率和渗透系数的变化。此外，试验还调整了填料的添加顺序，分析讨论不同的填料及添加顺序对试件渗透系数的影响。在改变填料的试验中，我们还试图将三种不同的填料在拌和前先与热的沥青拌和成细小的颗粒，以减少填料对乳化沥青的吸收量，用拌和后的填料作为新加填料，讨论了此种填料对乳化沥青混凝土试件渗透系数的影响。
　　(3)试验最后，将乳化沥青加入到常规的水泥混凝土中，利用常规水泥混凝土的防渗性，研究探讨加入乳化沥青后抗渗性能是否还能满足水工防渗要求，在此基础上，分析其变形能力较常规的水泥混凝土是否得到改善。还在乳化沥青水泥混凝土中加入少许的木质纤维素，再次观察其变形能力的变化。
　　本文主要结论如下:
　　通过改变试验的配合比和增加击实功的方法都不能使乳化沥青混凝土的渗透性能达到水工防渗的要求，虽然通过增加击实功相对前种方法得到的试件渗透系数有了一定的提高，但离水工防渗的要求还很远。在常规的水泥混凝土中加入乳化沥青后试件的渗透系数满足了水工防渗的要求，甚至在0.8MPa的围压条件下持续7天不渗水，变形能力较常规的混凝土也有了一定的改善，但相比常规沥青混凝土的变形能力还相差甚远，加入木质纤维素后，应变也得到很小的提高，但都不能和常规沥青混凝土变形能力相媲美。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 水工热沥青混凝土的发展

1．2 水工热沥青混凝土已建工程现状

1．2．1 国外已建工程现状

1．2．2 国内已建工程现状

1．3 乳化沥青及其混合料的研究现状

1．3．1 国外研究现状与发展

1．3．2 国内研究现状与发展

1．4 本文研究目的及意义

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究意义

2 乳化沥青的乳化机理

2．1 沥青的乳化原理

2．1．1 乳化沥青

2．1．2 乳化沥青的特点

2．1．3 阳离子乳化沥青的制备

2．2 乳化沥青的分类

2．2．1 按沥青材料的不同分类

2．2．2 按乳化剂的不同分类

2．2．3 按用途不同分类

2．2．4 按分裂速度不同分类

2．3 乳化沥青的稳定性

2．3．1 化学稳定性

2．3．2 物理稳定性

2．4 乳化沥青的分裂原理及其速度

2．4．1 乳化沥青的分裂原理

2．4．2 乳化沥青的分裂速度

2．4．3 分裂与破乳的区别

2．5 乳化剂对乳化沥青性能的影响

2．5．1 不同乳化剂对沥青材料性能影响

2．5．2 不同剂量乳化剂对沥青材料性能影响

2．6 本章小结

3 原材料和配合比的选用

3．1 骨料

3．1．1 粗骨科

3．1．2 细骨料

3．2 填料

3．3 乳化沥青

3．4 配合比的选用

3．5 本章小结

4 主要实验及方法

4．1 试件容重的测定

4．2 沥青混凝土的理论密度试验

4．3 试件孔隙率的测定

4．4 沥青混凝土的渗透试验

4．4．1 渗透试验

4．4．2 沥青混凝土的渗透试验原理

4．4．3 渗透试验观测时间及误差范围

4．4．4 沥青混凝土的渗透试验步骤

4．5 本章小结

5 配合比对乳化沥青混凝土性能的影响

5．1 乳化沥青混凝土的理论密度及孔隙率

5．2 不同含量乳化沥青对孔隙率的影响

5．3 不同乳化沥青含量制备的试件内水分蒸发量随时间变化

5．4 不同乳化沥青含量的试件渗透系数的变化情况

5．5 不同填料对试件的渗透情况

5．6 本章小结

6 击实功对乳化沥青混凝土性能的影响

6．1 多次击实对试件渗透性能的影响

6．1．1 不同配合比试件多次击实后内水分的变化

6．1．2 填料添加前后对试件内水分排出的影响

6．2 不同填料和热沥青混合后的变化

6．3 “新填料”制备的乳化沥青混凝土渗透系数变化

6．4 本章小结

7 将乳化沥青加到常规混凝土中的试验分析

7．1 乳化沥青水泥混凝土的制备

7．2 不同乳化沥青含量的孔隙率及渗透性

7．3 小梁弯曲试验

7．4 拉伸试验

7．5 加入木质纤维后的乳化沥青混凝土

7．6 本章小结

8 结论与展望

8．1 结论

8．2 展望

致谢

参考文献

附录