酸雨环境下板式无砟轨道CA砂浆材料劣化机理分析

摘要

分析了模拟酸雨浸泡环境下板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆(Cementemulsified asphalt mortar，下文简称CA砂浆)的劣化机理:SEM-EDAX分析表明酸液浸泡试件表面的白色结晶物质为CaSO4·nH2O;DTA结果显示，该白色结晶为CaSO4·2H2O，盐结晶侵蚀和碱性环境被破坏之后引起的C-S-H凝胶的溶蚀是导致CA砂浆开裂、剥落、抗压强度和弹性模量下降的主要原因;29Si-NMR分析表明上述实验条件下的CA砂浆中出现了碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀(Thaumasite form of sulfate attack,TSA)。
　　对取自西南酸雨区的遂渝线、成绵乐客专的CA砂浆进行了取样分析:对比分析了不同环境下CRTSⅠ型CA砂浆应力-应变曲线，发现长期的运营环境导致CA砂浆出现了硬化、脆化、阻尼减小、减振性能下降的现象，其抗压强度和弹性模量已超出规范限值;综合分析了XRD、FTIR、SEM-EDAX数据发现取自运营线路的CA砂浆并未出现碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀，试件内部孔隙中因酸雨影响生长有大量钙矾石(Ettringite，AFt)“晶须”，但酸雨作用下的盐结晶侵蚀不是导致其材料劣化的主要原因;联用XRD和TG-DTA数据对样品中的沥青含量进行了定量分析，发现长期运营环境降低了CA砂浆中的沥青含量;采用离心分离法实现了CA砂浆中沥青的分离和提纯，并通过对其进行的FTIR分析和对CA砂浆样品的TG-DTA分析得出列车荷载和雨水综合作用下沥青质的流失是导致CA砂浆性能劣化的主要原因。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 水泥乳化沥青砂浆基本概念介绍

1．3 CA砂浆耐久性研究概况

1．3．1 CA砂浆耐久性研究现状

1．3．2 存在的问题

1．4 取样现场的气候特点

1．5 本文的主要研究内容和技术路线

1．5．1 本文的主要研究内容

1．5．2 本文的技术路线

第2章 原材料及测试方法

2．1 试验原材料

2．2 试件及样品制备工艺

2．2．1 试件的制备

2．2．2 测试样品的制备

2．3 测试方法

第3章 模拟酸雨浸泡环境下CA砂浆的劣化机理分析

3．1 外观分析

3．2 力学性能分析

3．3 劣化机理分析

3．3．1 SEM-EDAX分析

3．3．2 DTA分析

3．3．3 29Si-NMR分析

3．4 小结

第4章 运营环境中样品的测试数据分析与处理

4．1 应力-应变曲线分析

4．2 酸雨侵蚀程度的判定

4．2．1 XRD分析

4．2．2 SEM分析

4．2．3 SEM-EDAX分析

4．3 TSA的判定

4．3．1 XRD分析

4．3．2 FTIR分析

4．3．3 SEM-EDAX分析

4．4 沥青老化程度的判定

4．4．1 FTIR分析

4．4．2 TG-DTA分析

4．5 小结

结论与展望

主要研究工作与结论

研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果